Kovářská listopadová anabáze v roce 2018 – co jsme se nového naučili, na úkor materiálu...

Ráno po nákupu proviantu jsme vyrazili do mrazivého údolí stěhovat propriety pro kování do kovárny – jednočinný měch, kladiva, kleště, uhlí, a nakonec kovadlinu a pařez pro ni. Zajímavé bylo, že námraza byla jen na dně údolí, kudy teče nejchladnější vzduch.

Zhruba v 10:30 již výheň hořela, a dorazili O. Merta, Petr Holub a Martin Barák, kteří se věnovali během tohoto dne focení a zhotovení střechy nad chlebovou pecí z prken, stržených z dřevníku při jeho rekonstrukci, a rovněž opravě zídky u vstupu do dřevníku.

První, co bylo nutno udělat, bylo rozseknout napůl velkou (4 kg těžkou) houbu pro možnost naleštění vzniknuvších sečných ploch, což odhalí návštěvníkovi expozice skutečně kovový charakter daného předmětu. Oproti akci v září, kdy kolegové spotřebovali za urputného dmýchání tři čtvrtiny pytle uhlí jen na ohřev houby z nuly na 900°C, jsme se tentokrát rozhodli pro pomalý ohřev bez dmýchání. Houbu jsme položili studenou do výhně na lože z již hořícího dřeva a dřevěného uhlí, zasypali dalším dřevěným uhlím a pak namísto dmýchání prostě čekali. Asi hodinu. To zajistilo, že železná houba převzala homogenně skrze celý svůj objem teplotu okolního žhnoucího uhlí, a byla nyní třešňově červená. Tentokrát ovšem se spotřebou asi pouhých šesti hrstí uhlí k původnímu dřevu.

Poté se již samozřejmě dmýchat muselo. Po nahřátí celé houby na oranžovou barvu (ve stínu) jsme zhotovili na trochu ztrouchnivělém dřevěném špalku první část záseku. To ovšem nestačilo pro oddělení obou částí houby. Po druhém nahřátí jsme zásek dohotovili, ovšem k našemu nemilému překvapení byly na sečných plochách patrny trhliny, vedoucí kolmo ke směru sekání. Poslední z nich, ta nejspodnější, de facto odtrhla okrajovou část houby od jejího jádra. Proč? Po prvním ohřevu, naseknutí a rozšíření záseku by byla vznikla krásná naseknutá lupa. To jsme ovšem nechtěli, potřebovali jsme oddělené poloviny.

Odložili jsme oba kusy bokem a začali zahřívat malou houbu, jenž již před jakýmkoliv zpracováním jevila trhliny. Kovali jsme jemně, i tak odpadávaly kousky. Původním plánem bylo transformovat daný kus v tzv. ‚ancony‘, zmiňovaný již i v předchozích příspěvcích – jakýsi ‚hřebík‘, jehož hlavička je tvořena ještě nezpracovaným materiálem houby, druhá část je již ovšem vytažena do estetického hranolu.

Ač jsme se snažili sebevíc, hlavní problém spočíval ve skutečnosti, že jsme nebyli schopni ve výhni nahřát materiál až na svařovací teplotu. Zóna ohřevu byla při pohledu zvrchu jaksi velmi úzká, a přisunout materiál ještě blíže bočnímu vstupu vzduchu tak, jak je to u pravěkých výhní zvykem, akorát čelní stranu kusu ještě více ochladilo. V květnu, kdy byla výheň nová, šlo dosáhnout svařovací teploty, i když též velmi obtížně. Nyní ale vůbec ne. Po opatrném skování daného kusu v malý (nepravidelný) hranolek jsme problém odložili na dobu, až bude možno použít na dmýchání do výhně dvojčinný měch. Poté bude možno již kleštěmi uchopitelný kus provařit a srovnat. Navzdory neúspěchu jsme naštěstí měli tu šanci být mezi skvělými kolegy, a po skončení sobotních operací v půlnoční listopadové atmosféře, kdy ovšem bylo pouhých 19:00, jsme si všichni užili pěkný večer u ohně.

