Wiek XVIII w hutnictwie żelaza

Normal 0 21 false false false PL X-NONE X-NONE

Wiek XVIII przyniósł — obok koksu w procesie wielkopiecowym —wiele innych zasadniczych wynalazków w hutnictwie żelaza; ogromna większość ich dokonana została w Anglii. Jednym z nich, który wpłynął niemal na równi z zastosowaniem koksu w wielkim piecu na uniezależnienie się od węgla drzewnego, był patent Henry Corta z roku 1784, dotyczący pieca pudlarskiego.

Piec pudlarski, który wyparł stopniowo fryszerkę z fazy przerobu surówki na żelazo zgrzewne, dawał możliwość topienia, a następnie świeżenia surówki bez stykania jej bezpośrednio z paliwem, a więc pozwalał na stosowanie rozmaitych paliw. Ze względu na większą wydajność i dobre właściwości końcowego produktu proces pudlarski oznaczał postęp w porównaniu z fryszerką.

Piec pudlarski był piecem płomiennym opalanym węglem kamiennym (aczkolwiek można było również stosować paliwo płynne lub gaz, co robiono później). W kształcie, jaki przyjął ostatecznie, można rozróżnić trzy zasadnicze części: palenisko, przestrzeń roboczą i przewód kominowy. Wykonany był z cegły i ściągnięty stalowym pancerzem. Węgiel spalał się na poziomym ruszcie, zaś gazy spalinowe przechodziły do przestrzeni roboczej, nagrzewały ją a następnie uchodziły przewodem kominowym. Sklepienie przestrzeni roboczej nachylone było tak, że płomień kierował się na wsad ułożony na trzonie. Trzon ten stanowiły płyty żeliwne, na których ubita była warstwa mieszaniny rudy żelaza i zgorzeliny. W czasie procesu dodawano również znacznych ilości tlenków żelaza w postaci zgorzeliny, rudy bądź żużli z poprzednich procesów. Początkowa faza procesu, to topienie ułożonej na trzonie pieca surówki; w czasie tego topienia dodaje się tlenków żelaza. Pod wpływem tlenu w atmosferze pieca a następnie żużla i wyłożenia trzonu zawierających tlenki żelaza utlenia się we wsadzie krzem, mangan i częściowo fosfor. Egzotermiczne reakcje wypalania krzemu, manganu i fosforu podwyższają temperaturę procesu, następuje wypalanie węgla i wydzielający się tlenek węgla powoduje „gotowanie się” płynnej mieszaniny. Proces usuwa siarkę tylko częściowo (podobnie jak fosfor) i dlatego pożądanym warunkiem jest mała jej zawartość w surówce. W miarę jak surówka przekształcała się w żelazo o małej procentowo zawartości węgla, metaliczna masa poczynała gęstnieć. Temperatura bowiem pieca wynosi ok. 1350 stopni, tzn. znajduje się poniżej temperatury w jakiej topnieje masa metalu w swoim obecnym składzie. Zarówno w pierwszych fazach procesu, jak i w jego końcowej fazie następuje mieszanie wsadu żelaznymi drągami — stąd nazwa procesu (od „to puddle” — mieszać). Mieszanie to zwiększa kontakt z tlenem powietrza oraz tlenkami żelaza we wsadzie i żużlu, w końcowej zaś fazie mieszanie ma za cel zbić w większe, kilkudziesięciokilogramowe opławki poszczególne bryły metalicznej masy. Takie zbite bryły metalu i żużla są po wyciągnięciu z pieca przekuwane w celu zgrzania cząstek metalu i usunięcia żużla. W formie bloków zgrzewnego żelaza wędrują z kolei do dalszej przeróbki.

Oczywiście wynalazek Corta nie przybrał od razu formy opisanej powyżej. Początkowo piec pudlarski był bardzo prymitywny, a straty żelaza w procesie wskutek utleniania dochodziły czasem do 50%. Również zużycie paliwa było znaczne. Niemniej uniezależnienie od węgla drzewnego było ogromnym krokiem naprzód. Hutnictwo żelaza obecnie mogło się już oderwać od lasów, bardzo mocno zresztą już w niektórych krajach przetrzebionych (zwłaszcza w Anglii).

Hutnictwo w wieku XVIII

Wiek XVIII przyniósł — obok koksu w procesie wielkopiecowym —wiele innych zasadniczych wynalazków w hutnictwie żelaza; ogromna większość ich dokonana została w Anglii. Jednym z nich, który wpłynął niemal na równi z zastosowaniem koksu w wielkim piecu na uniezależnienie się od węgla drzewnego, był patent Henry Corta z roku 1784, dotyczący pieca pudlarskiego.

Piec pudlarski, który wyparł stopniowo fryszerkę z fazy przerobu surówki na żelazo zgrzewne, dawał możliwość topienia, a następnie świeżenia surówki bez stykania jej bezpośrednio z paliwem, a więc pozwalał na stosowanie rozmaitych paliw. Ze względu na większą wydajność i dobre właściwości końcowego produktu proces pudlarski oznaczał postęp w porównaniu z fryszerką.

Piec pudlarski był piecem płomiennym opalanym węglem kamiennym (aczkolwiek można było również stosować paliwo płynne lub gaz, co robiono później). W kształcie, jaki przyjął ostatecznie, można rozróżnić trzy zasadnicze części: palenisko, przestrzeń roboczą i przewód kominowy. Wykonany był z cegły i ściągnięty stalowym pancerzem. Węgiel spalał się na poziomym ruszcie, zaś gazy spalinowe przechodziły do przestrzeni roboczej, nagrzewały ją a następnie uchodziły przewodem kominowym. Sklepienie przestrzeni roboczej nachylone było tak, że płomień kierował się na wsad ułożony na trzonie. Trzon ten stanowiły płyty żeliwne, na których ubita była warstwa mieszaniny rudy żelaza i zgorzeliny. W czasie procesu dodawano również znacznych ilości tlenków żelaza w postaci zgorzeliny, rudy bądź żużli z poprzednich procesów. Początkowa faza procesu, to topienie ułożonej na trzonie pieca surówki; w czasie tego topienia dodaje się tlenków żelaza. Pod wpływem tlenu w atmosferze pieca a następnie żużla i wyłożenia trzonu zawierających tlenki żelaza utlenia się we wsadzie krzem, mangan i częściowo fosfor. Egzotermiczne reakcje wypalania krzemu, manganu i fosforu podwyższają temperaturę procesu, następuje wypalanie węgla i wydzielający się tlenek węgla powoduje „gotowanie się” płynnej mieszaniny. Proces usuwa siarkę tylko częściowo (podobnie jak fosfor) i dlatego pożądanym warunkiem jest mała jej zawartość w surówce. W miarę jak surówka przekształcała się w żelazo o małej procentowo zawartości węgla, metaliczna masa poczynała gęstnieć. Temperatura bowiem pieca wynosi ok. 1350 stopni, tzn. znajduje się poniżej temperatury w jakiej topnieje masa metalu w swoim obecnym składzie. Zarówno w pierwszych fazach procesu, jak i w jego końcowej fazie następuje mieszanie wsadu żelaznymi drągami — stąd nazwa procesu (od „to puddle” — mieszać). Mieszanie to zwiększa kontakt z tlenem powietrza oraz tlenkami żelaza we wsadzie i żużlu, w końcowej zaś fazie mieszanie ma za cel zbić w większe, kilkudziesięciokilogramowe opławki poszczególne bryły metalicznej masy. Takie zbite bryły metalu i żużla są po wyciągnięciu z pieca przekuwane w celu zgrzania cząstek metalu i usunięcia żużla. W formie bloków zgrzewnego żelaza wędrują z kolei do dalszej przeróbki.

