Przemysł metalowy cz.1

W 1949 roku zapadła decyzja o budowie pod Krakowem ogromnego kombinatu metalurgicznego - Huty Lenina. 70 lat później ten sam zakład przemysłowy, niegdyś największy z funkcjonujących w Krakowie, teraz sprywatyzowany i rozczłonkowany powoli przestaje istnieć. 23 listopada b.r. wyłączono bowiem z eksploatacji ostatni z funkcjonujących w nim wielkich pieców służących do wytopu żelaza. Tym samym kończy się pewna epoka w historii przemysłu Krakowa...

* * *

Epoki w dziejach ludzkości określane są nazwą materiału z których tworzone były narzędzia. Po epokach kamiennych i brązu nastąpiła epoka żelaza i trwa ona do dziś. W odróżnieniu od brązu żelazo było iście demokratycznym metalem. Narzędzi i broni z niego wykonanych używał zarówno feudał jak i chłop pańszczyźniany. Ale stopy żelaza to także znakomity materiał konstrukcyjny. To dzięki nim nastąpiła rewolucja przemysłowa i transportowa. Żelazo zrobiło taką zawrotną karierę dzięki jego znacznie większej obfitości w przyrodzie niż miedzi i cyny stanowiących składniki brązu. Jednak w odróżnieniu od brązu którego samorodki były wydobywane i w prostej obróbce nadawano im żądaną formę, żelazo nie występowało w formie nadającej się do użycia. Potrzebny był skomplikowany proces jego wytopu z rudy oraz dalszej obróbki w celu uzyskania pożądanych właściwości. Technologie metalurgiczne były i są wciąż zmieniane i udoskonalane.

Najstarsze piece do wytopu żelaza

Aby uzyskać żelazo konieczna jest wysoka temperatura pozwalająca na redukcję tlenkowych rud żelaza przy użyciu węgla. Pierwsze narzędzia wykonane z żelaza pojawiły się już w XV wieku p.n.e. Istnieje hipoteza że wykonano je z żelaza pochodzącego z meteorytów, ale faktem jest też że z podobnego okresu pochodzą też pierwsze ślady pradawnych pieców do wytopu żelaza - dymarek.

Rekonstrukcja dymarki - festyn archeologiczny w Biskupinie w 2004 roku.
Zdjęcie: wikipedia

Najstarsze piece do wytopu żelaza, tzw. ogniska dymarskie były wyłożonymi gliną zagłębieniami w ziemi. Później używano tzw. pieców kotlinkowych - które oprócz zagłębienia miały ulepiony z gliny szeroki "komin". Taki piec dymarski miał wysokość od 50-150 cm a średnicę od 25 do 60 cm. Do wnętrza tej konstrukcji wstawiano szczapy dobrze wysuszonego drewna a całość zasypywano węglem drzewnym. Przy podstawie pieca znajdowały się otwory dmuchowe przez które przy pomocy miechów wtłaczano powietrze. Po rozpaleniu pieca do wnętrza wsypywano stopniowo mieszaninę darniowej rudy żelaza z węglem drzewnym. Starano się utrzymywać we wnętrzu temperaturę ok. 1400 stC (biało-niebieski żar).

Przekrój przez rozpaloną dymarkę i temperatury panujące we wnętrzu:

1 - szyb pieca (wymurowany z glinianej cegły)

2 - otwór dmuchowy

3 - wsad (węgiel drzewny i ruda żelaza)

4 - strefa redukcji rudy żelaza

5 - miejsce gdzie tworzy się łupka żelaza

6 - kotlinka wypełniona płynnym żużlem

W strefie redukcji głównego zachodził proces redukcji głównego składnika rudy - tlenku żelaza (III) Fe2O3 do tlenku żelaza (II) FeO a następnie wykrystalizowania się grapii czystego żelaza. Reduktorem był węgiel, który wiązał tlen wydzielając się w formie dwutlenku i tlenku węgla. W wyniku pracy pieca dymarskiego uzyskiwano zawiesinę kuleczek żelaza w ciekłym żużlu, z resztkami węgla drzewnego i rudy. Produkt wytopu był łupką żelaza gąbczastego zastygniętą na powierzchni żużla wypełniającego kotlinkę. Po wypaleniu się całego paliwa, co trwało kilkanaście godzin, rozbijano ten jednorazowy piec wydobywając z niego łubkę żelaza (wymagającą jeszcze dalszych prac). W miejscu gdzie pracował piec pozostawała w ziemi bryła zastygniętego żużla. Kolejny piec budowano od nowa w innym miejscu.

