Järnframställning i Vivungi

Nu har vi börjat att planera inför järnframställningsförsöket i Vivungi som kommer att ske på Arkeologidagen den 25/8 2019. Till projektet har museets fotograf Daryoush Tahmasebi och museipedagog Annika Josbrant anslutit. Daryoush ska hjälpa till med dokumentation av både insamling av råvaror och uppbyggnad av ugn samt filmning och fotografering på själva Arkeologidagen medan Annika ska planera och genomföra förmedlingen av försöket.

Det är en del som ska ordnas under vårvintern. Råvaror ska samlas in, kontakter med experter på området och intressenter ska etableras och plats för själva försöket ska ses ut.

I nuläget har sista veckan i maj (v 22) planerats in för råvaruinsamling i Vivungi. Under tre dagar ska vi där träffa markägare, bestämma plats för försöket, leta efter lera i områdena kring grävningsplatsen och försöka fiska upp sjömalm från både båt och längs stranden. Under hösten 2018 tillverkades en håv som vi tänkte använda för uppfiskande av malm från båt i Vaihkojärvi. I skrivande stund har vi också planerat för inköp av en fiskehåv och vadarstövlar så att ytterligare en av oss kan samla in malm i strandzonen.

_DSF0002redalt

Lars Backman inspekterar vår egentillverkade håv som vi ska fiska upp sjömalm med i maj 2019. Foto:© Norrbottens museum

DSCF0689red

Penningmalm som påträffades under grävningen i Vivungi 2017. Foto: © Norrbottens museum

Men vilka kunskaper har vi i nuläget för hur järnframställningen i Vivungi kan ha gått till? Ledtrådar är ju fynd från fornminnesinventeringen 1993 i form av slagger, och forskningsundersökningen från 2017 i form av ugnsrester, kol, järnfragment och slagger. Ugnsresterna berättar vilken typ av ugn man har använt; en blästugn, och vilken metod som använts för att framställa järnet; direkt reduktion. Nedan ska vi se närmre på vad denna metod innebär. Kolet som påträffades i ugnarna berättar vilken sammansättning på kol som använts vid framställningen/framställningarna. Utifrån kunskaper om den lokala floran i området kan man sluta sig till om avverkning av träd för kol/ved föregått på plats eller om virket transporterats över stora avstånd. Förutom kunskap om råvaror till ugnsbygget, malmens kvalitet och sammansättning samt bränslets ursprung är tidigare experiment och försök av järnframställning en ovärderlig hjälp när det kommer till viktiga och kritiska steg inom processen.

2017_62_038_ArkForskUnd_Vivungredi

Utsikt från grävningsplatsen ut mot sjön Vaihkojärvi. I sjön förväntar vi oss finna penningmalm i maj. Foto: Daniel Sjödal © Norrbottens museum

Råvaror

Under projektets planering har vi haft kontakt med Eva Hjärthner Holdar. Eva har tidigare jobbat som arkeometallurg på Arkeologerna Geoarkeologiskt laboratorium och har stor kunskap om järnframställningar i förhistorien och erfarenhet av framställningar i modern tid. Hon har hjälpt oss med att beräkna mängd råvaror som vi kommer att behöva för att kunna genomföra försöket.

Lera

Enligt Eva kommer det att krävas stora mängder lera, kanske så mycket som flera kubikmeter (!) då ugnsväggarna bör vara 20-30 cm tjocka och schaktugnens höjd måste räknas ut ifrån ugnens inre diameter. För att leran som köps in ska kunna tåla så höga temperaturer som 1200-1300 ̊C måste denna magras (blandas ut) med organiskt material och kvartssand.

Malm

Vi kommer att behöva samla in minst 10 kg sjömalm i form av penningmalm. 10 kg kanske inte låter så mycket men penningmalmen är ganska lätt så det kommer att krävas stora volymer för att uppnå denna vikt. Vi kommer med andra ord att få jobba på rätt bra uppe i Vivungi när vi kommer dit i slutet av maj! Hur kan vi veta att malmen vi fiskar upp har tillräckligt hög järnhalt för en järnframställning? Ett sätt är att göra analyser på malmen. Men detta är kostsamt och tar tid. Ett annat beprövat och bra sätt är att provrosta malmen. Vid rostningen ska malmen bli magnetisk om den innehåller höga halter järn. Vi kommer därför att transportera in all malm till land, provrosta denna och se om den är magnetisk.

Kol

När det gäller kolen kommer vi liksom leran att behöva stora mängder. Dessutom måste vi slå sönder kolet i mindre bitar för att järnframställningen ska lyckas. Kolet kommer liksom leran att köpas in.