Oczywiście wynalazek Corta nie przybrał od razu formy opisanej powyżej. Początkowo piec pudlarski był bardzo prymitywny, a straty żelaza w procesie wskutek utleniania dochodziły czasem do 50%. Również zużycie paliwa było znaczne. Niemniej uniezależnienie od węgla drzewnego było ogromnym krokiem naprzód. Hutnictwo żelaza obecnie mogło się już oderwać od lasów, bardzo mocno zresztą już w niektórych krajach przetrzebionych (zwłaszcza w Anglii).

Hutnictwo nowożytne w Europie ( Anglia – Rosja )

Proces fryszerski rozwinął się w, kilkunastu co najmniej odmianach. W niektórych krajach rozbity został na dwa etapy, dokonujące się kolejno w dwóch piecach, trwał zaś przez lat kilkaset i ostatecznie dopiero proces pudlarski, powstały pod koniec XVIII wieku, wyparł go z hutnictwa. Pomimo znacznej różnorodności rozwiązań konstrukcyjnych ogólne założenia procesu były wspólne — jednym z nich było użycie w procesie fryszerskim wyłącznie węgla drzewnego.

Wskaźniki techniczno-ekonomiczne hutnictwa tego okresu wskazują na ogromne jednostkowe zużycie surowców. Niski uzysk z rudy nie powoduje ostatecznie poważniejszych szkód, ale zużycie drewna dla produkcji węgla drzewnego zaczyna się już odbijać w sposób poważny na drzewostanie. Skala wytwórczości żelaza rośnie, a rozwój technologii — jak na razie — nie oznacza zasadniczych zmian w ilości i rodzaju zużycia surowca, w tym paliwa, na jednostkę produktu.

Dopiero w pierwszych latach XVIII wieku dokonano w Anglii pierw- szych udanych prób wytapiania surówki przy użyciu koksu. Było to wydarzenie, które dla hutnictwa żelaza stanowiło kamień milowy na drodze jego rozwoju. Około roku 1709 Abraham Darby podjął pierwsze próby prowadzenia wielkiego pieca na koksie, pomiędzy zaś rokiem 1711 a 1713 uzyskał już zadowalające rezultaty, jeśli chodzi o otrzymywanie odlewniczej surówki. Wyższa temperatura uzyskana przy użyciu koksu dawała metal płynniejszy, to zaś stwarzało możliwość odlewania cienkościennych wyrobów, które stały się specjalnością dalszych generacji Darbych. Następcy Abrahama Darby — Ford i Abraham II kontynuowali prace nad użyciem koksu i ok. roku 1750 zakłady Darbych w Shropshire dostarczać już mogły regularnie surówkę, którą odbierali bez uprzedzeń przedsiębiorcy przetwarzający ją na żelazo zgrzewne.

Koks zaczął się teraz rozpowszechniać w Anglii a następnie w Europie, ale proces ten był powolny i nierównomierny. Pierwszy wielki piec na koksie uruchomiony został we Francji w roku 1785, na Ślasku w 1789 (huta Małapanew k. Ozimika), w Belgii w 1823, w Zagłębiu Ruhry w 1850. Niektóre kraje, jak np. Szwecja czy Rosja, bardzo powoli przyswajały sobie technikę wytapiania na koksie; ich bogate zasoby leśne uzasadniały pewną beztroskę w tej dziedzinie.

Zwłaszcza położenie hutnictwa rosyjskiego wymaga tu osobnego omówienia.

Hutnictwo rosyjskie zaczęło rozwijać swoje wielkopiecownictwo nieco później niż kraje zachodniej Europy. Rozwój rosyjkich zakładów hutniczych datuje się w zasadzie od roku 1632, kiedy to Andriej Denisowicz Winius, z pochodzenia Holender, otrzymuje koncesję na budowę pierwszego w Rosji zakładu wielkopiecowego, zlokalizowanego w odległości ok. 12 wiorst od Tuły i uruchamia go w roku 1637. W tymże zakładzie w rcku 1640 rusza pierwszy wielki piec (stąd przypuszczenie, że pierwsze żelazo w tych zakładach w roku 1637 otrzymano jeszcze sposobem dymarskimi). Winius nawiązuje spółkę z Duńczykiem Piotrem Marcelisem i Holendrem Filimonem Akemą i razem uruchamiają dalsze zakłady, tak że ostatecznie w połowie wieku XVII istnieją już w Rosji dwa niewielkie okręgi hutnicze: jeden w rejonie Tuły i drugi w rejonie Moskwy. Produkcja zakładów związana jest głównie z potrzebami uzbrojenia, wytwarza się armaty, kule i granaty, pewną zaś część żelaza przeznacza się na potrzeby gospodarcze.

Produkcja żelaza jest jednak w sumie niewielka — wynosi w roku 1700 ok. 2500 t. Okres panowania Piotra I oznacza zasadniczy rozwój rosyjskiego hutnictwa żelaza; wymagają tego zarówno prowadzone wojny, jak i rozwój gospodarczy kraju. Gwałtowny rozwój rosyjskiego hutnictwa rozpoczyna się od pierwszych dziesięcioleci wieku XVIII. Pojawiają się zakłady państwowe, obok nich zaś powstają huty budowane przez kapitał kupiecki. Rozwija się hutnictwo części centralnej, ale najbardziej charakterystyczną właściwością tego okresu jest rozwój hutnictwa Uralu. Do roku 1700 nie było na Uralu ani jednego zakładu wielkopiecowego, w 1701 powstają dwa pierwsze, w roku zaś 1725 istnieje już 8 hut dających w sumie dwa razy więcej żelaza niż zakłady reszty Rosji. W roku 1731 hutnictwo Rosji prześcignęło Anglię w wielkości produkcji surówki. Produkcja uralskich zakładów znana była ze swej jakości na rynkach światowych, a korzystne warunki surowcowe umacniały rolę rosyjskiego hutnictwa. W tym czasie Anglia zaczęła już odczuwać braki w zasobach drewna, Ural zaś miał je w niewyczerpalnych ilościach. Rozwój hutnictwa żelaza Uralu opierał się w znacznej części na działalności zakładów Demidowych, którzy zbudowali tu liczne manufaktury.

