Konečné rozměry nadzemní šachtové pece [mm]: nístěj 330x380 podélná ve směru dmýchání; zahloubení kotlíkovité nístěje 130; dyznový panel ve tvaru podkovy 280x260; celková výška pece 970; světlost kychty 200; vnější průměr kychty 300; světlost ve výšce 480 nad dnem nístěje (tedy těsně nad klenbou) 300x250. Náplň pece podle počátečního naplnění je cca 13-14kg dřevěného uhlí.
Rozměry pece s tenkou hrudí [mm]: celková výška pece 750; světlost kychty 150; nístěj svažitá, největší rozměr pracovního prostoru v úrovni dyzny 320x300.
Při stavbě pece s tenkou hrudí v předchozí sezóně se mi osvědčila technika pseudozadlabání. Z cihel a méně kvalitního jílu jsem vytvaroval kus břehu s předpokládanou dutinou (původně kopanou). do takto připraveného základu jsem výmazy dotvaroval tvar pece. Klenbu - přesněji hruď jsem uzavíral jako dvě stany límce proti sobě. Takto prováděná stavba je mnohem snadněji proveditelná než stavba šachty, která se má tendenci vlastní vahou deformovat.
Použitý ruční jednočinný měch [mm]: 600x420 s max. zdvihem 300 byl alternován vysavačem ETA regulovaným netěsnou štěrbinou (úplným přerušením s přesazením) ve vedení vzduchu. Při kování byl použit ruční válcový jednočinný kovářský měch se zásobníkem ze sbírek muzea.

Tavba J-08-1

Tavba konaná v peci s tenkou hrudí 14.5.2008. Tavba zpracovávala různorodý materiál vybraný z předchozích taveb. Materiál byl separován pomocí magnetu a do vsázky nadrcený. V některých případech se jednalo i o několikacentimetrové kousky železné houby, jindy o značně heterogenní "kousky", ve kterých se vyskytovalo vše od makroskopických zrn železa po dokonale přepraženou rudu.
Tavba byla započata standardním postupem a po dosažení předehřátého stavu byla zahájena první vsázka. V tuto chvíli ale byl pokus přerušen hodinovou bouřkou s lijákem. Po obnovení dmýchání se poměrně rychle a snadno dosáhlo známek dobrého běhu pece. Ruční měchy byly nahrazeny vysavačem a pokus pokračoval již s umělým vzduchem. Celkem bylo vsazeno 5,5 kg kovonosné vsázky, z toho 0,5 kg před přerušením tavby. Další 4kg byly přisazeny za dobu jedné hodiny, v následující hodině již jen poslední 1kg. Následovalo přisazování pouze dřevěného uhlí.
Pec jsme pro pokročilou hodinu otevřeli až následující den. Pec samotná byla schopna okamžitého dalšího provozu.
Z kusu(pozn.: 1) jsme otloukli nahrubo strusku. Vzhledem k tomu, že byla k dispozici připravená kovářská výheň, následovalo bezprostředně další tepelné a mechanické zpracování produktu.
Kování JK-08-1
Zpracování J-08-1. Prováděno bylo výhřevem v improvizované kovářské výhni bez archeologického vzoru viz obrázek. Kus železa jsem zpracovával dřevěnou palicí na špalku. Z kusu se i tak drolily menší kousky železa.
Výsledkem byl kus, zatím ještě nedokonale zhutněný, ale prostý makroskopické strusky. Na přikloněné straně je dobře vidět následky počátku klasického zpracování na kovadlině. Výsledná hmotnost produktu je 1,55kg.

Tavba J-08-2

avba konaná v nadzemní šachtové peci s mělce zahloubenou nístějí 16.5.2008.
Pec je celá vymodelována z rudického červeného jílu smíšeného s pískem. Po zahřátí začala pnutím praskat a proto jsem přistoupil k rychlému obezdění pece z na sucho kladených nepálených cihel, které byly k dispozici. Tím se docílilo zejména tepelné izolace vnějšího pláště pece a tak snížení teplotního gradientu, který vedl k napětí a praskání. Zároveň i poměrně chatrná obezdívka poskytla dostatečnou mechanickou oporu již rozpraskaným částem pece. Po obezdění pec dále již nepraskala. (Praskání je doprovázeno charakteristickým zvukovým projevem). Hrudní část pece jsme ochránili průběžně doplňovaným a opravovaným omazem hlíny.
Do vsázky jsme použili komerční dřevěné uhlí - zkr. CHC; drcený rudný aglomerát - zkr. RA a přebrané kovnaté kousky z předchozích taveb zkr. OLD.
Při dodržení standardního 3-fázového průběhu tavby s dohořením do druhého dne bylo zahájeno pravidelné sázení dřevěného uhlí a po celou dobu tavby byla udržována rychlost cca 4,3kg dřevěného uhlí za hodinu. První vsázka rudy přišla 78 minut po zahájení pravidelné vsázky. Struktura sázení byla udržována: 0,5kg CHC + 0,5kg OLD; 0,5 kg CHC + 0,5 kg RA; 0,5 kg CHC. Na 1kg kovonosné vsázky tedy bylo 1,5kg dřevěného uhlí. Celkem bylo vsazeno 6,5kg OLD a 6,5kg RA. Celková kovonosná vsázka činila 13kg. Po poslední kovonosné vsázce bylo pod dmýchaným vzduchem přisazeno ještě dalších 5kg CHC. Celková spotřeba paliva tak činila 41,5kg.
Rychlost hoření vztažená na dm2 průřezu šachty (cca 9,5dm2) je 0,42 kg.h-1.dm-2 CHC.
Následující den byla pec otevřena a pracovním otvorem byl vyjmut kus. Po hrubém otlučení strusky zůstal cca 2,9kg kus. Velmi hrubý výtěžek byl tedy asi 22%. Následným zpracováním se tato hodnosta bude dále snižovat.