Odsłonięte archeologicznie piecowisko
w pawilonie Muzeum Starożytnego Hutnictwa Świętokrzyskiego w Nowej Słupi.
Widoczne bryły żużla pozostałe po procesie wytopu żelaza w kotlinkowych piecach dymarskich.

Proces dymarkowy przywędrował do Europy z bliskiego wschodu w czasach rzymskich - ok. II w. p.n.e. - a na ziemiach polskich rozpowszechnił się ok. I w. n.e.. Ślady dawnego hutnictwa (na Mazowszu i w Świętokrzyskim) znajdowano w ziemi w postaci sporych brył zastygniętego żużla o masie 160 kg i więcej. Początkowo nie wiązano tych znalezisk z dawną działalnością hutniczą. Dopiero w latach 40-tych XX wieku po przeprowadzonych badaniach archeologicznych i ekspertyzach określono iż w okresie II - III w. n.e. produkowano tutaj ok. 40 - 80 ton żelaza dymarkowego rocznie. Pomimo tego że lokalne zasoby rudy nie zostały wyczerpane produkcja żelaza zanikła w V wieku, co było związane wędrówkami ludów - hutnictwem zajmowali się Celtowie.

"Dymarki Świętokrzyskie" - festyn historycznych metod wytopu żelaza w 1974 roku.
Zdjęcie: NAC

W 1960 roku w Nowej Słupi, u stóp Świętego Krzyża (Łysej Góry), powołano Muzeum Starożytnego Hutnictwa Świętokrzyskiego. Właśnie w Nowej Słupi od 1967 roku, corocznie w połowie sierpnia, organizowano imprezę plenerową o nazwie "Dymarki Świętokrzyskie". Głównym elementem tego festynu była prezentacja procesu wytopu żelaza w archaicznych piecach dymarskich. Obecnie rozpalanie pieca dymarskiego jest również elementem wielu innych imprez archeologicznych pozbawionych charakteru imprezy masowej i komercyjnej jaką niestety od kilku lat stały się Dymarki w Nowej Słupi…

Proces przeróbki żelaza dymarskiego

Uzyskiwana z pieca dymarskiego łupka żelaza (o masie od ok. 300 g do kilku kilogramów) wymagała dalszych żmudnych prac zmierzających do oczyszczenia jej z żużla i resztek węgla, oraz zgrzania w jednolitą bryłę. Łupkę rozgrzewano w palenisku do temperatury białego żaru i oczyszczano poprzez obkuwanie drewnianymi młotami na kamiennych kowadłach. Oprócz oczyszczania porowatą bryłę zgrzewano w jednolitą całość - kęs - nadającą się do dalszej obróbki w celu wytworzenia z niej narzędzi czy broni.

Łubka żelaza gąbczastego powstała w wyniku procesu dymarkowego.

Dymarska metoda produkcji żelaza była bardzo pracochłonna i mało wydajna, ale tylko z pozoru prymitywna. Dawni kowale umieli metodą wielokrotnego przekuwania i ponownego zgrzewania uzyskiwać doskonałej jakości wyrób.

Kowale umieli nawęglić czyli utwardzić jak i odwęglić czyli zmiękczyć metal. Można też było na miękkim rdzeniu utworzyć twardą hartowaną powierzchnię. Dzięki wielokrotnemu przekuwaniu metal miał strukturę pasmowatą (obecnie produkowana stal ma strukturę ziarnistą). Miecze wytworzone z takiego materiału wykazują dużą odporność na boczne uderzenia - nie pękają i nie łamią się.