Ta czołowa pozycja hutnictwa rosyjskiego w świecie, w zakresie wielkopiecownictwa, utrzymuje się w ciągu wieku XVIII; w 1770 r. w Rosji wyprodukowano 84 tys. ton surówki, tzn. 2,6 razy więcej niż w Anglii. Około 1/3 potrzeb angielskich w tej dziedzinie pokrywane jest w formie importu z Rosji. Oczywiście Ural odgrywa tu decydującą rolę. Uralskie piece są w tym czasie największe i najnowocześniejsze. W roku 1762 z Rosji wywieziono 19 tys. ton surówki, w roku 1773 — 44,9 tys. ton, w roku 1794 — 63,6 tys. ton, głównie do Anglii, gdzie przetwórstwo żelaza osiągnęło najwyższy poziom, a lasy niezbędne dla produkcji surówki zostały znacznie przetrzebione. Jeszcze w roku 1800 produkcja surówki w Rosji jest wyższa niż w Anglii (166 tys. ton w porównaniu z 156 tys. ton). Niemniej jednak jest to już koniec przewagi wielkopiecownictwa rosyjskiego; wielkie odkrycia hutnicze XVIII wieku i ich szybkie wprowadzenie w Anglii i nieco późniejsze w innych krajach Europy zachodniej zmienią gruntownie sytuację w światowym hutnictwie żelaza. W latach 1730, kiedy Darby opanowywał technologię wytapiania surówki na koksie, Rosja prześcignęła Anglię w produkcji surówki, ale wprowadzanie koksu do procesu wielkopiecowego, aczkolwiek powolne i nie- równomierne, oznaczało dla hutnictwa angielskiego w przyszłości jeden z najbardziej podstawowych czynników supremacji w światowym hutnictwie żelaza, którą uzyskała w pierwszym, a utraciła w ostatnim dziesięcioleciu XIX wieku.

Rozwój hutnictwa w średniowieczu i czasach nowożytnych.

Okres po upadku Rzymu, to okres degradacji hutnictwa europejskiego. Jednolity organizm polityczno-gospodarczy rozpadł się, a z nim przepadły utrwalone w ciągu stuleci związki handlowe, które decydowały o istnieniu pewnych ośrodków hutnictwa żelaza. W tym mniej więcej czasie dokonywał się szybki rozwój hutnictwa żelaza krajów wschodu — Indii, Ceylonu, Chin. Z tego mniej więcej okresu pochodzą słynne kolumny żelazne z Delhi i Dhara oraz chińskie figury odlewane z żelaza (nie pierwsze zresztą odlewy jakie w Chinach wyprodukowano). Odlewane żelazo pojawia się w Europie znacznie później.

Odradzanie się hutnictwa żelaza Europy trwało długo. W Styrii i Karyntii, w obrębie starego rzymskiego ośrodka hutniczego Noricum, produkcja żelaza zaczęła się rozwijać w wieku VIII n.e. Około wieku X n.e. odradza się hutnictwo Francji, potem północno-wschodnich Niemiec.

Na ogół wszystko co teraz staje się ośrodkami hutnictwa żelaza jest odtworzeniem na miejscach, gdzie istniały ośrodki okresu rzymskiego. Od wieku XII rozpoczyna się rozwój hutnictwa żelaza, który nie zostanie już zahamowany do naszych czasów. Ale hutnictwo żelaza tego okresu nie różni się w jakiś poważniejszy sposób od tego, które istniało tysiąc czy nawet dwa tysiące lat wcześniej — przynajmniej pod względem technologii. Wykorzystanie w wieku XIII i XIV napędu wodnego dla potrzeb hutnictwa oznaczało pierwszy poważny krok naprzód w technologii hutniczej tego okresu. Energia spadku wody poczyna być wykorzystywana zarówno do uruchamiania młotów, które przekuwały żelazo, jak i do napędu miechów tłoczących powietrze do szybowych dymarek.

Dymarki szybowe, które pojawiają się w Europie w pierwszej połowie XIV wieku, można już uznać za pierwowzór wielkiego pieca. Niemcy nazywają je Stiickofen lub Blauofen, ale rozwój tych urządzeń nie jest związany wyłącznie z hutnictwem niemieckim.

W wieku XV tego rodzaju  urządzenia pracują już w Niemczech, Szwecji, Francji, Włoszech i Anglii. W kształcie wewnętrznym przypominają już wielki piec, w dolnej części mają dysze, „którymi powietrze tłoczone jest do wewnątrz. Wymurówka jest z cegieł i gliny, wysokość — do kilku metrów. Produktem takiej dymarki jest nadal gąbczaste żelazo zgrzewne, które należy przekuć.

Teraz zaczynają się zarysowywać nowe tendencje w zakresie lokalizacji hutnictwa żelaza. O ile do tej chwili dla zlokalizowania zakładu wystarczało sąsiedztwo złóż rudy i bliskość lasów, o tyle teraz ważnym czynnikiem staje się rzeka, której wody poruszają kola, a te z kolei miechy i młoty. To uzależnienie się zakładów hutniczych od energii spadku wody utrzyma się do przełomu XVIII i XIX wieku. Ciśnienie powietrza tłoczonego miechami jest już tak znaczne, że wysokość niektórych dymarek szybowych osiąga niemal 10 m, ale tu pojawia się nowa przeszkoda, która zahamuje proces dalszego wzrostu dymarek na okres ok. 300 lat. Tę przeszkodę stwarza węgiel drzewny, który poddany ciśnieniu słupa materiałów wsadowych kruszy się. Z tego powodu wysokość dymarek nie będzie się już zwiększała. Dopiero koks wprowadzony do hutnictwa przez generacje Darbych w pierwszej połowie XVIII wieku pchnie wielkopiecownictwo na nowe tory.

Jednak, mimo ograniczeń, jakie stwarzało użycie węgla drzewnego, dymarki szybowe powiększyły się tak znacznie, że proces metalurgiczny, jaki w nich się dokonywał doprowadził do otrzymania surowca w stanie płynnym — surówki żelaza.