Tavba J-08-3

avba konaná v peci s tenkou hrudí 17.5.2008 jako demonstrace pro veřejnost. K dmýchání vzduchu bylo proto využito výhradně jednočinného ručního měchu. Do vsázky jsme opět použili komerční dřevěné uhlí; drcený rudný aglomerát a přebrané kovnaté kousky z předchozích taveb.
Standardní průběh tavby zahájil po zaplnění pece 1hod. předehřev, při kterém bylo přisazeno 2kg CHC. Následovaly pravidelné vsázky 1:1 kovonosná vsázka a CHC při střídání RA-OLD. Zachována byla rychlost hoření 2kg CHC.hod-1. OLD po čtyřech 0,5 kg vsázkách došla a pokračovaly proto dále již jen RA. Celkem kovonosná vsázka 7kg (2kg OLD a 5kg RA).
Dohořívání probíhalo více jak hodinu do otevření pece a byly spáleny dalších 3,5 kg CHC. V rámci předvádění byla pec otevřena. Struska se při otevření nacházela v polotuhém stavu, neschopná odpichu. Po zvážení měl hlavní jen velmi zhruba očištěný slitek hmotnost 4,5 kg. Následující zpracování teprve ukáže skutečný výtěžek.

Kování JK-08-2

Zpracování 15.5.2008. Prováděno bylo v improvizované kovárně bez archeologického vzoru a s použitím kovadliny a nářadí, které bylo k dispozici. Neovlivňoval jsem kováře ve volbě tvaru polotovaru...
Surovinou byl produkt z JK-08-1, respektive J-08-1, jedná se tedy vlastně o tři pokračování jednoho procesu.
Kus byl opakovaným ohřevem a kováním zpracován do hranolu. Poté jej kováři 1x přeložili a svařili po způsobu výroby damašku. Z polotovaru byl odseknut vzorek pro provedení metalografických výbrusů, ten kovář ohřál na kalící teplotu a zakalil do vody. Kovář ještě provedl jednoduchou zkoušku pilníkem a podle jeho odhadu se ve vzorku vyskytují měkké i zakalené části. Lze tedy očekávat alespoň částečné nauhličení železné houby v peci (v oxidační atmosféře kovářské výhně dochází spíše k procesu opačnému a jak se ukazuje i k velkým ztrátám propalem). Vzorek bude po dohodě předán některému spolupracujícímu ústavu na provedení metalografie a měření tvrdosti. Konečná hmotnost produktu je 0,55kg - ztráty při zpracování jsou tedy stále velké.