Järnframställningsgången i blästugn – direktreduktion

Järnmalmer förekommer i naturen som järnoxider (järn bundna med syre) eller kan omvandlas till järnoxider genom rostning. Alla rostade järnmalmer har den kemiska sammansättningen Fe₂O₃. De järnmalmer man har använt under förhistorisk tid är myrmalm och sjömalm.

Att framställa järn i blästugnar med direktreduktion har man gjort i Sverige ända från yngre bronsålder (den äldst daterade ugnen kommer från 600 f. Kr.) fram till andra hälften av 1800-talet. Direktreduktion som metod bygger på principen att kol och malm varvas i en ugn där kolet under hög temperatur binder till sig syret i järnmalmen och bildar koldioxid och koloxid. Samtidigt frigörs metallen i malmen och slagg bildas. Om hela processen fortlöper som den ska kommer slaggen att samlas i en liten grop längst ner under inblåset i ugnen. Denna kan under processens gång rakas ut genom en öppning. Efter att blåsningen är färdig plockar man ut en järnsmälta som sintrat ihop på botten av ugnen. Denna innehåller en del slaggämnen och kolrester så för att rensa bort dessa slås smältan samman på en huggkubbe eller sten.

_MG_9577_under_mossan_ani_4_kompr

Skiss av schaktugn som vi föreställer oss att den kan ha sett ut i Vivungi. Skiss: Staffan Nygren © Norrbottens museum

Dokumentation

Vår fotograf Daryoush kommer att filma och fotografera oss när vi är i full fart med insamlingen av råvaror i maj. Han kommer också att förbereda dokumentationen inför arkeologidagen. Under denna dag har vi för avsikt att både filma, streama och fotografera händelser. Streaming kräver emellertid bra uppkopplingsmöjligheter mot internet så det gäller för oss att utforska internetåtkomsten utanför Vivungi när vi är på plats i maj.                                                                   

Från ett arkeologiskt experiment till ett arkeologiskt försök

Vi har upptäckt att vi från början hade alltför stora ambitioner, då (speciellt undertecknad) såg för sig att allt skulle vara autentiskt alltifrån sten som skulle smidas av oss till egenhändigt kolat trä. Vi har insett att vi varken har kunskaperna eller tiden att återskapa ugn eller bränsle med den exaktheten och därför bestämt oss för att sänka våra ambitioner. Vi kommer därför köpa in sten i form av granit, stengodslera eller annan lera som tål höga temperaturer som backup till lokal lera samt kol med hög % tallkol. Vi kommer också att hyra in blåsbälgar och expertis inom järnframställningsområdet.

Eftersom vi sänker ambitionerna något benämner vi också fortsättningsvis järnframställningen som ett arkeologiskt försök eftersom vi fokuserar på förmedling och inte på autentiska råvaror eller minutiös dokumentation.

Ju mer vi sätter oss in i själva järnframställningsprocessen, desto mer ödmjuka blir vi. Detta är långtifrån enkelt. Det är så många steg och delar av processen som är kritiska, alltifrån storlek på kolbitar, malmens sammansättning, hur väl malmen är rostad, hur väl reduktionen lyckas till temperaturer i olika delar av ugnen. Vi kommer därför att bli positivt överraskade och väldigt glada om vi på eftermiddagen/kvällen den 25 augusti kan visa fram en järnlupp!

Fortsättning följer…

Vid tangentbordet Jannica Grimbe


Källor

Johansson Tomas 1/91 Forntida teknik Järnframställning

Englund Lars-Erik. 2002. Blästbruk Jernkontorets Bergshistoriska Skriftserie nr 40, Wikströms Tryckeri AB. Uppsala

Arkeologiska experiment 2019 – järnframställning i Vivungi

Bakgrund

I samband med fornminnesregistreringen registrerades 1993 en boplats och blästbrukslämning i Vivungi, Kiruna kommun. Fornlämningen fick id Raä Jukkasjärvi 723:2-3 i FMIS (Riksantikvarieämbetets kulturminnedatabas). Inom fornlämningen påträffades skörbränd sten, stenavfall från redskapstillverkning, brända ben, metallsmältor och slagg.

