Bergsbruket i Bergslagen

De svenska malmerna har i stor utsträckning kunnat brytas i dagöppningar. Runt om i Bergslagen finns det hundratals små – mer eller mindre väl inhägnade – vattenfyllda gruvhål, som ännu bär spår efter urgamla brytningsmetoder.

I äldsta tider lösgjordes berget genom tillmakning. Ved staplades intill bergväggen och antändes. På grund av hettan bildades sprickor i berget och malmen kunde spettas loss. Denna brytningsmetod krävde stora mängder ved och skogarna kring gruvorna avverkades snabbt. Staten tvingades därför ingripa under 1600-talet för att förhindra skogsbrist.

Mot slutet av 1600-talet började man även använda svartkrut inom bergshanteringen. Det rörde sig om en blandning av salpeter, kol och svavel. Det dröjde dock några årtionden in på 1700-talet innan man mer allmänt började använda krut. Rasrisken var förhållandevis stor och gasutvecklingen vid sprängningarna var svår att bemästra.

Vid små, grunda gruvschakt kunde handvindar användas för att uppfordra malm och lyfta vatten i ämbar. För djupa schakt och underjordsbrytning krävde mer komplicerade installationer för att transportera upp malmen och för att hålla gruvorna fria från vatten. Vattenhjulet introducerades troligen redan på 1200-talet vid de tyska bergverken, men det dröjde innan det mer allmänt togs i bruk. Hästvindor och tramphjul var däremot vanliga. Vattenhjulet var dock mer verkningsfullt, särskilt om det kopplades till pumpverk och gruvspel. Sådana vattenkonster byggdes på kontinenten under 1400-talet.

Gustav Vasa och hans son Karl IX hade en klar blick för den svenska gruvhanteringens möjligheter om den moderniserades och blev mer rationell. Det är deras förtjänst att tyska bergsmän kallades till de svenska gruvorna för att införa nya gruvtekniska installationer. Genom dammbyggnader, kanaler och diken fördes vatten fram till konstbyggnaderna vid gruvans rand. Omkring 1600 infördes ytterligare en epokgörande nyhet från kontinenten, nämligen kraftöverföring med hjälp av stånggångar. Detta innebar att vattenhjulet kunde placeras intill vattenfallet istället för vid gruvbädden som tidigare. Drivkraften från vattenhjulet överfördes med hjälp av enkla eller dubbla stänger kopplade till varandra. Med hjälp av vändvallar kunde sedan stånggångens riktning ändras. Om vattenhjulets stock försågs med dubbla vevar gick det till och med att leda stånggångar i skilda riktningar till två eller tre gruvor samtidigt. Ett enda vattenhjul kunde också driva båda malmuppfordringsverk och pumpverk samtidigt. Stånggångarna kunde byggas i kilometerlånga sträckor för att förena vattenhjulen med gruvorna. Lämningar efter denna gamla, beprövade kraftöverföringsteknik kan bland annat studeras vid Pershyttan utanför Nora.

Gruvornas länspumpning liksom malmuppfordring och brytning underlättades betydligt när elkraften togs i drift i slutet av 1800-talet. År 1890 överfördes 400 hästkrafter med trefasström för första gången över en längre sträcka på 13 km mellan Hällsjön och Grängesberg.

Efter skrädning, bortsortering av gråsten och jord från malmstyckena, gick dessa vidare till rostning. Rostningen syftade till att luckra upp malmen så att den porös och lättkrossad för att lättare kunna reduceras i masugnen.

Masugnen var kvadratisk och hade oftast en grund av natursten, granit eller gnejs. Stället byggdes av huggna stenar eller hällar av sandsten eller skiffer. Den inre pipmuren uppfördes av noggrant huggen sten av samma material. Pipmuren omgavs av den så kallade backmuren och utanför denna fanns i sin tur ringmuren, som antingen bestod av sandfyllning eller krossad bränd pipsten. I de så kallade mulltimmershyttorna (även kallade bergsmanshyttor) sammanhölls hela konstruktionen av timmer, därav benämningen. Från början var hela konstruktionen timmerklädd utvändigt, men på 1700-talet bestämdes det att masugnsbrösten inte fick vara timmerklädda på grund av brandrisken. Därefter byggdes även mulltimmerhyttornas ställen av sten.

På 1600-talet fanns det tre typer av masugnar: den gamla svenska masugnen, den tyska masugnen och den franska (vallonska). Skillnaden mellan den svenska och tyska masugnen fanns bland annat i stället och utslagsbröstets utformning. Den tyska masugnen gav högre slaggtemperatur och därmed en mer lättflytande slagg. Utslagsöppningen i den tyska ugnen hade en damm av eldfast sten och en balk, timpeln. Det trånga utslagshålet täpptes igen mellan utslagen med kolstybb eller lera. Mer tackjärn samlades inne i masugnen. Slaggen, som flöt ovanpå järnet, fick stiga till formöppningen innan tappningen gjordes.

Mulltimmershyttorna kunde på 1700-talet bli uppemot nio meter höga och pipan var då något högre. Mot slutet av perioden strävade man efter att höja masugnspipan för att därmed öka produktionen.

Med vallonerna infördes en ny typ av masugn, stenmasugnen eller den franska masugnen. Den var något högre än den tyska och hade ett trängre ställe. Slaggen fick hela tiden rinna över dammen för att öka mängden flytande tackjärn i ugnen. Ugnarna gav en hastigare gång och gav ett tackjärn som passade särskilt bra vid vallonsmide.

Bergsmansugnarna ägdes gemensamt av delägarna i ett hyttelag. Ursprungligen delades egendomen i åtta andelar, men med tiden blev andelarna allt fler. På 1700-talet omtalas hyttor med så många som 32 andelar. En och samma bergsman kunde dock äga flera andelar i samma hytta.