Domeny węgliku tworzące charakterystyczny wzór
na powierzchni głowni miecza ze stali damasceńskiej.
Ilustracja: wikipedia

Szczególną sławę miała produkowana w okolicach Damaszku w Syrii tzw. stal damasceńska, owiana legendą rozpowszechnianą przez rycerzy wypraw krzyżowych. Faktem jest że miecze muzułmańskie wykonane z damastu przewyższały jakością te europejskie. Niestety z nieznanych powodów w XVII wieku zaniechano jej produkcji. Istnieje hipoteza że w Damaszku jedynie wytwarzano broń z materiału który wytapiano w Indiach ze specjalnego gatunku rudy, i to jej wyeksploatowanie było powodem zaprzestania produkcji stali damasceńskiej. Proces technologiczny był objęty tajemnicą i nigdy nie został opanowany w Europie. Współcześnie trwają eksperymenty zmierzające do odtworzenia tej póki co wciąż niedościgłej technologii...

Podobne do stali damasceńskiej właściwości mają japońskie miecze samurajskie, chociaż struktura i własności materiału są jednak inne. Miecze japońskie nadal wykonuje się z żelaza dymarskiego a jego unikalnej wartości świadczy fakt iż łupki dymarskie (tomahagane) objęte są zakazem wywozu poza granice Japonii.

Koło wodne z XVII wieku napędzające młot w kuźnicy, pracujące kiedyś na rzece Stole w Strzybnicy.
Obecnie eksponat w skansenie Maszyn Parowych w Tarnowskich Górach.

W średniowieczu dymarki były już murowane z cegły na stałe. Do spuszczania żużla i wydobywania łubki żelaza miały stały sklepiony otwór, który każdorazowo przed rozpaleniem zaklejano gliną. Piece dymarskie miały też coraz większe rozmiary, dzięki czemu jednorazowo wytapiano nawet kilkanaście kilogramów żelaza. Takiej dużej łupki już nie przekuwano ręcznie tylko korzystano z młota mechanicznego napędzanego kołem wodnym (młyńskim). Kół wodnych używano także do napędu miechów, z których strumień powietrza podtrzymywał żar zarówno w piecach dymarskich jak i piecach kuźniczych. Miechy były napędzane systemem dźwigni, często były zdublowane - pracując naprzemiennie utrzymywały równy dmuch.

Miech z deszczółkami - zastąpił stosowany wcześniej worek z baraniej skóry.
Eksponat z muzeum Górnictwa Rud Żelaza w Częstochowie.

Do takich dużych pieców potrzebny był też większy wsad. Ruda żelaza, początkowo wydobywana tuż spod powierzchni ziemi z płytkich rowów, później była pozyskiwana już metodami górniczymi. Ruda po wydobyciu była suszona i rozbijana na drobne kawałki. Czasami twardą rudę poddawano prażeniu. Nieco więcej zabiegów wymagało wytworzenie węgla drzewnego w procesie tzw. "kurzenia". Kawałki wysuszonego drewna okładano w stosy – tzw. mielerze, okrywano darnią i podpalano. Prażenie mielerza trwało około 12-15 dni. Proces wypalania kontrolowano poprzez obserwowanie typu dymu wydobywającego się z otworów – jaśniejszy oznaczał jego koniec.

Dymarka bergamska po lewej stronie i piec do przetapiania żelaza zgrzewnego po prawej.
Ilustracje z książki pt. "Studia nad techniką hutnictwa".

W XIII wieku rozpowszechniły się piece typu bergamskiego z których część żelaza otrzymywano już w formie płynnej nadającej się do odlewania (tzw. żelazo lane). Z czasem powiększając rozmiary dymarki przekształciły się w tzw. wielkie piece, z których cały wytop uzyskiwano w formie płynnej. W tym okresie nastąpiła też specjalizacja. Wytopem żelaza zajmował się cech kuźników (nie nazywano ich wówczas hutnikami – ten termin oznaczał fachowca od wytopu szkła), a wytwarzaniem przedmiotów użytkowych cech kowali. Wytop żelaza odbywał się na ogół w miejscu gdzie dostępne były niezbędne do tego surowce - ruda żelaza oraz drewno z którego wytwarzano węgiel drzewny. Warsztaty kowalskie zaś urządzano przy miastach czy osadach.