Surówka gromadząca się teraz w dolnej części pieca mogła być spuszczana, odpadała zatem konieczność wyłamywania opławka. Nowy jednak surowiec w pierwszym okresie sprawiał pewne kłopoty średniowiecznym hutnikom, bowiem jego właściwości, zwłaszcza kruchość, były pewną niespodzianką, niewątpliwie niemiłą, stąd nazwy „pigiron” i ‚„dreckstein”.

Wydaje się jednak, że płynny produkt szybowej dymarki, dość szybko uznany został za wartościowy surowiec, wykorzystanie zaś jego poszło w dwóch kierunkach. Pierwszym z nich — to odlewnictwo; około połowy wieku XV w Europie wykonuje się już pierwsze odlewy we Francji, Niemczech i Włoszech (znacznie wcześniej i niezależnie od Europy dokonano tego w Chinach). Drugim, ważniejszym kierunkiem rozwoju przetwórstwa surówki żelaza był proces świeżenia jej w ogniskach fryszerskich.

Fryszerki rozwinęły się we wszystkich krajach, które produkowały żelazo, i przybrały formy dość zróżnicowane, ale ogólna zasada pozostała wspólna. Fryszerka w formie rozwiniętej miała kształt skrzyni wyłożonej płytami z odlanego żelaza. Powietrze doprowadzano z boku jedną lub dwiema dyszami. Kotlinę fryszerki wypełniano węglem drzewnym, rozniecano ogień i umieszczano na węglu bryły surówki. Krople roztopionej surówki ściekające ku trzonowi pieca podlegały świeżeniu — utleniały się częściowo zawarte w surówce: krzem, mangan i węgiel. Utleniała się również część żelaza i przechodziła w postaci tlenków do żużla. Żelazo gromadzące się na trzonie nie mogło być płynne, ze względu na niską temperaturę, lecz gromadziło się w formie ziarn, które zbite przez robotników drągami w „bryły przypominały w ostatecznej formie produkt dymarki, czyli opławek. Taką bryłę żelaza i żużla należało obecnie przekuć, aby usunąć żużel i nadać żądany kształt.

Tak więc rozwój technologii hutniczej prowadził od jednofazowej produkcji żelaza zgrzewnego (dymarka) do produkcji tegoż żelaza zgrzewnego w dwóch fazach (z fazą płynnej surówki). Niezbędnym elementem procesu było w obu przypadkach przekuwanie opławka.

Żelazo w starożytności część 7

Rozwój Imperium Rzymskiego oznaczał rozw6j wytwórczości żelaza w obrębie licznych prowincji wchodzących w skład Imperium. Wpływ hutnictwa żelaza Rzymian na obszary leżące poza granicami Imperium był również znaczny, aczkolwiek rejony te rozwijały metalurgię żelaza najczęściej na podstawie własnych doświadczeń. Własną metalurgię żelaza rozwinęły w okresie rzymskim Chiny i Indie, własnymi drogami kroczyło hutnictwo żelaza północno – wschodniej Europy, w tym polskie. Ta odrębność rozwoju hutnictwa żelaza krajów leżących poza Imperium nie oznacza, iż kraje tam leżące nie utrzymywały stosunków handlowych z Rzymem. Stosunki te, jak wiemy, istniały i to silnie rozwinięte. Hutnictwo żelaza zjem polskich, którego stan w okresie starożytnym jest ciągle jeszcze przedmiotem badań, którego istnienie w większej skali w okresie halsztackim jest wątpliwe, w okresie zaś przed rzymskim — lateńskim nie budzi raczej wątpliwości, rozwinęło się bardzo silnie w okresie wpływów rzymskich, a załamało się w czasie, gdy Imperium Rzymskie uległo rozpadowi. Liczne odkryte, zwłaszcza w ostatnich latach, ośrodki prymitywnego hutnictwa na ziemiach polskich pozwalają ustalić datę rozpoczęcia wytwórczości żelaza na mniej więcej połowę VIII wieku p.n.e., zaś szczytowe osiągnięcia tego hutnictwa — to okres III i IV wieku naszej ery. Potem na przełomie V i VI wieku następuje upadek hutnictwa żelaza związany niewątpliwie w zasadniczy sposób z upadkiem Imperium Rzymskiego — odbiorcy żelaza.

O sposobie wytwarzania żelaznego opławka typową dla okresu rzymskiego „techniką świętokrzyską”, a więc sposobem, który częściowo odtworzyć możemy na podstawie resztek piecowisk tego rejonu, dowiedzieć się możemy z prac wykonanych w rejonie świętokrzyskim.

Rejon ten w obecnym stanie inwentaryzacji obejmuje obszar około 800 km2 i tylko w drobnej części został dokładnie zbadany. I tak badania obszaru ok. 500 ha leżących wokół kopalni Rudki (która była niewątpliwie dostawcą hematytowej rudy) ujawniły Ok. 280 piecowisk obejmujących ok. 30 000 kotlinek, czyli stosowanych tu jednorazowo ognisk dymarskich. Można się na razie jedynie domyślać całkowitych rozmiarów ośrodka hutniczego tego rejonu, badanie zaś odnalezionych piecowisk pozwoliło na dokonanie następujących ustaleń:

a. piece dołowe stosowane w tym rejonie służyły do jednorazowego użytku, miały kształt nieco zniekształconego walca, lekko zbieżnego ku górze o średnicy najczęściej od 40 do 45 cm i podobnej głębokości; niekiedy wyprawiane były gliną;

b. aczkolwiek nie znaleziono żadnych śladów sztucznego dmuchu, to badanie możliwości przeprowadzenia procesu bez dmuchania wykazało niewątpliwie konieczność stosowania miechów; w przeciwnym przypadku temperatura osiągnięta byłaby za niska;

c. przeprowadzone doświadczenia wykazały niezwykle niski uzysk żelaza z rudy oraz bardzo wysokie zużycie jednostkowe węgla drzewnego jako nieuniknione konsekwencje prymitywnego sposobu wytapiania; obliczenie wykorzystania Fe w rudzie, przy objęciu obliczeniem strat powstałych przy kilkakrotnym przekuwaniu opławka, daje wskaźnik uzysku ok. 17÷18%, zaś jednostkowe zużycie węgla drzewnego wynosi 13÷20 kg na 1 kg gotowego produktu.

