Честно признаюсь. Непонимаю зачем расчеты литров воздуха, и исследования мехов. Да к тому-же "кузнечных". Кузнец умный, а молотобоец сильный. Просверлите-пробейте в трубе дырки-отверстия (дно естественно надо заглушить), подведите самотеком масло машинное, дизель, нефть и подожгите. Гореть будет прекрасно, и тяга появиться активная. А еще говорят есть реактивная тяга, и еще какая то тяга (не знаю) но слыхал =)
Использование же древесного угля в кузнечном производстве, банальный идиотизм. Коим страдала средневековая европа.
В детском фильме\мульте по мотивам ср.вековых сказок, кузнеца нашедшего открытое месторождение каменого угля и его использовавшего, пытались сжечь за союз с дьяволом. Пытались естествено плешивые католики-монахи. Не помню чем сказка кончилась, но намек понял.

Уважаемый Idler всегда c большим интересом читаю ваши посты спасибо за них
На Брянском сайте «Черное копьё» вы писали что
///моя основополагающая идея заключается в том, что при использовании ручных мехов, в силу ограниченной производительности по дутью, возможно было получать только кричное железо, только в печах малого объема, что несколько противоречит существующим на сегодняшний день представлениям \\\
И вот у меня такой вопрос какую реально крицу по массе в кг можно было получить ( при использовании ручных мехов ) , и сколько надо таких криниц чтобы сделать один меч.

Совершенно случайно нашёл подтверждения своим инсинуациям, причём в статье десяток раз читаной-перечитаной. В журнале HISTORICAL METALLURGY (ISSN 0142-3304) volume 36, part 2 for 2002 опубликована статья «A practical treatise on the smelting and smithing of bloomery iron» Lee Sauder and Skip Williams.
Ссылку IM предоставила:
http://www.jernmager.dk/filer/treatise_on_iron_smelting.pdf
в разделе Blowing Apparatus при описании измерений воздушного потока мимоходом говорят, что использованный ими приближённый метод измерения хорошо соответствовал данным измерений точным расходомером в диапазоне 200-300 л/мин, каковые расходы легко достигаются посредством применения одних, а лучше пары кузнечных мехов.

Кстати, только что обратил внимание. По ссылке дан сокращённый вариант статьи, и этого пассажа там нет.
Но я-то журнальчик выписал! Тринадцать евреек отдал!

После того, как мы разобрались с воздуходувными приборами, обратимся к печам.
Рассмотрим режимы работы металлургических печей.
В качестве источников информации используем:
1. Металлургия чугуна. Сочинение Валериуса. Снкт-Петербкрг, 1862 г.
2. Производство чугуна. Краткое руководство доменной плавки. Соч. де-Билли. Москва, 1900 г.
3. Руководство к металлургии. Сочинение док. Д.Перси. Том 2. С-Петербург, 1869 г.
4. Experimental IRON SMELTING. http://www.warehamforge.ca/ironsmelting/index.html
5. A Practical Treatise on the Smelting and Smithing of Bloomery Iron. Lee Sauder, Skip Williams. HISTORICAL METALLURGY (ISSN 0142-3304) volume 36, part 2 for 2002. http://www.jernmager.dk/filer/treatise_on_iron_smelting.pdf

В таблице приведены данные по количеству дутья, подаваемому в разные типы печей.

На диаграмме эти же данные представлены в графическом виде.

Очень пригодились бы мне балансы плавок в словенских духачках и польских дымарнях, чтобы заполнить пробел в объёмах печей от 1 м3 до 10 м3, но тогда ещё мерять расход воздуха не научились, а строить такие реплики – вельми накладно!
Как видно из диаграммы, существует минимально допустимый расход воздуха при выплавке железа, при котором в репликах ещё получается нормальная крица – 7,7 м/мин.
На самом деле размерность – м3 воздуха/м2 площади поперечного сечения печи в зоне фурм*минуту. Но м/мин – проще, да и физический смысл имеет – валовая скорость потока воздуха в печи.

Влияние расхода воздуха на показатели процесса выплавки железа и, в особенности, на выход металла вполне естественно.
Чем больше дутья, тем интенсивнее горение угля, тем больше тепла выделяется в единицу времени в единице объёма, тем выше температура, тем больше скорость химических реакций и глубже восстановление руды, тем интенсивней идёт процесс сварки восстановленного по поверхности кусков руды железа в компактную крицу. Уф!
Вот например в Англии ребята решили соорудить печурку и все причиндалы исключительно из подручных материалов:
http://www.whitehallvilla.co.uk/index.html
Вот такая печурка:

Обратите внимание – дутьё – двумя мехами из кожаных мешков. Эффект (на слух!) говорят поразительный! Но вот результат:

Делая хорошую мину, при плохой игре, авторы заявляют:
5Kg of iron was produced from this experiment, however not in conventional bloom form.
Читай – крицу не получили, получили смесь шлака с металлизированной с поверхности рудой, каковой метал ни извлечь толком, ни использовать в дальнейшем невозможно.
А почему? Да дутьё неэффективное!

В попытках набрать побольше материала по реконструкции археометаллургических процессов, натолкнулся на работу HENRY F CLEERE "THE IRON INDUSTRY OF ROMAN BRITAIN", 1981 год.

Некоторые свои идеи автор проверял при помощи натурных экспериментов, каковые я и использовал в теме "Археометаллургические печи". Исполать ему.

Но потрясло меня нечто иное:

Данные о производстве железа в Римской Британии:

Slag volume, Slag weight, Iron production, tonnes


Вот где лажа-то редкостная!
Щас точно не скажу, но цифры выработки металла завышены не менее чем на порядок. Завтра с утрячка, на свежую голову произведу точный и обоснованный расчёт.

