Jernsu

[INTRO. Klumper, hovedsakelig av utredusert jern, som bygget seg opp på bunnen av ovnen ved smeltingen av jernholdig råmasse, f.eks. kobberkis. Jernsuene kunne veie flere tonn og forstyrret smeltegangen. Tilsats av svovel var viktigste botemiddel, men de var vanskelig å unngå. Arbeidet med å ta dem ut av ovnen var ofte vanskelig og arbeidskrevende og kunne gå over flere dager. Jernsuene ble ofte bare kastet. Det var først på slutten av 1800-tallet man teoretisk skjønte årsaken til hvorfor de ble dannet.]

Jernsu/so/su/nas/nasklump (ty. Eisensau/sv.nas)

Jernrik klump som bygget seg opp i bunnen på en sjaktovn ved smelting av sterkt jernholdig råmasse, som kobbermalm.

Metallurgisk kan en j. forstås som en oppsamling av utredusert, metallisk jern som sammen med noe kobber og svovel synker til bunns i smelten og størkner til en deigaktig masse pga jernets høye smeltetemperatur (1536 °C). J. oppstod altså når forholdene var for reduserende, dvs når beskikningen holdt for mye C (f.eks. i trekull) i forhold til mengden svovel eller kvarts som skulle avbinde jernet til hhv sulfid (FeS) og fayalittslagg (med Fe₂SiO₄).^[1] Også temperaturforholdene i ovnen var av betydning - høyere temperaturer ga mer utredusert jern. J. kunne altså unngås når beskikningen var påsatt med passende mengder kull og kvarts i forhold til malmens innhold av svovel og jernoksid, og det ikke ble smeltet ved for høye temperaturer. I praksis viste dette seg vanskelig og j. var et stort og alminnelig problem ved sjaktovnsmeltingen. Det vanligste korrigerende tiltak ved skjærsteinsmeltingen var nok å øke svovelinnholdet, f.eks. ved tilsetting av svovelkis eller urøstet malm. Ved svartkobbersmeltingen kunne jernsudannelse bare motvirkes ved temperatursenkning og tilsats av mer kvarts da det påsatte røstverket var (tilnærmet) fritt for svovel (se venderøsting).^[2] Når j. synes å ha vært et mindre problem ved svartkobbersmeltingen enn ved skjærsteinsmeltingen er en nærliggende forklaring at mengden jern var sterkt redusert, det meste var forslagget ved skjærsteinsmeltingen.

Også ovnstekniske forhold ser ut til å ha hatt betydning for jernsudannelsen. Det er således påpekt at de nye høyovnene som kom rundt 1800, nok hadde sine økonomiske og driftsmessige fordeler, men at den sterkere blesten som disse ovnene krevde, også økte faren for at mer jern ble utredusert og dannet j..^[3] På den annen side er jernsudannelse ikke kjent som problem fra flammeovner og ble langt på vei eliminert ved brilleovnene hvor smeltemassen kontinuerlig fløt ut i to herder foran ovnen. For begge disse ovnstypene kan det ha vært av betydning at de, i forhold til de tradisjonelle sjaktovn ga bedre muligheter for å overvåke ovnsgangen og foreta løpende underveisjusteringer, f.eks. ved endring av trekk/temperaturjustering og fjerning av tilløp til jernsudannelse.

Vitenskapelig teori for å forstå hva j. var og hvordan de oppstod, begynte å komme mot slutten av 1700-tallet. Her skal presenteres to kilder som fra hver sin tid og på hver sin måte vurderer jernsudannelsen.

En tysk kilde fra 1780-årene legger vekt på de forskjellige smeltepunkter for jern og kobber og på flytbarhetsbetraktninger.^[4] Til tross for forfatterens solide faglige bakgrunn, bærer forklaringen preg av nokså sviktende kunnskaper om de faktiske forhold. (Kilden er noe forkortet): Jernet som følger kobberkismalmen, blir dels ødelagt og forslagget av svovelen [!], dels skilt ut ved røstingen [!]; for mens kobberet er mer lettflytende enn jernet, flyter dette ut, mens det mer tungtsmeltelige jernet [må her menes det gjenværende jernet] blir liggende usmeltet tilbake i bunnen av ovnen hvor det etter hvert bygger seg opp en kobberholdig jernklump, kalt "jernsu".