Te niezwykle wysokie liczby charakteryzujące jednostkowe zużycie rudy i węgla drzewnego w procesie dymarskim pozwalają ocenić wielkość potrzeb surowcowych, które pojawią się w momencie, gdy produkcja żelaza zacznie wzrastać, a technologia nie ulegnie zasadniczej zmianie. Należy przypuszczać, że na omawianym etapie rozwoju hutnictwa starożytnego rozmiary produkcji żelaza były tego rodzaju, iż nie powodowały np. zasadniczego ubytku w stanie lasów, tak jak w okresie późniejszym. Również energia spadku wody nie została jeszcze wykorzystana i dlatego ówczesne ośrodki hutnicze nie związały się jeszcze z rzekami. Wytopy prowadzono pod gołym niebem, stąd praca uzależniona była od pory roku i warunków atmosferycznych.

https://fantasticoss.wordpress.com/2012/08/16/

Żelazo w starożytności 6

 

Okres starożytności dał światu grupę metali, których historia jest długa i bogata w szczegóły i domysły.  Poniższa chronologia podaje przybliżone daty rozpoczęcia użytkowania metali przez świat starożytny:

złoto  przed 5000 lat p.n.e.

miedź (z wytopu) ok. 4200 lat p.n.e.

srebro ok. 4000 lat p.n.e.

ołów ok. 3500 lat p.n.e.

cyna ok. 1750 lat p.n.e.

żelazo (z wytopu). . ok. 1500 lat p.n.e.

rtęć ok. 750 lat p.n.e. 

Kolejne odkrycia dalszych metali, takich jak platyna i antymon, nastąpiły dopiero w XVI wieku naszej ery. Niska technika otrzymywania żelaza w okresie antycznym powodowała małą wydajność urządzeń oraz niskie wykorzystanie surowców. Urządzeniem, które służyło do otrzymywania półproduktu hutniczego, tzn. gąbczastej bryły będącej mieszaniną grudek żelaza i żużla, była dymarka, której budowa wykazuje duże różnice w różnych okresach i na różnych terenach. Dymarka była urządzeniem, które stosowane było przez hutników żelaza w całym świecie i na przestrzeni kilku tysięcy lat. Najdawniejszymi dymarkami były wykopywane w ziemi niewielkie kotlinki, często wyłożone kamieniem lub wylepiane od wewnątrz gliną. Do tej kotlinki, uprzednio wysuszonej, sypano na dno węgiel drzewny już rozżarzony (lub dopiero rozniecano ogień), a następnie sypano na przemian rozdrobnioną rudę i węgiel drzewny. Spełniał on rolę paliwa i reduktora. Jeżeli piec umieszczono korzystnie na zboczu wzniesienia od strony nawietrznej, to przebijając kanał równolegle do trzonu pieca i wykładając go kamieniami i gliną stworzyć można było dość silny dmuch oraz drogę dla usunięcia żużla. Spaliny odprowadzano pionowym przewodem. Taki piec z dmuchem naturalnym nie powinien być nazywany właściwie dymarką, gdyż określenie „dymarka” zawiera w sobie pojęcie pieca, do którego się dmucha (przy użyciu miechów), ale literatura dość powszechnie przyjęła to określenie dla wszystkich prymitywnych pieców starożytności, bez względu na rodzaj dmuchu. W ogóle sprawa dmuchu, tzn. pojawienia się dmuchu miechowego, jest najbardziej sporną ze wszystkich dotyczących prymitywnych dymarek i skomplikowana nie tylko przez odległość w czasie okresu, który badamy, ale i przez fakt, iż miechy były w użyciu wcześniej niż sięga nasza znajomość początków metalurgii żelaza. Najprawdopodobniej wczesny okres hutnictwa żelaza — to piece z dmuchem naturalnym a więc uzależnione od położenia od nawietrznej strony zbocza i właściwości klimatycznych (wiatru); potem zaś pojawiają się piece z dmuchem miechowym ręcznym. Rozdział w czasie obu technik jest ciągle nie ustalony nawet dla pojedynczych rejonów wytwórczości i jest prawdopodobne, że oba sposoby dostarczania dmuchu występować mogły jednocześnie dla różnych rejonów wytwórczości żelaza. Powietrze wdmuchiwano do pieca za pomocą miechów poruszanych siłą rąk lub nóg przez dyszę, którą skierowywano ukośnie w dół, ku trzonowi pieca. Taki warunek był niezbędny, jeśli piec nie był umieszczony na zboczu; w tych warunkach również usuwanie żużla mogło się odbywać po zakończeniu wytopu. Niektóre z tych pieców służyły do jednej operacji, inne znów nadawały się do więcej niż jednego wytopu.

Piece dołowe zachowały się do czasów nowożytnych w niektórych prymitywnych społeczeństwach, ale tam, gdzie rozwój społeczny wymagał dużych ilości żelaza, pojawiły się dość wcześnie piece naziemne, które stopniowo nabrały charakteru szybowych. Taki piec miał początkowo wysokość bardzo niewielką, zbudowany był z kamienia i wyłożony gliną, miał z boku dyszę, przez którą wdmuchiwano powietrze za pomocą miecha. Oraz drugi otwór, przez który usuwano żużel oraz tzw. łupę, czyli opławek. Piece te nadawały się do wielokrotnego użytku. Bywały również piece na ziemne budowane nietrwale i do jednorazowego użytku, jako tzw. Piece ulowe. Zużycie jednostkowe rudy i węgla drzewnego było ogromne, mimo iż starano się używać raczej rudy bogate i łatwo redukcyjne. Ilość zużytego węgla drzewnego kilkakrotnie przewyższała ilość otrzymywanego żelaza, ilość tlenków żelaza w żużlu dochodziła do 50÷60%. Nic więc dziwnego, że w latach 1860—1885 w Belgii przetopiono ok. miliona ton tzw. żużli saraceńskich, w których zawartść żelaza była wystarczająco wysoka, aby zapewnić ekonomiczność procesu.

Oplawek otrzymany w dymarce poddawany był z kolei dalszej przeróbce. która polegała na zagrzaniu i przekuwaniu. To przekuwanie w stanie gorącym powodowało zgrzewanie się ziarn metalu i usuwanie żużla. Przekuwanie również powodowało zmianę kształtu żelaza, które zazwyczaj formowano w kształt pręta. Zarówno przy uruchamianiu miechów dostarczających dmuchu, jak i przy przekuwaniu żelaza wykorzystywano wyłącznie siłę mięśni; zastosowanie energii spadku wody do napędu miechów czy młota dokonało się znacznie później.

http://stal.posterous.com/zelazo-w-starozytnosci-odslona-5

Żelazo w starożytności 6

Okres starożytności dał światu grupę metali, których historia jest długa i bogata w szczegóły i domysły.  Poniższa chronologia podaje przybliżone daty rozpoczęcia użytkowania metali przez świat starożytny:

złoto  przed 5000 lat p.n.e.

miedź (z wytopu) ok. 4200 lat p.n.e.

srebro ok. 4000 lat p.n.e.

ołów ok. 3500 lat p.n.e.

cyna ok. 1750 lat p.n.e.