Kuźnie i kowalstwo

Kowalstwo to jeden z najstarszych zawodów. Potwierdza to etymologia - jednym z najpopularniejszych nazwisk jest właśnie Kowalski. Było to związane z popularnością tego rzemiosła. W czasach przedprzemysłowych każdy wyrób był wykonywany jednostkowo a kowal, z uwagi na swoją fachową wiedzę oraz obcowanie z ogniem, był powszechnie szanowaną osobą. Kowale nie tylko wytwarzali narzędzia (noże, siekiery, topory) oraz inne żelazne przedmioty (gwoździe, haki, zamki, okucia, zawiasy, kraty). Kowale zajmowali się też podkuwaniem koni, co w czasach transportu konnego było istotnym zajęciem. W średniowieczu z kowalstwa wyodrębniło się ślusarstwo, wykonujące obróbkę metalu na zimno. Z pokrewnych zawodów: wytwarzaniem broni siecznej zajmowali się miecznicy, zbrojami i pancerzami płatnerze, a bronią palną rusznikarze.

Podwójny piec w kuźni z Muzeum Przemysłu Naftowego i Gazownictwa w Bóbrce.

Warsztatem pracy kowala była kuźnia - drewniany lub murowany budynek, który z uwagi na ryzyko pożaru zwykle był lokowany z dala od innych zabudowań. Kuźnia była wyposażona w palenisko z miechami do rozgrzewania metalu do białości (1300 stC). Na przeciw paleniska stało zawsze ciężkie kowadło, na którym przy pomocy młotków i przecinaków nadawano odpowiedni kształt wytwarzanym przedmiotom. Oczywiście w użyciu były też specjalne kleszcze i obcęgi którymi przenoszono gorące przedmioty, a sam kowal był ubrany w gruby skórzany fartuch chroniący przed oparzeniami od iskier i odprysków. Charakterystycznym elementem kuźni były zewnętrzne podcienie, gdzie można było podkuwać konie także przy niesprzyjających warunkach atmosferycznych.

Zachowane kuźnie na terenie Krakowa

Już w XVIII wieku tradycyjne kuźnie zaczynały tracić na znaczeniu. W manufakturach a później w fabrykach zaczęto produkować szereg metalowych narzędzi i przedmiotów (okuć, gwoździ), których wytwarzanie było wcześniej były rolą kowali. Nadal jednak kowale zajmowali się produkcją jednostkową (ogrodzenia, kraty) oraz tym co było cały czas ich domeną - podkuwaniem koni. Jednak wraz ze zmniejszającą się ilością koni kuźnie traciły na znaczeniu, upadając lub przekształcając się w warsztaty mechaniczne. Obecnie spotyka się pracownie tzw. kowalstwa artystycznego wytwarzające bramy, ogrodzenia i balustrady, ale warsztaty te bazują najczęściej na przemysłowych półproduktach, a technika wytwarzania opiera się częściej na gięciu na zimno, cięciu i spawaniu niż modelowaniu na gorąco...

Lokalizacja zachowanych budynków dawnych kuźni na terenie Krakowa- legenda:1. ul. Św.Krzyża 14 - kuźnia Zieleniewskich z początku XIX w.
2. ul. Benedyktyńska - kuźnia z połowy XIX w.
3. ul. Pod Strzechą 2 - kuźnia z II połowy XIX w.
4. ul. Pilotów 97 - kuźnia z przełomu XIX/XX w.
5. ul. Balicka - kuźnia z połowy XIX w.
6. Igołomia - kuźnia dworska z pierwszej połowu XIX w.

Na terenie obecnego Krakowa istniało wiele kuźni, ostatnie z nich zawiesiły działalność w latach 80-tych XX w. Kilka budynków dawnych kuźni dotrwało do naszych czasów. Najsłynniejszym jest dawna kuźnia Zieleniewskiego, która mieściła się w ścisłym centrum miasta przy ulicy Św. Krzyża 14. Kuźnia ta już w połowie XIX wieku przekształciła się w zakład przemysłowy (w pierwszej połowie XX wieku największą fabrykę Krakowa). Ale ta historia zasługuje na osobne omówienie...

Budynek kuźni w Tyńcu. W głębi widoczne zabudowania opactwa benedyktynów.