V neděli se nám ‚kovářům‘ nedařilo o mnoho lépe. Opět nebylo možno vytvořit podmínky pro to, aby se celá část zpracovávaného kusu blíže vstupu vzduchu prohřála dostatečně až na kýžených 1200°C, tedy svařovací teplotu. Za těch nižších, jež jsme dosáhli za náramné spotřeby uhlí (maximálně 1050°C), ani optimální tavivo (borax) nenapomohlo k tomu, aby se trhliny zcelovaly. Přitom v květnu a na Buchlově, kdy teplota dosáhla vhodné úrovně, to šlo téměř samo, převést železnou houbu na kompaktnější hranol! A to na Buchlově dokonce po rozpraskání houby vlivem nepatřičného zpracování na bucharu! Co se to teď děje!? Otáčení materiálu za účelem nahřát odvrácenou část tak, aby neodebírala příliš tepla při ohřevu části určené ke svaření, rovněž nepomáhalo. A tak jsme i v neděli skončili s částečně zpracovanou polovinou rozseklé houby z předchozího dne, kdy jsme efektivně akorát tvarově převedli tzv ‚škruťu‘ v ‚hrču‘, a nic více, vlivem absence dostatečné teploty. Pojmy ‚škruťa‘ a ‚hrča‘ pocházejí ze slovníku mého mineralogického kolegy, kdy první z nich popisuje nevzhlednou hroudu s pichlavým povrchem (jako třeba strusku či nevzhledné hrudy špinavého sněhu opadávajícího ze zástěrek zadních kol u aut), a ten druhý pojem taktéž nevzhlednou hroudu, ale již s poněkud zaobleným povrchem.

Berouc v potaz známou moudrost ‚žij dnes, abys mohl bojovat zítra‘, jsme odložili další činnost a ponechali poloprodukty na dobu, kdy pochopíme, co jsme nyní dělali špatně. Strávili jsme tedy příjemné nedělní odpoledne s O. Mertou u výhně, sloužící v této fázi již jako pouhý tepelný zdroj, nutný navzdory tomu, že po dvou dnech začala i mohutná jinovatka na dně údolí v nedělní odpoledne tát. Poté jsme poklidili veškeré nářadí zpět do muzea, což bylo po použití pouze kovárny poměrně jednoduché, a rozloučili se. Ondrou jsem byl zavezen do Babic nad Svitavou, kde jsem strávil noc.

Byl to sice hezký a příjemný víkendový příběh, ale jako vždy je nutno v našem případě zhodnotit, jaké chyby a nedopatření způsobily naše problémy, a poučit se z nich. Proč nešlo alespoň lokálně dosáhnout svařovací teploty? Jistě za to může snížený okamžitý výkon vlivem jednočinného měchu, ale – předtím to i tak šlo, byť obtížně a za spotřeby mnoha uhlí! Proč teď už vůbec ne? A nešlo předejít trhlinám na sečných plochách rozsekávané houby?

Až teprve s odstupem jedné noci, poté co můj mozek během spánku utřídil a zařadil zážitky předchozího dne, se mi při obligátní pondělní snídani v KFC (Kentucky Fried Chicken), kde celkem pravidelně v pátek a v pondělí před odjezdem do Vídně doplňuji cukry, tuky, bílkoviny i koření, jež můj mozek potřebuje ke správnému výkonu, mi vyvstal před očima obraz nitra výhně. V něm zela již od samého začátku ve vyzdívce na straně vstupu vzduchu odtavená kuželovitá ‚trumpeta‘, kterou vzduch namísto úzkého otvoru proudil jejím rozšířením do palivové vsázky... A to byl ten problém! Namísto toho, aby tryskal do paliva jako spojitý rychlý proud, způsobuje lokálně nejvyšší přehřátí (srovnej s principem dyzny a tavby v kusové peci), rozptyloval se proud vzduchu v daném trychtýři a ztrácel na rychlosti. Ta byla nakonec tak pomalá, že nestačila na to, aby se vsázka i s materiálem alespoň lokálně ohřály na 1200°C, což by umožnilo svařit póry a trhliny v houbách. Navíc s odtavujícím se dalším materiálem vyzdívky v dané sekci se situace neustále zhoršovala, kterak daná ‚trumpeta‘ rostla. A nás dva trumpety bohužel nenapadlo, co se právě odehrává...

Kromě toho, že použití dvojčinného měchu v budoucnu (poté co jej O. Merta se mnou zazáplatuje) jistě omezí spotřebu paliva při provozu výhně ještě mnohem více, bude nutno úzkostlivě dbát na to, aby odtavování materiálu vyzdívky u výstupu vzduchu do palivové vsázky nepřesáhlo únosnou mez, a nevznikla daná trouba, vedoucí ke zpomalení rychlosti vstupujícího vzduchu, a tedy omezení dosažitelné teploty. Ani tak vhodné tavivo, jakým je borax, neumožní v rámci železné houby svaření v ohni za teplot nižších než 1150°C.