żelazo (z wytopu). . ok. 1500 lat p.n.e.

rtęć ok. 750 lat p.n.e. 

Kolejne odkrycia dalszych metali, takich jak platyna i antymon, nastąpiły dopiero w XVI wieku naszej ery. Niska technika otrzymywania żelaza w okresie antycznym powodowała małą wydajność urządzeń oraz niskie wykorzystanie surowców. Urządzeniem, które służyło do otrzymywania półproduktu hutniczego, tzn. gąbczastej bryły będącej mieszaniną grudek żelaza i żużla, była dymarka, której budowa wykazuje duże różnice w różnych okresach i na różnych terenach. Dymarka była urządzeniem, które stosowane było przez hutników żelaza w całym świecie i na przestrzeni kilku tysięcy lat. Najdawniejszymi dymarkami były wykopywane w ziemi niewielkie kotlinki, często wyłożone kamieniem lub wylepiane od wewnątrz gliną. Do tej kotlinki, uprzednio wysuszonej, sypano na dno węgiel drzewny już rozżarzony (lub dopiero rozniecano ogień), a następnie sypano na przemian rozdrobnioną rudę i węgiel drzewny. Spełniał on rolę paliwa i reduktora. Jeżeli piec umieszczono korzystnie na zboczu wzniesienia od strony nawietrznej, to przebijając kanał równolegle do trzonu pieca i wykładając go kamieniami i gliną stworzyć można było dość silny dmuch oraz drogę dla usunięcia żużla. Spaliny odprowadzano pionowym przewodem. Taki piec z dmuchem naturalnym nie powinien być nazywany właściwie dymarką, gdyż określenie „dymarka” zawiera w sobie pojęcie pieca, do którego się dmucha (przy użyciu miechów), ale literatura dość powszechnie przyjęła to określenie dla wszystkich prymitywnych pieców starożytności, bez względu na rodzaj dmuchu. W ogóle sprawa dmuchu, tzn. pojawienia się dmuchu miechowego, jest najbardziej sporną ze wszystkich dotyczących prymitywnych dymarek i skomplikowana nie tylko przez odległość w czasie okresu, który badamy, ale i przez fakt, iż miechy były w użyciu wcześniej niż sięga nasza znajomość początków metalurgii żelaza. Najprawdopodobniej wczesny okres hutnictwa żelaza — to piece z dmuchem naturalnym a więc uzależnione od położenia od nawietrznej strony zbocza i właściwości klimatycznych (wiatru); potem zaś pojawiają się piece z dmuchem miechowym ręcznym. Rozdział w czasie obu technik jest ciągle nie ustalony nawet dla pojedynczych rejonów wytwórczości i jest prawdopodobne, że oba sposoby dostarczania dmuchu występować mogły jednocześnie dla różnych rejonów wytwórczości żelaza. Powietrze wdmuchiwano do pieca za pomocą miechów poruszanych siłą rąk lub nóg przez dyszę, którą skierowywano ukośnie w dół, ku trzonowi pieca. Taki warunek był niezbędny, jeśli piec nie był umieszczony na zboczu; w tych warunkach również usuwanie żużla mogło się odbywać po zakończeniu wytopu. Niektóre z tych pieców służyły do jednej operacji, inne znów nadawały się do więcej niż jednego wytopu.

Piece dołowe zachowały się do czasów nowożytnych w niektórych prymitywnych społeczeństwach, ale tam, gdzie rozwój społeczny wymagał dużych ilości żelaza, pojawiły się dość wcześnie piece naziemne, które stopniowo nabrały charakteru szybowych. Taki piec miał początkowo wysokość bardzo niewielką, zbudowany był z kamienia i wyłożony gliną, miał z boku dyszę, przez którą wdmuchiwano powietrze za pomocą miecha. Oraz drugi otwór, przez który usuwano żużel oraz tzw. łupę, czyli opławek. Piece te nadawały się do wielokrotnego użytku. Bywały również piece na ziemne budowane nietrwale i do jednorazowego użytku, jako tzw. Piece ulowe. Zużycie jednostkowe rudy i węgla drzewnego było ogromne, mimo iż starano się używać raczej rudy bogate i łatwo redukcyjne. Ilość zużytego węgla drzewnego kilkakrotnie przewyższała ilość otrzymywanego żelaza, ilość tlenków żelaza w żużlu dochodziła do 50÷60%. Nic więc dziwnego, że w latach 1860—1885 w Belgii przetopiono ok. miliona ton tzw. żużli saraceńskich, w których zawartść żelaza była wystarczająco wysoka, aby zapewnić ekonomiczność procesu.

Oplawek otrzymany w dymarce poddawany był z kolei dalszej przeróbce. która polegała na zagrzaniu i przekuwaniu. To przekuwanie w stanie gorącym powodowało zgrzewanie się ziarn metalu i usuwanie żużla. Przekuwanie również powodowało zmianę kształtu żelaza, które zazwyczaj formowano w kształt pręta. Zarówno przy uruchamianiu miechów dostarczających dmuchu, jak i przy przekuwaniu żelaza wykorzystywano wyłącznie siłę mięśni; zastosowanie energii spadku wody do napędu miechów czy młota dokonało się znacznie później.

http://stal.posterous.com/zelazo-w-starozytnosci-odslona-5

Żelazo w starożytności odsłona 5

Należy brać pod uwagę, że to, co robili Hetyci, a następnie przejęli prymitywni hutnicy okresu starożytności, było produktem żelaznym dość miękkim, łatwo kowalnym i dlatego przydatnym do produkcji różnych wyrębów użytkowych, głównie gospodarczego i zdobniczego charakteru. Aby jednak konkurować z brązem przy produkcji ostrzy i innych części uzbrojenia takie żelazo musiało zostać nawęglone i — w dzisiejszym pojęciu tego określenia — nabrać charakteru stali. Drugim zabiegiem polepszają- cym jakość wyrobu było studzenie hartujące. Nie ulega wątpliwości, że oba te zabiegi powstały w różnych okresach. Nawęglanie towarzyszyło wytwarzaniu żelaza niemal od początku — nagrzewanie przed przekuciem dokonywane w węglu drzewnym powodowało już pewne niewielkie nawęglenie powierzchni metalu. W każdym razie badania wyrobów żelaznych z najdawniejszych okresów ujawniają zawartość węgla większą nieco w partiach powierzchniowych niż wewnętrznych. Niewątpliwie powoli zaczęto sobie uświadamiać pewne związki pomiędzy czasem i temperaturą nagrzewania metalu w otoczeniu węgla drzewnego a twardością produktu,  ale samo nawęglanie powierzchniowe nie mogło zadecydować o wyższości takiego żelaza nad brązem, przynajmniej, jeśli chodzi o produkcję zbrojeniową.
Proces studzenia hartującego pojawił się znacznie później, w każdym razie znany był już ok. 900 roku p.n.e. W Asyrii i Egipcie znano go już pomiędzy rokiem 800 a 700 p.n.e. Proces ten znany był również Grekom, Rzymianie zaś nieco później dodali do niego trudniejszy, wymagający precyzyjniejszej technologii, proces odpuszczania. Tak spreparowane żelazo zaczęło zdecydowanie wypierać brąz, zwłaszcza w dziedzinie uzbrojenia, ale nawęglanie żelaza, jego hartowanie czy późniejsze już odpuszczanie wymagało doświadczenia nieskończenie większego od tego, które było niezbędne dla otrzymania zwykłego zgrzewnego  żelaza z rud. 