Zhodnocení výsledků

Z hlediska konstrukce a trvanlivosti jsme se u pece s tenkou hrudí přesvědčili o tom, že i po chátrání v zimním období byla pec s drobnou opravou horní části hrudi a šachtičky schopná provozu. Výmaz nístěje zůstal neporušen a mezi tavbami J-08-1 a J-08-3 nebyla oprava nutná vůbec. Vkládané části pece, jsou na každou tavbu vždy nové. Jedná se o dyznový panel, dyznovou vložku a pochopitelně samotnou dyznu, která mohla být eventuelně vyměněna i v průběhu tavby. Zkoušená dyznová vložka se podle mého mínění projevila zejména přesnějším usazením dyzny v panelu a tím precizního ustavení její polohy v peci. Dyznový panel a jeho nejbližší okolí je nejvíce namáhaná oblast pece. Nejčastější porušení je otavení a poškození při otevření pece.
Šachtová pec naproti tomu je podstatně více náchylná k poškození a to jak povětrnostními vlivy, tak i tepelným namáháním. Odpraskávání materiálu z šachty pece způsobené pnutím při zahřívání pece se neprojevilo poprvé. Vzhledem k tomu, že se tělesa šachty u tohoto typu pece nedochovaly, zůstává vlastně rekonstrukce šachty otázkou analogií a úvah o funkčnosti. Obložení pece, tak jak jsme jej provedli se nepropálilo a nezanechalo by tedy žádné stopy. Přikláním se k názoru, že síla stěny pece byla všude nejméně 10cm a i materiál musel být vybírán takový, který méně trpěl tepelnou roztažností. Na druhou stranu hutě byly zakládány v bezprostřední blízkosti nalezišť rudy a možností volby žáruvzdorniny tedy nebylo mnoho.
Přetavba drobných frakcí již jednou prošlých procesem se ukázala jako účinná a při první tavbě jsme získali poměrně slušný zpracovatelný kus železa. Při jeho dalším zpracování docházelo ke ztrátám. Odrolené kousky houby jsme sbírali a použili znovu do vsázky. Tím se sice z laboratorního hlediska mate výtěžek, na druhou stranu se tím výtěžek přesouvá ze statistik na kovadlinu. Při dalším kování nastaly obrovské 2/3 ztráty, než jsme získali jedenkrát přeložený, zhruba pravoúhlý paket. Kováři se shodli na tom, že výheň byla pro vyhřívání kusu příliš malá, jednak se zanášela rychle struskou a jednak se kus neprohřál nikdy celý. Pro další pokusy připravíme kotlíkovitou výheň podobnou nístěji pece a alespoň základní zpracování budeme provádět v ní. Jako důsledek zde vidím možnost, že některé z nístějí, které se nacházejí na hutích mohly sloužit tomuto účelu, případně mohla zařízení měnit svůj účel. Odtavená struska z kovářské výhně z prvního zpracování a separace kusu od strusky se makroskopicky nelišila od strusky z redukčního procesu v peci. Je otázkou, kde leží hranice mezi kováním a výrobou železa a kde hranice mezi kovářskou a redukční struskou.

Kvalitu železa v tuto chvíli nebudu komentovat mimo konstatování, že kovářem provedená zkouška pilníkem ukazovala na měkké i tvrdé oblasti vzorku. Více předběžná zpráva metalografie - zpracoval Ing. Jiří Hošek PhD.
Další dvě tavby využívaly kombinaci starších drobených výtěžků a strusek a rudy. Použitý aglomerát je dobře redukovatelný a po rozbití kuliček, které mají průměr od 8 do 12 mm má i vhodnou zrnitost. Oba výsledky jsou přijatelné, kvantifikace výtěžnosti si vyžádá ještě další zpracování.
Pro další práci navrhuji vždy spojit redukční tavbu v peci s následným zpracováním do alespoň základně očištěného kusu. Výtěžek tavby posuzovat až po těchto dvou operacích. Dále bych rád zvládl pravidelně odpichovat strusku a docílit tak skutečné kapacity obou typů pecí. Nadále zůstává otázka, jestli měly dva typy pecí odlišné funkce. Pokud by tomu tak bylo, tak pochopitelně specifikovat jaké a přiblížit se tak k popisu celého procesu zpracování železa v dané Velkomoravské huti.
Poděkování

Na tavbách se podílela celá řada lidí, kterým bych rád poděkoval:
Za Technické muzeum v Brně jsou to PhDr. Jiří Merta, Mgr. Ondřej Merta a kovář Michal Truksa, který vedl JK-08-2. Z mimomuzejních lidí bych poděkoval MGr. Lence Grycové za významnou pomoc při vedení taveb a trvalý dozor u pecí. Pánům Tomáši Rudolfovi, Radimu Toporovi, Pietru Urvi(nick) a Janu Halbichovi, kteří vytvořili tým kovářů JK-08-2. Při realizaci a tavbě samé se chopili práce mnozí další, jak muzejní, tak mimomuzejní. Za organizace, které vedly vlastní paralelní činnosti patří poděkování neziskovce Archaia Brno o.p.s. a Vyšší odborné škole restaurátorské Brno.
Metalografický rozbor a zhodnocení připravil Ing. Jiří Hošek, PhD. Archeologický ústav AV ČR.
Pozdravy posíláme našemu slovinskému příteli Asist. Ivan Maria Horvatin, který jako zahraniční pozorovatel přiložil též ruku k dílu. (INSTITUTE OF ARCHEOLOGY, SLOVENIAN ACADEMY OF SCIENCES AND ARTS, http://www.zrc-sazu.si)

Literatura:

1/ Souchopová, V.: Počátky západoslovanského hutnictví železa ve světle pramenů z Moravy, studie Archeologického ústavu AVČR v Brně, Brno 1995

Pozn.: Pojem kus zde používám jako označení heterogenní hroudy železa se struskou v různém stavu separace kovu od strusky. Jedná se vlastně o meziprodukt, je známo, že hutě produkovaly polotovary ve formě hřiven různého tvaru (v našem případě se jednalo o bochníkovité hroudy se zásekem).