Just fynden av metallsmältor och slagg på platsen väckte speciellt intresse hos arkeologerna eftersom kunskapen om järnhanteringen i Norrbotten är relativt liten. Hur gammal var slaggerna från platsen? Var det frågan om smidesslagg eller järnframställningsslagg man hade hittat? Om det var järnframställningsslagg… vilken sammansättning hade järnet som framställdes här? Var det bra kvalité? Var det frågan om blötjärn? Eller rentav stål?(!) Vem/vilka hade framställt järnet? Var det frågan om specialiserade hantverkare som kommit långväga ifrån eller var det lokalbefolkningen eller kanske både och?

För att få svar på några av frågorna lät Norrbottens museum 2015 genomföra en arkeometallurgisk analys och en C-14 datering av utvalda slagger som samlats in från inventeringen 1993. Analyserna visade att slaggerna kom från järnframställning med en datering till förromersk järnålder (500 f. Kr.-0).

Intresset för platsen och den historia som marken här bar på, blev bara större efter analyserna och i september 2017 genomfördes därför en forskningsundersökning av delar av fornlämningen inom ramen för forskningsprojektet ”Järn i Norr”. Detta är ett femårigt samarbetsprojekt mellan Norrbottens museum och Luleå tekniska universitet och har som syfte att öka kunskapen om den tidiga järnhanteringen i norra Sverige.

jukkasjärvi_karta_fr word

Raä Jukkasjärvi 723:2-3 utanför Vivungi, Kiruna kommun.

Undersökningen

Vid undersökningen påträffades fyra anläggningar; en härd, en kokgrop och två järnframställningsugnar; två blästugnar. Ugnarna blev totalutgrävda. Nedan ser vi slagg och den bäst bevarade av blästugnarna från undersökningen.

2011_55_1

Järnframställningsslagg påträffad vid undersökningen i Vivungi. Foto: Staffan Nygren © Norrbottens museum.

ugn_IMG_6965

Den bäst bevarade blästugnen från undersökningen hade tre rader med stenhällar. © Norrbottens museum.

Experimentet

Vi ska nu undersöka möjligheterna för att kunna rekonstruera en av järnframställningsugnarna från utgrävningen och framställa järn i denna. Tanken och önskemålet är att kunna göra detta hösten 2019. När man genomför arkeologiska experiment är det viktigt att dokumentera alla steg i processen och motivera sina val så att det senare är lätt att på nytt genomföra identiska försök och kanske få andra resultat. Därför har vi ambition om att både ta bilder och filma alla steg i processen samt märka ut platser för provtagningar och insamling av råvaror med GPS.

Vi (Lars Backman, Carina Bennerhag och undertecknad) är ännu i planeringsfasen och det är mycket som måste förberedas; alltifrån insamling av råvaror i området för grävningsplatsen (då vi antar att man i stor utsträckning använt lokalt material) till analyser och logistik kring försöket.

Råvaror
Ett första steg är att samla in prover av sten, lera och malm i närområdet till utgrävningsplatsen. Utvalda prover ska sedan analyseras och resultaten ska jämföras med fynden från utgrävningen. På så sätt kan vi bli säkra på vilka råvaror man har valt för ugnsbygge och själva järnframställningen. Därefter kommer vi att samla i större mängder av ”rätt sorts” råvaror.

Lera

Vi har bestämt oss för att vi vill rekonstruera blästugnen ovan. Av de två påträffade ugnarna är denna den bäst bevarade. Denna ugn är uppbyggd med en grövre lera som enligt jordartskartor torde vara enklare att finna i närområdet än den finare lera som den andra ugnen består av.

Stenar

När det gäller stenarna i ugnskonstruktionen ser dessa bearbetade ut så när vi hittat sten med samma eller liknande mineralogiska sammansättning som stenhällarna i ugnen, måste vi också anlita en stenhuggare som kan bearbeta dessa.

Malm

Utifrån analyser av slaggerna antar man också att man framställt järn av sjömalm i Vivungi. Vid undersökningarna påträffades penningmalm, en typ av sjömalm.

DSCF0729

Penningmalm från utgrävningarna vid Vivungi © Norrbottens museum.

 Penningmalm har också påträffats i nät vid notfiske i sjön Vaihkojärvi som ligger intill undersökningsplatsen. Det gäller alltså för oss, med god hjälp från fiskare i trakten, att lokalisera malmplatser och fiska upp penningmalm med vår egenhändigt tillverkade håv.

Bränsle
Vedartsanalyser av kol från ugnsrester och slagghögar som hör till ugnen visar att man till största delen använt kol av tall. Vi ska därför försöka införskaffa kol med samma sammansättning som analyserna visar.

Om allt går vår väg så åker vi upp till Vivungi strax innan midsommar nästa år för att samla in prover…

Fortsättning följer…

Vid tangentbordet Jannica Grimbe