1.2.1 Masugnen
Ett stort tekniksprång måste ha gjorts när man gick över att tillverka järn genom den indirekta vägen över masugnen. I masugnsprocessen tillsätts järnmalm till exempel som malm – eller som i nyare tider – sinter eller pellets, kol till exempel som träkol eller koks samt kalk. Luft blåses genom formor i ugnens nedre del och oxiderar kolet till koloxid, CO. Beskickningen möter alltså på sin väg ner genom ugnen en ström av varm gas som reducerar järnoxiden. Det smälta järnet droppar ner till masugnens nedersta del och tappas därefter ur ugnen.
De tidigaste arkeologiska fynden som härrör från Olsbenning i Västmanland visar att redan vid 1100-talets början fanns en masugnsdrift. Man tror att ugnarna kördes under våren när vattentillgången var god för att driva blästern. Produktion beräknas till 200 kg per dygn under en månadskampanj. Ur ugnen kom ett flytande råjärn som göts upp till tackjärn. Tackjärnet var inte smidbart utan färskades i så kallade färskningshärdar i fast fas till smidbart järn. Vid färskningen sänktes kolhalten genom att man hade ett luftöverskott i härden.
Omställningen från blästa till masugn var ett stort tekniskt utvecklingssteg. Produkten var flytande och processen kunde köras kontinuerligt. Produktiviteten ökade dramatiskt. Varifrån tekniken kom vet ingen säkert men någon måste någonstans ha startat ett medvetet experimentellt arbete med förbättring av produktiviteten som drivkraft. Resultatet var enastående. In på 2000-talet är masugnen fortfarande den dominerande tillverkningsmetoden för järn.
Intressant är att notera att vid detta viktiga tekniksprång gick man från en direkt till en indirekt metod, det behövdes ytterligare ett steg för att få ett smidbart järn. Denna uppdelning av processen från ett steg till två steg och ändå uppenbara rationalitetsvinster ska vi uppleva fler gånger i stålhanteringens utveckling.
Masugnen utvecklas från 1100-talet kontinuerligt utan större språng. Storleken ökar, tekniken blir bättre. Vid 1850-talet producerade en masugn som då var av typ mulltimmerhytta 3–6 ton per dygn, se Figur 3a. Dessa ugnar hade tjocka naturstensväggar. Fundamentet var cirka 9 meter i fyrkant och höjden 7–8 meter. Utanför stenmurarna var schaktet klätt med timmer. Ugnen är ganska lik de första masugnarna från 1100-talet. Under 1860-talet sker ytterligare produktivitetsökningar i och med att flera nya ugnar byggs för att leverera flytande tackjärn till de nya bessemerugnarna. I Figur 3b visas en stenmasugn i genomskärning.
År 1861 producerades 170 000 ton i 226 masugnar i Sverige och år 1885 465 000 ton i 179 ugnar. Ny teknik innebar nedläggning av gamla ugnar och väsentligt högre produktion per masugn. Denna utveckling fortsatte och år 2015 fanns tre masugnar i Sverige som tillsammans har en årskapacitet på omkring 3,5 miljoner ton. Den största masugnen i Sverige har en dygnskapacitet på cirka 7000 ton. Utvecklingen är liknande i resten av den industrialiserade världen. I Figur 4 visas en figur av en modern masugn.
Ett betydande steg i utvecklingen av masugnsprocessen var när det blev möjligt att
använda stenkol i stället för träkol. Träkol var en begränsad råvara och framställningen, via kolmilor, var dyr och omständlig. Koks från stenkol gjorde det möjligt att bygga större masugnar. Detta och utvecklingen av svavelreningstekniken i masugnen och i efterföljande processer medförde att järnframställningen tog större fart i stenkolsrika länder som England och USA.
Hela den fantastiska utvecklingen av produktiviteten har skett utan att masugnens principiella funktionssätt ändrats. Stor inverkan för att höja produktiviteten har utvecklingen av masugnens råvaror haft. Förbättringar av uppsättningsmål (hur malm och koks fördelas) och blästern (luftinblåsningen) har också bidragit till utvecklingen. Ökningen av skalan (storleken på ugnen) har troligen varit den faktor som enskilt betytt mest. Inom stålindustrin betyder skalan mycket för att öka produktiviteten. I analysen av faktorer som bidragit till masugnens utveckling måste även den metallurgiska kunskapen nämnas. Att driva en masugn har under det senaste seklet gått från att vara en konst till en vetenskap. För mindre än en generation sedan fanns ett ämne vid Kungliga Tekniska högskolan som hette metallhyttkonst. Hytta är en gammal benämning på masugn. Man kan utan överdrift våga påstå att den ökande metallurgiska kunskapen har varit minst lika viktig som andra faktorer för den totala
produktivitetsökningen speciellt de senaste femtio åren.