Innym znanym obiektem jest pochodząca z połowy XIX wieku kuźnia w Tyńcu, u stóp klasztoru o.o. Benedyktynów - przy ulicy Benedyktyńskiej. Budynek kuźni pierwotnie pełnił rolę szkoły plebańskiej, dopiero później został zaadoptowany do nowej funkcji. Obszerny murowany z kamienia obiekt nosi ślady tych adaptacji, chociażby w formie zamurowanych otworów okiennych. Jednak od dawna nieużytkowany budynek niszczał. Aby go zabezpieczyć w 2011 roku został przykryty zadaszeniem, niestety wykonanym z nieprzystającej do całości blachy trapezowej. Kuźnia jako element zespołu klasztornego Benedyktynów jest wpisana do rejestru zabytków:

•  XI, XIV, XV, nr rej.: A-169/M z 29.10.2008

Kuźnia w Bronowicach
Ilustracja: wikipedia

Jedna z najdłużej funkcjonujących kuźni mieściła się w Bronowicach Małych, niegdyś samodzielnej wsi (osławionej słynnym dramatem Stanisława Wyspiańskiego p.t. "Wesele"). Obecnie Bronowice to dzielnica Krakowa - pochodząca z końca XIX wieku kuźnia mieści się przy ulicy Pod Strzechą 2. Jest to przykład małej wiejskiej kuźni. Jej murowany, przysadzisty budynek jest pokryty ceramiczna dachówką. Na słupach podpierających dach, w podcieniach zachowały się metalowe kolucha do których kiedyś wiązano podkuwane konie. Kuźnia znajduje się na terenie prywatnym, od 2016 roku ogrodzonym, ale widać ją dobrze z ulicy.

Inny przykład kuźni, też kiedyś wiejskiej a teraz nieomal w środku miasta, znajduje się przy ulicy Pilotów 97. Mieści się w niej restauracja, kiedyś z kuchnią polską, obecnie orientalną...

Kuźnia w Mydlnikach

Oryginalny, murowany budynek kuźni z 1870 roku znajduje się w Mydlnikach przy ulicy Balickiej 297. Ten zabytkowy obiekt jest obecnie użytkowany jako filia numer 7 Krowoderskiej Biblioteki Publicznej. Budynek jest wpisany do rejestru zabytków jako:

• kuźnia folwarczna, poł. XIX, nr rej.: A-1021 (A-142) z 22.05.1969

Dawna kuźnia folwarczna w Igołomi
lustracja: wikipedia

W rejestrze zabytków województwa małopolskiego znajduje się też inna dawna kuźnia folwarczna - w podkrakowskiej Igołomi. Była ona kiedyś częścią zespołu pałacowego Wodzickich, później pełniła funkcję warsztatu mechanicznego. Do rejestru zabytków trafiła dopiero w 1989 roku:

• kuźnia folwarczna, pocz. XIX, nr rej.: A-605 z 31.09.1989

Na zaniedbanej elewacji znajduje się tabliczka "Małopolskie Szlaki Techniki", niestety teraz obiekt sprawia wrażenie zapomnianego. Szkoda gdyż budynek, podobnie jak ten w Mydlnikach, ma neoklasyczny charakterystyczny styl. Wnętrze tej kuźnia zostało uwiecznione na obrazie Artura Grottgera - stąd funkcjonuje określenie "Grottgerowska kuźnia".

Artur Grottger - szkic "Kucie kos" z 1863 roku należący do cyklu "Polonia".

Obraz Grottgera przedstawia kucie kos bojowych przeznaczonych dla powstańczych oddziałów kosynierów, którzy wzięli udział w Powstaniu Styczniowym - m.in. ok. 1000 z nich walczyło w zwycięskiej dla Polaków bitwie pod Węgrowem.

* * *

W następnej części będzie o historii metalurgii na ziemiach polskich od późnego średniowiecza. Tymczasem zapraszam na film pokazujący m.in urywki imprez archeologicznych organizowanych w ramach projektu "Człowiek i Żelazo w pierwszych wiekach naszej ery" m.in. w Nietulisku Dużym (przemysłowe zagłębie staropolskie), gdzie kiedyś funkcjonowała walcownia...

Zobacz też:

• Przemysł metalowy cz.2
• Przemysł metalowy cz.3
• Przemysł metalowy cz.4
• Przemysł metalowy cz.5
• Przemysł metalowy cz.6
• Przemysł metalowy cz.7
• Przemysł metalowy cz.8
• Przemysł metalowy cz.9 
• Przemysł metalowy cz.10