Ifølge en norsk avhandling fra 1872^[5] var den metallurgiske forutsetning for dannelsen av j. (ved sølvsmeltingen) først og fremst at jernoksidet i smelten ikke ble forslagget men ble redusert til metallisk jern når kulloksidinnholdet var så stort at det reduserte mer FeO til metallisk jern enn det smelten klarte å holde oppløst. Det frie metalliske jernet sank da til bunns i ovnen under smeltingen og størknet (på grunn av den høyere smeltetemperatur for jern) og dannet j.. Denne prosessen kunne motvirkes ved å redusere det relative innholdet av trekull i påsettet, i praksis tilsette mer svovel(kis) for å binde jernet til svovelen som jernsulfid, samtidig som en også kunne sette på mer kvarts som bidro til å forslagge jernoksyd som silikat.

Også Agricola omtaler j., og fremhever at de særlig forekommer ved kobbersmeltingen. Han presenterer ingen forklaring på jersudannelsen, men understreker at de jernrike suene ikke må forveksles med avsetninger av usmeltet malm som setter seg på ovnsveggen høyere opp, det vi kaller ovnsbrudd.^[6] 

Selv om det bare var en mindre del av jernet som ble utredusert og dannet j,, kunne disse bli så store at ovnen måtte stoppes for å bryte dem ut.^[7]

Jernsudannelse var et problem ikke bare i kobbersmeltingen, men ved smelting av alle jernrike malmer som sølv-, nikkel-, sink- og koboltmalmer m.fl. Metallverdien var med noen unntak relativt liten, samtidig som j. før videre utnyttelse måtte slås i stykker, vanlig til nevestørrelse. Dertil kom smeltekostnadene av et nokså tungtsmeltelig gods. Behandlingen av j. var derfor noe forskjellig. Ved enkelte hytteanlegg finner man j. som er kastet^[8], andre steder berettes det om videre bruk (f.eks. Røros, Selbu. Kongsberg Sølvverk, Stora Kopparberget). Trolig ble de sterkt jernholdige suene bare kastet, mens andre med et mer sammensatt innhold bl.a. av det verdimetall man arbeidet med, kunne gå til videre mekanisk og metallurgisk behandling.^[9]

Det synes som om jernsudannelse var svært vanlig ved smelting i tradisjonelle sjaktovner, og at uttak av j. fra bunnen av herden var en nokså regulær del av det avsluttende arbeidet etter en smeltekampanje.

Det svenske ordet ”nas” har trolig vært mest i bruk ved et grensenært verk som Røros kobberverk. Kildespråk for denne betegnelsen er tysk ”Nase” som var samnavn for alle typer seige avsetninger av delvis usmeltet gods i ovnen. I svensk fagspråk ble så ”jernsu” omtalt som ”bottennas” – det ”tysk” jernsu, brukes verken av Rinman i hans bergverksleksikon i omtalen av svenske forhold, eller av Lindroth i hans historie om Stora Kopparberget i Falun. I vår hjemlige fagterminologi var ”nese” hovedsakelig en kortform for ”formnese”, dvs den rørformede slaggdannelsen rundt innblåsningsåpningen (formen).

Varia:

- Jernsudannelsen var mye diskutert i fagmiljøene, og den enkelte smelter hadde sikkert sine egne erfaringsbaserte oppfatninger av hvordan de best kunne unngås. Godt kjennskap til den lokale malm var også viktig, ikke minst for å gi den en passende røstningsgrad.