Poznatky fyzikální se tedy mají takto – zatímco v kusové peci je nutno dostát určitému kompromisu mezi teplotou uvnitř pece a spotřebou paliva, diktující rychlost klesání vsázky (viz. jiné příspěvky), u kovařské výhně, kam se dá dodávat palivo libovolně dle potřeby, je chtěnou metou maximální okamžitý (a lokalizovaný) výkon. Vzhledem k tomu, že fyzikální výkon je v tomto případě dodané teplo za čas, tedy snaha vyprodukovat co nejvíce tepelné energie za co nejkratší dobu, je žádoucí stálý přísun vzduchu, jenž má do výhně vnikat s co nejvyšší rychlostí, zrychluje reakci kyslíku ze vzduchu s palivem (podobně jako rozdíl mezi fouknutím do ohně z plných plic pozvolna či rychle). Teprve takto je možno dosáhnout výrazných teplot a zároveň šetřit palivo. Je tedy nutno dbát na užití dvojčinného měchu, či měchu se zásobníkem, a úzkostlivě kontrolovat u výhní s bočním vstupem vzduchu, zdali materiál vyzdívky neodtál již moc, případně zavčas sanovat škody pomocí žáruvzdorného jílu.

Další poznatek se týká skutečnosti, že lze ušetřit při ohřevu velkého kusu studeného kovu většinu paliva tak, že se kus nechá ve výhni přirozeně přebírat teplo od okolního hořícího dřevěného uhlí. Fyzikálně i toto dává naprostý smysl – těleso chladnější (železná houba) nevyhnutelně odejímá tolik tepla hořícímu palivu, než se teplota houby a jejího bezprostředního okolí vyrovná. Zhruba během hodiny se 5 kg těžká houba ohřeje do třešňově červeného žáru a to zcela naskrz. Zuřivé dmýchání do uhelné vsázky od samého počátku akorát vypuzuje vznikající teplo hoření příliš rychle z výhně (a pryč od kontaktu s železnou houbou, do níž by mohlo přejít), zatímco v klidovém režimu hoří vsázka mnohem pomaleji, ale vzniknuvší teplo má ‚více času‘ proniknout do chladného kovu.
Z fyzikálního hlediska se tedy zvyšuje účinnost ohřevu. A to do té doby, než se teploty v klidu hořícího dřevěného uhlí a železné houby nesrovná. Rozdíl v účinnosti přenosu tepla mezi uhlím a houbou v rámci obou přístupů je tak ohromný, že za klidového hoření se jej oproti třem čtvrtinám pytle při aktivním dmýchání spotřebuje jen pár hrstí. Poté je samozřejmě pro docílení vyšších teplot nutno začít dmýchat, ale úspora v prvotní fázi ohřevu je nezanedbatelná.

Stran trhlin při nasekávání houby také poukazuje jistá konkrétní skutečnost na to, co se stalo: Směrem dolů, kde byl pařez, jsou trhliny v řezu čím dál širší. Je evidentní, ze dřevo ‚uhýbá‘ žhavému materiálu houby deformovanému působením sekáče směrem dolů (nedostatečně jej podpírá), neb mimojiné odhořívá, a spodní okraj houby se tedy působením úderů zvrchu začne především ke konci, kdy jeho zbývající tloušťka je již malá, odtrhávat od jádra houby vlivem skutečnosti, že železné houby jsou na počátku velmi hrubě krystalické. Z toho tedy plyne, že pro zhotovení ‚estetického‘ záseku skrze celou houbu bude v budoucnu nutno použít robustní kovovou podložku.

S cílem ukončit tyto poněkud pro laického čtenáře fádní odstavce tedy shrnuji problematiku následující statí: Nehledě na trumpetu ve vyzdívce výhně a jiné nesrovnalosti, jež způsobily náš neúspěch, jsou trumpetami vždy především operátoři kovářské či kterékoliv jiné dílny. Pokud se tito ovšem dokáží poučit ze svých předchozích nezdarů, tak jsou, dle mého soudu, na dobré cestě k tomu, aby jednou nadešel den, kdy se vše povede, a navíc bude zcela jasné, proč. Co víc by si člověk mohl přát než logicky pochopit daný problém? Chyby jsou nejlepší učitelé – nutí člověka se zamyslet nad tím, jak to vlastně celé funguje, a jak konat. Bez uvažování nad nimi by nebylo pokroku.

Navzdory tomu, že tedy nyní nebouchají zátky šampusů nad skvěle udělaným kovářským dílem, cítím alespoň já blažený pocit, že zase chápeme o něco více – a to je hlavní cíl josefovského konání – pochopit princip toho, co naši předci tolik staletí činili (a poté bohužel po zhruba stejnou dobu úspěšně zapomínali) - byť to stojí hodně času... Nakonec snad zcela všeho, co se dané problematiky týká...