Итак, по опубликованным данным просматривается три режима работы археометаллургических печей, определяемых количеством дутья.

Первый режим – дутьё менее 7 м/мин.
Это уже упоминавшиеся опыты Henry Cleere в 1981 году, Sauder&Williams в 2002, Darrell Markewitz в 2010. По всем показателям имеем так называемый «холодный ход» печи. Прямые измерения температуры показали, что в зоне фурмы температура кратковременно поднималась до 1300° С, в целом же в течение всей плавки не превышала 1200 ° С.
Низкая температура – низкая скорость химических реакций – низкая степень восстановления руды – низкий выход металла в крицу. Это в теории.
А и в практике – то же самое. Henry Cleere – 10%, Darrell Markewitz - 8% и 14%, Sauder&Williams – никак не более 10%.
Если три независимых группы исследователей на разных континентах в течение 30 лет получают результаты в таком диапазоне – это очень хорошая сходимость!

Второй режим – дутьё от 7 м/мин до 15 м/мин.
Опыты Sauder&Williams и Darrell Markewitz . Режим печи можно считать оптимальным для получения нормальной крицы. Измеренная термопарами или оптическими пирометрами температура достигала 1450° С. Выход металла в крицу – может достигать 50%, но в целом скромнее, в районе 30-35 %.

Третий режим – расход воздуха более 20 м/мин. Однажды зафиксирована температура 1650° С. Собственно, это и есть режим работы доменных печей. Когда в репликах достигаются такие режимы – экспериментаторы получают чугун. И честно об этом пишут (Darrell Markewitz, Sauder&Williams).

Как всегда – всё в полном соответствии с законами злой науки термодинамики

Вот "Наука и жизнь" отметилась:

"На юге Псковской области при раскопках памятника раннего железного века на городище Анашкино в слое IV-I вв. до н.э. между двумя горнами рядом с мастерскими по производству и обработке железа найден плоский камень (24 х 16 х 10 см) чуть вытянутой неправильной формы с тремя небольшими лунками посередине.

Отдел научно-технической экспертизы Государственного Эрмитажа обнаружил на поверхности камня медь, цинк, ртуть, золото и свинец. На дне и стенках первой лунки (2,5 х 2,5 см и глубиной 1,5 см) сохранились остатки вещества рыжего цвета содержащего смесь железоокисных соединений, жироподобных веществ и в большом количестве карбоната кальция и гипса.

Дно и стенки второй лунки (2,3 х 2 см и глубиной 0,7см) покрыты веществом белого цвета, в котором обнаружено повышенное содержание свинца и в меньшем количестве наличие хрома вместе с соединениями железа.

В третьей лунке (2,7 х 2 см и глубиной 1,2 см) на дне и стенках лежит тонкий слой светло-серого вещества. Здесь обнаружены карбонат калия, много измельченной в порошок слюды (биотита), соединения меди, цинка и свинца (являются компонентами бронзовых сплавов). Здесь же найдены отдельные частицы золота и мельчайшие частицы высокопробного серебра. Во всех лунках присутствуют соединения железа.

На верхней плоскости камня остались следы характерные для поверхностей точильных и шлифовальных камней.

Все это говорит о проводившихся на камне технологических операциях: воронении, пайке, литье, горячей эмали, чернении и наводке. Скорее всего, он использовался для нанесения золотого и серебряного орнамента на изделия из бронзы, латуни, железа и других металлов, а также для производства или ремонта изделий из стекла. Найденный предмет (универсальное приспособление для обработки и ремонта ювелирных изделий) – яркое свидетельство высокого уровня производственных технологий в Верхнем Подвинье в конце I тыс. до н.э. Ученым уже давно известно о наличии на этой территории производства по многочисленным находкам льячек, тиглей и литейных форм, но о более сложных техниках металлообработки разговор не заходил.

Камень с лунками с городища Анашкино заставил ученых изменить представления о производственном деле и схеме развития культуры Восточной Европы. Так, малоразвитые первобытные племена с бедной материальной культурой превратились в глазах историков в общество, находящееся на достаточно высокой для своего времени ступени развития."

Автор: Ольга Брилёва
http://www.nkj.ru/news/19233/

По ссылке и фото есть.

GAS

Оценим некоторые другие параметры печей. По данным археологических раскопок (Колчина, H F Cleere, см. рисунок)

вырисовывается следующая конструкция: цилиндрическая печь, диаметром от двух до пяти дециметров с соотношением диаметр – высота от 2 до 3. Про полусферические диаметром в один метр я и говорить не хочу!
Неудивительно, что и реплики имеют в основном те же параметры.
Вот, например, Cleere:

Правда, у него соотношение высота – диаметр порядка 4, но никаких выдающихся результатов плавок получить на ней не удалось, скорее наоборот, посему, для подобных печей наиболее подходящим считаю соотношение 2,5

Для всего массива реплик были собраны количественные показатели работы, представленные на диаграмме.

Эти данные нам сильно пригодятся, когда будем считать экономику древней металлургии.

Прошу прощения у Idlera что не в тему, комрады есть какая ни будь информация (интересная с точки зрения НХ) о Бехистунской надпись?
Заранее спасибо.

Надеюсь, будет интересно. Реконструкция металлодела в среднем Поволжье в Казанском краеведческом музее. Якобы 10-11 века.




PS1. На фото не видна толщина стенок печи - она где-то 7-10 см.
PS2. Особо понравились камешки на мехах. Видимо, их достаточно, чтобы меха сильно гнали воздух в печь.