- J. inneholder rundt 90 % jern og er mag­netiske. Ofte har folk tatt dem med i tro på at det er brukbart jern, men de kan som regel ikke smis pga. innhold av svovel og kobber. De er også ofte blitt forvekslet med meteoritter.^[10]

- Et godt smelteforløp var kjennetegnet ved at produktene forelå som flytende smelter som ble tappet ut, eller som gass som drev av. De store, faste klumpene som festet seg til herd og ovnsvegger kan således anses som anomalier. Den svenske naturvitenskapsmannen Emanuel Swedenborg bruker et slikt bilde i sin De cupro fra 1734 hvor han sier at j. kan vokse inne i en ovn slik som som kreft hos mennesker.

- Fra Røros berettes at man i et forsøk på lære av andre i 1701 innkalte hyttefolk fra Meldalen for å bedre på smeltingen. På deres anbefaling begynte man å beskikke slik man gjorde der. På grunn av Rørosgruvenes mer »jernbundne« malmer fikk man imidlertid store j. som det kostet store anstrengelser å få ut av ovnen. Disse ble i mange år liggende utenfor hytta med tilnavnet "Meldalsklumper".^[11]

- Fra Kongsberg Sølvverk har vi flere opplysninger om meget sølvrike j.  med 10-15 % Ag etter sjaktovnsmelting av visse godser. Etter at de var slått i stykker ble bitene smeltet dels direkte sammen med svovelkis, dels påsatt råsmelting, evt. smeltet med bly i herd (inntrenkning). Både svovel og bly ble brukt som metallsamlere i sølvmetallurgien.^[12]

Det berettes også om en vanskelig jobb å utvinne sølvet fra j.. For å få de store masser delt opp i mindre biter, måtte jernet varmes opp og kiles i stykker i glødende tilstand.

- J. var store og kunne sitte godt fast.  Fjerning av disse kunne derfor være et vanskelig og krevende arbeid. Fra slutten av 1700-tallet fortelles det om fire mann som arbeidet i elleve dager med å hugge løs ei slik j.^[13] I enkelte tilfeller ble de sprengt bort med krutt, senere med dynamitt.

- En tidlig, tysk 1900-tallskilde oppsummerer fenomenet ”jernsu” på denne måte: J. er jernmasse som bygger seg opp i bunnen av ovnen mot smelterens ønske. Den består vanligvis av nesten rent jern og er blandet eller legert med andre metaller. Hvis det lønner seg å utvinne metallgehalten i dem, blir de slått i småbiter, noe som ofte er forbundet med store tekniske vanskeligheter og derfor faller dyrt. For det meste nøyer man seg med å slå dem i så små stykker at de lar seg fjerne, hvoretter man graver dem ned. Det er således ikke tilrådelig å forsøke å smelte dem til jern da de tunge klumpene vil trenge seg gjennom den øvrige beskikningen og ende usmeltet i bunnen av ovnen hvor de kan gi grobunn for nye suer.^[14]

- Fra Røros berettes at man fant det kullbesparende å smelte den spesielle svovelfattige malmen fra Mugg-gruven i høyovn med forherd. Men lengre kampanjer enn 14-16 dager kunne ikke gjøres uten at det dannet seg en nesten halvmetertykk og ganske tung ”nas” som måtte brytes ut. Slike neser ble skutt i stykker og lagt til kaldrøsting slik at de kunne settes på ovnen.^[15]

- ’Jernsu’ betyr egentlig ’jernpurke’ fra tysk. Det var vanlig med navn fra dyreverden på enkelte smelteprodukter. Andre navn på tysk var Ofenbär (ovnsbjørn) og Ofenwolf (ovnsulv) Tilsvarende på engelsk ’bear’ og på fransk ’loup’= ulv. ’Ulv’ ble brukt i flere sammenhenger: Ved Nya Kopparberget (midt mellom Ørebro og Falun) kalte man svartkobberet etter omsmelting av urent gods fra den ordinære smeltingen for "varg". ’Luppe’ er også kjent fra jernsmeltingen, sammen med ord som ’pig’ og ’galte’.