Żadna z dwóch podstawowych czynności — nawęglanie czy studzenie hartujące — nie jest łatwa do kontrolowania przy braku odpowiednich urządzeń mierzących temperaturę i czas, pomyślne zaś ukończenie wyrobu zawiera w sobie pomyślne zakończenie każdego z kilku etapów wytwarzania nawęglanie w otwartym palenisku zawiera w sobie zasadniczy element przypadkowości, studzenie zaś hartujące czy odpuszczanie wymagają również znacznego doświadczenia. Zbyt mała zawartość węgla powoduje miękkość produktu, a zbyt gwałtowne chłodzenie czy niedostateczne odpuszczenie — ich kruchość. Starożytni kowale byli nieustannie zmuszani do nawigowania bez mapy wąskim przejściem pomiędzy Scyllą miecza, który giął się i nie ciął, a Charybdą takiego, który się po prostu rozlatywał. Trudno się dziwić temu, że kiedy rzeczywiście otrzymano dobry miecz, przechodziło to niemal do legendy, a jego cudowne właściwości przypisywano  interwencji sił nadprzyrodzonych i dobrej woli bogów. Na przełomie drugiego i pierwszego tysiąclecia p.n.e. wytwórczość żelaza obejmowała już rejon Morza Egejskiego oraz obszary wschodniego brzegu śródziemnomorskiego. Żelazo poczęło się teraz rozprzestrzeniać do południowo-wschodniej Europy, obejmując część Bałkanów. Półwysep Apeniński objęty został wytwórczością żelaza W wyniku ruchów ludności z południa i północy, przy czym obie grupy znały żelazo.

Najstarszymi, dużymi ośrodkami produkcji żelaza wewnątrz kontynentu europejskiego stały się: Hallstatt w Alpach Salzburskich a nieco później La Tne, leżące w sąsiedztwie północnego krańca jeziora Neuchatel. Ośrodki te w ciągu wielu wieków dostarczały żelaznych wyrobów dla potrzeb Europy. Rozwój ośrodków w Halistatt i La Tne oraz rozprzestrzenianie się produkcji żelaza w licznych krajach Europy jest w ogromnej mierze zasługą Celtów. Niezmierne podboje Celtów, obejmujące obszar Europy od Morza Czarnego do brzegów Oceanu Atlantyckiego aż po Hiszpanię, Portugalię, Włochy, wreszcie Anglię, oznaczały stopniowe rozszerzenie kręgu żelaza, którego głównymi ośrodkami w Europie były Halistatt i La Tne. Europa więc dość późno poznała żelazo. Metal ten, ze swojego przypuszczalnego miejsca urodzenia w Azji Mniejszej, rozprzestrzeniał się raczej w kierunku Armenii, Gór Kaukazu a stamtąd dopiero w kierunku wschodnim. Prawdopodobne jest, że Indie w swej części północnej właśnie z zachodniej Azji przejęły ok. roku tysięcznego p.n.e. sztukę wytwarzania żelaza, którą zresztą bardzo rozwinęły. Indie zasłynęły zwłaszcza z produkcji broni, którą świat antyczny znal i cenił. Kiedy jeden z królów indyjskich ofiarował Aleksandrowi Wielkiemu około 15 kg żelaza, uznane to było za ogromną hojność, co tłumaczyć można doskonałymi właściwościami metalu, któremu obróbka nadała przypuszczalnie cechy dobrej stali. W Chinach żelazo zaczęło wypierać brąz dopiero około roku 200 p.n.e.

Żelazo w starożytności odsłona 5

Należy brać pod uwagę, że to, co robili Hetyci, a następnie przejęli prymitywni hutnicy okresu starożytności, było produktem żelaznym dość miękkim, łatwo kowalnym i dlatego przydatnym do produkcji różnych wyrębów użytkowych, głównie gospodarczego i zdobniczego charakteru. Aby jednak konkurować z brązem przy produkcji ostrzy i innych części uzbrojenia takie żelazo musiało zostać nawęglone i — w dzisiejszym pojęciu tego określenia — nabrać charakteru stali. Drugim zabiegiem polepszają- cym jakość wyrobu było studzenie hartujące. Nie ulega wątpliwości, że oba te zabiegi powstały w różnych okresach. Nawęglanie towarzyszyło wytwarzaniu żelaza niemal od początku — nagrzewanie przed przekuciem dokonywane w węglu drzewnym powodowało już pewne niewielkie nawęglenie powierzchni metalu. W każdym razie badania wyrobów żelaznych z najdawniejszych okresów ujawniają zawartość węgla większą nieco w partiach powierzchniowych niż wewnętrznych. Niewątpliwie powoli zaczęto sobie uświadamiać pewne związki pomiędzy czasem i temperaturą nagrzewania metalu w otoczeniu węgla drzewnego a twardością produktu,  ale samo nawęglanie powierzchniowe nie mogło zadecydować o wyższości takiego żelaza nad brązem, przynajmniej, jeśli chodzi o produkcję zbrojeniową.
Proces studzenia hartującego pojawił się znacznie później, w każdym razie znany był już ok. 900 roku p.n.e. W Asyrii i Egipcie znano go już pomiędzy rokiem 800 a 700 p.n.e. Proces ten znany był również Grekom, Rzymianie zaś nieco później dodali do niego trudniejszy, wymagający precyzyjniejszej technologii, proces odpuszczania. Tak spreparowane żelazo zaczęło zdecydowanie wypierać brąz, zwłaszcza w dziedzinie uzbrojenia, ale nawęglanie żelaza, jego hartowanie czy późniejsze już odpuszczanie wymagało doświadczenia nieskończenie większego od tego, które było niezbędne dla otrzymania zwykłego zgrzewnego  żelaza z rud. 