Innan blåsningsperioden inleddes lottades turordningen mellan delägarna. Ugnen förvärmdes i två till tre veckor innan blåsningarna kunde sätta igång. Med utgångspunkt från andelarna bestämdes det hur mycket varje bergsman skulle bidra med i form av malm, kol och skötsel. Blåsningsperioden var i allmänhet mycket kort – ett fåtal veckor under våren och hösten – eftersom bergsmännen även hade ett jordbruk att sköta.

Många bruk köpte tackjärn från bergsmanshyttorna i Bergslagen, men i de fall bruken hade egna masugnar var blåsningsperioderna i regel längre. Vid de uppländska vallonbruken var masugnarna i drift större delen av året redan under 1700-talet.

Förloppet i en masugn är i korthet följande: Järnmalmen består av oxider, föreningar mellan järn och syre. De flesta malmer innehåller även andra mineral som mangan, fosfor, svavel osv. I smältrummet, stället, införs blästerluft som får träkolen att förbrännas under hög värme. Då bildas koldioxid som reagerar med kol och övergår till koloxid. Denna gas strömmar upp genom den nedsjunkande beskickningen och avgår från det öppna uppsättningshålet som en klart lysande låga. Rent järn bildas efter hand som ett skal runt malmstycket. Med stigande temperatur tar järnet upp kol och övergår till flytande tackjärn. En lättflytande slagg bildas av kalciumoxid, kiseloxid och aluminiumoxid. Om malmen hade för hög kiselhalt kunde man tillsätta kalk för att få en mer lättflytande slagg.

Det flytande järnet hade en temperatur av cirka 1200 grader och samlade sig i smältrummet under ett täcke av slagg. Öppningarna i utslagsbröstet var igensatta med en lerplugg, som slogs bort när utslaget skulle ske. Sedan slaggen tagits bort, tappades det vitglödande flytande järnet ner i de lersmetade tackjärnsformarna (galtsängarna). Där fick det sedan stelna till tackor som höll en vikt av 60-110 kilo.

Tackjärnet tog i masugnen upp en del kol, cirka 4 procent. För att åstadkomma en smidbar produkt var det nödvändigt med en oxidationsprocess som kallas färskning. Fram till början av 1600-talet dominerade det så kallade osmundsmidet. Detta färskades av tackjärn, som var gjutet i tunna kakor. Dessa slogs sönder i mindre stycken och lades ässjan där allt arbetades samman till ett smältstycke som kallades loppa. Denna välldes sedan på nytt och smiddes ut för att huggas upp till osmundar.

Osmund var beteckningen på ett smidbart järn som levererades i styckeform av enhetlig vikt och kontrollerad kvalitet. Medelvikten av en osmund var cirka 280 gram. En osmund skulle ha värdet av en penning, men prisvariationerna var stora under medeltiden. Ordet osmund kan möjligen vara av svensk härkomst och betyda mynningsjärn.

Det osmundjärn som exporterades gick i första hand till städerna på andra sidan Östersjön, främst till Danzig och Lübeck. I de tyska hammarsmedjorna värmdes järnet upp på nytt och bearbetades till stångjärn. Sedan såldes det vidare till järnbruk i Västeuropa. I början av 1500-talet framstod denna exportväg över de tyska hammarverken som direkt olönsam. För stångjärnet betalade man nästan det dubbla priset jämfört med osmundjärn.

Gustav Vasa försökte med en rad åtgärder för att lägga om produktionen till stångjärn, men han mötte starkt motstånd från bergsmännen. Osmunden ansågs länge som ett renare och mer lättbehandlat utgångsmaterial för smidesprodukter. Stångjärnssmidet krävde effektiva, vattendrivna hamrar. Därför fordrades både mer kapital och ett större tekniskt kunnande för att anlägga och driva sådana smedjor. Kungen genomförde istället de nya tillverkningsmetoderna genom att anlägga så kallade kronobruk, som skulle bli tekniskt ledande inom järnhanteringen. Vid 1604 års riksdag förbjöds all export av osmundjärn och stångjärnet kom därefter att dominera marknaden.

Under 1700-talet utgjorde de tysksmidda stångjärnet cirka 90 procent av den svenska järnexporten. Vallonjärnet var emellertid överlägset i kvalitet och såldes till betydligt högre priser, framför allt till England (Sheffield).

Stångjärn och manufakturprodukter utskeppades i första hand från Stockholms och Göteborgs järnvågar. Från slutet av 1600-talet till 1700-talets sista decennier ökade den svenska järnexporten från i medeltal 27 000 ton till 48 000 ton. Sverige dominerade Europas järnmarknad fram till mitten av 1700-talet, då framför allt Ryssland och Frankrike blev stora järnproducenter. Kring sekelskiftet 1800 började också Storbritannien – Sverige största avnämare – att tillverka puddeljärn i stor skala. Puddelprocessens genombrott i England innebar ett allvarligt hot med den svenska järnhanteringens ställning på exportmarknaden. Under en kort tid öppnades en ny marknad, USA, men konkurrensen på världsmarknaden blev allt svårare.

I mitten av 1800-talet inleddes en strukturomvandling inom den svenska järnhanteringen och mot slutet av seklet blev den allt mer markant. De små hyttor och hammarsmedjor som ännu bedrev tillverkning i hantverksmässiga former slogs ut av modernare anläggningar, där man investerat i ny teknik och hade en tillverkning i industriell skala. Detta skede av genomgripande förändringar i Bergslagen har kallats bruksdöden. Men det var också under denna period som den moderna järn- och stålindustrin växte fram i Sverige.