Żadna z dwóch podstawowych czynności — nawęglanie czy studzenie hartujące — nie jest łatwa do kontrolowania przy braku odpowiednich urządzeń mierzących temperaturę i czas, pomyślne zaś ukończenie wyrobu zawiera w sobie pomyślne zakończenie każdego z kilku etapów wytwarzania nawęglanie w otwartym palenisku zawiera w sobie zasadniczy element przypadkowości, studzenie zaś hartujące czy odpuszczanie wymagają również znacznego doświadczenia. Zbyt mała zawartość węgla powoduje miękkość produktu, a zbyt gwałtowne chłodzenie czy niedostateczne odpuszczenie — ich kruchość. Starożytni kowale byli nieustannie zmuszani do nawigowania bez mapy wąskim przejściem pomiędzy Scyllą miecza, który giął się i nie ciął, a Charybdą takiego, który się po prostu rozlatywał. Trudno się dziwić temu, że kiedy rzeczywiście otrzymano dobry miecz, przechodziło to niemal do legendy, a jego cudowne właściwości przypisywano  interwencji sił nadprzyrodzonych i dobrej woli bogów. Na przełomie drugiego i pierwszego tysiąclecia p.n.e. wytwórczość żelaza obejmowała już rejon Morza Egejskiego oraz obszary wschodniego brzegu śródziemnomorskiego. Żelazo poczęło się teraz rozprzestrzeniać do południowo-wschodniej Europy, obejmując część Bałkanów. Półwysep Apeniński objęty został wytwórczością żelaza W wyniku ruchów ludności z południa i północy, przy czym obie grupy znały żelazo.

Najstarszymi, dużymi ośrodkami produkcji żelaza wewnątrz kontynentu europejskiego stały się: Hallstatt w Alpach Salzburskich a nieco później La Tne, leżące w sąsiedztwie północnego krańca jeziora Neuchatel. Ośrodki te w ciągu wielu wieków dostarczały żelaznych wyrobów dla potrzeb Europy. Rozwój ośrodków w Halistatt i La Tne oraz rozprzestrzenianie się produkcji żelaza w licznych krajach Europy jest w ogromnej mierze zasługą Celtów. Niezmierne podboje Celtów, obejmujące obszar Europy od Morza Czarnego do brzegów Oceanu Atlantyckiego aż po Hiszpanię, Portugalię, Włochy, wreszcie Anglię, oznaczały stopniowe rozszerzenie kręgu żelaza, którego głównymi ośrodkami w Europie były Halistatt i La Tne. Europa więc dość późno poznała żelazo. Metal ten, ze swojego przypuszczalnego miejsca urodzenia w Azji Mniejszej, rozprzestrzeniał się raczej w kierunku Armenii, Gór Kaukazu a stamtąd dopiero w kierunku wschodnim. Prawdopodobne jest, że Indie w swej części północnej właśnie z zachodniej Azji przejęły ok. roku tysięcznego p.n.e. sztukę wytwarzania żelaza, którą zresztą bardzo rozwinęły. Indie zasłynęły zwłaszcza z produkcji broni, którą świat antyczny znal i cenił. Kiedy jeden z królów indyjskich ofiarował Aleksandrowi Wielkiemu około 15 kg żelaza, uznane to było za ogromną hojność, co tłumaczyć można doskonałymi właściwościami metalu, któremu obróbka nadała przypuszczalnie cechy dobrej stali. W Chinach żelazo zaczęło wypierać brąz dopiero około roku 200 p.n.e.

Żelazo w starożytności 4

Prawdopodobnie Ramzes II ponowił swoją prośbę i poparł ją złotem, ale efekt jest nieznany (podobno zresztą złoto przesłane królowi Hetytów było niskiej jakości). Ostatecznie jedyną bronią żelazną z tego okresu (oprócz sztyletu Tutenchamona) okazały się znaleziska w grobie Ramzesa III z ok. 1200 roku p.n.e. Wszystko to wskazuje oczywiście na niezwykłą rzadkość tego metalu w omawianym okresie.

Państwo Hetytów rozpadło się ok. roku 1230 p.n.e. i wiedza o metodach otrzymywania żelaza rozprzestrzeniła się razem z emigrantami. Ośrodkami prymitywnego hutnictwa stały się teraz: sąsiedztwo Taurus, Kaukazu oraz Armenia. Obok tych ośrodków wystąpiły inne: w Syrii, Północnej Persji oraz część wschodniego wybrzeża rzeki Jordan—Midian i Edom. Świat antyczny tego okresu posiadał już rozwinięte trasy handlowe, którymi metale, takie jak miedź i brąz oraz żelazo, wędrowały do bogatych użytkowników. Nowy metal mimo swych doskonałych właściwości wchodził w użycie powoli. Technika jego otrzymywania była trudna i pracochłonna. Jeszcze przez stulecia miedź i brąz używane były równolegle z żelazem do tych samych wyrobów, -w których zresztą żelazo nieporównanie lepiej spełniało swoją rolę. Bardzo powolny był proces wprowadzania tego metalu w Egipcie, który długo opierał się na imporcie żelaza i ostatecznie rozpoczął produkcję własną przypuszczalnie ok. 600 roku p.n.e. Asyryjczycy, którzy nie dysponowali własnymi rudami żelaza, również opierali się na imporcie, aczkolwiek pierwsza wzmianka o żelazie pochodzi tu z okresu ok. 1100 roku p.n.e. Dopiero ok. 800 roku p.n.e. produkcja wyrobów z żelaza poczyna. się rozwijać, głównie w związku z potrzebami uzbrojenia. Z okresu panowania Sargona II (VIII wiek p.n.e.) pochodzi znalezisko ok. 160 t żelaza w formie prętów, będących materiałem dla produkcji broni, oraz gotowych wyrobów.

Rozwój umiejętności otrzymywania oraz przetwarzania żelaza w innych częściach świata antycznego dokonywał się w rezultacie powstawania i upadku miast 1. państw, ruchów ludności zwycięskiej i zwyciężonej oraz działalności kupieckiej, głównie Fenicjan. Silny rozwój hutnictwa żelaza dokonał się między rokiem 1400 a 1200 p.n.e., potem jednak rozwój ten osłabił i brąz pozostał niezagrożone. w tym czasie jako metal użytkowy mniej więcej do roku 800 p.n.e. Czynnikami, które po tym okresie przyspieszyły prawdopodobnie proces rozwoju produkcji żelaza, były:

a. powstanie ośrodków hutnictwa żelaza w Europie centralnej, głównie w Hallstatt,

b. odkrycie, że wyroby żelazne można utwardzać przez odpowiednią obróbkę cieplną.