University of Oulu

The spell of iron : iron smelting experiments with stone box furnaces of the Finnish Early Iron Age

Saved in:
Author: Karjalainen, Joni-Pekka1
Organizations: 1University of Oulu, Faculty of Humanities, Archaeology
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 18.9 MB)
Persistent link: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201605261996
Language: English
Published: Oulu : J.-P. Karjalainen, 2016
Publish Date: 2016-06-27
Physical Description: 96 p.
Thesis type: Master's thesis
Tutor: Ikäheimo, Janne
Reviewer: Ikäheimo, Janne
Herva, Vesa-Pekka
Description:
This thesis studies Finnish Early Iron Age stone box furnaces used for smelting iron through experimental archaeology. Six archaeological sites have been found in eastern and northern Finland with these types of structures and they have been dated to a time period of 400 BC–600 AD. They resemble furnaces found from Russian Karelia indicating that the technological knowledge for making iron with these types of furnaces arrived via eastern river routes. The stone box furnaces were built underground out of slate slabs into a rectangular box with a lid and they often had a clay lining to protect the structures from extensive heat. The front side of the furnace had a gap for the slag to flow out into a slag pit, which had been dug in front of the structure. The thesis first outlines the study of the sites with stone box furnaces and their structural details, which were analyzed in order to form the basis for the experiments. The experiments concentrated on the placement of iron ore inside the furnace and how that affected the behavior of the furnace and the quality of iron. Three experiments were conducted in the Kierikki Stone Age Center in 2014 and have been reported in detail in the thesis. The results indicate that the ore placement affects not only the quality of iron but also the slag flow and formation as well as the duration of the smelt. Scattering the iron ore all around the furnace resulted in small individual iron blooms and placing it on the edge of the blast zone made the smelt slower and yielded a slaggy iron bloom. The best results were achieved when the ore was placed on top of the blast zone producing a good quality bloom and allowing the slag to flow out. Moreover, the decay of the experimental furnace was observed for two years and the observations are analyzed as well. The observations and results from the experiments were compared to the archaeological material and sites yielding interesting results. The comparison resulted in both similarities, like possible reasons for broken lid stones, as well as differences, such as tuyere placement, between the experimental and archaeological data. In conclusion, the experiments allowed the formation of one possible interpretation on how the stone box furnace could have been used, while some other possibilities might have existed as well. The results suggest that the use of these types of furnaces was known in eastern and northern Finland and the Early Iron Age iron smelters were familiar with the different aspects of these furnaces.
see all

Tämä opinnäytetyö käsittelee Suomen varhaisrautakauden raudanvalmistukseen käytettyjä kivilaatikkouuneja kokeellisen arkeologian keinoin. Pohjois- ja Itä-Suomesta on löydetty kuusi arkeologista kohdetta, joissa on ollut kyseisenlaisia pelkistysuunejä jotka on ajoitettu 400 eaa.-600 jaa. Vastaavanlaisia kivilaatikkouuneja on löydetty Venäjän Karjalasta ja ne osoittavat, että teknologinen tietämys raudanvalmistukseen tämänkaltaisilla uuneilla on saapunut Suomeen itäisiä jokireittejä pitkin. Kivilaatikkouunit rakennettiin maan alle kivilaatoista suorakulmaiseen muotoon. Niihin kuului myös usein kansikivi ja kiviä korkeilta lämpötiloilta suojannut savivuoraus. Laatikkouunin etuosassa oli kahden kiven välissä kapea rako kuonanvalutusta varten. Kuona valui pelkistysuunin eteen kaivettuun kuonakuoppaan. Opinnäytetyö hahmottaa ensin arkeologisten kohteiden tutkimusta ja niistä löydettyjen kivilaatikkouunien rakenteelliset yksityiskohdat. Yhteenvedon analysointia käytettiin muodostamaan lähtökohdat kokeelliselle tutkimukselle. Raudansulatuskokeet keskittyivät tutkimaan rautamalmin sijoittamista pelkistysuuniin ja sen vaikutusta sekä pelkistysuunin käyttäytymiseen että saadun raudan laatuun. Kolme vuonna 2014 Kierikkikeskuksessa tehtyä kokeellista sulatusta on raportoitu opinnäytetyössä. Tulokset osoittivat, että rautamalmin asettelu vaikutti raudan laatuun, kuonan juoksuttamiseen sekä sulatusten kestoon. Rautamalmin sirottelu ympäri laatikkouunia tuotti pieniä yksittäisiä rautasieniä ja malmin sijoittaminen lähelle pelkistysuunin kuuminta aluetta tuotti kuonaisen rautasienen. Parhaat, hyvälaatuisen rautasienen ja kuonanjuoksutuksen mahdolistaneet tulokset saatiin, kun rautamalmi syötettiin kuumimman kohdan päälle. Lisäksi kokeellisen pelkistysuunin luonnollista hajoamista seurattiin kahden vuoden ajan ja tulokset on analysoitu tutkielmassa. Kokeellisen ja arkeologisen materiaalin tutkimuksen havaintoja ja tuloksia verrattiin toisiinsa ja ne antoivat kiinnostavia tuloksia. Vertailussa havaittiin sekä yhteneväisyyksiä, kuten mahdollisia syitä kansien hajoamiseen, että eroavaisuuksia, kuten tyueren asettelu. Lopputuloksena raudanvalmistuskokeet mahdollistivat tulkinnan muodostamisen kivilaatikkouunien oletetusta käyttötavasta, vaikka mahdollisesti muitakin on ollut olemassa. Tulokset vihjaavat, että tämänkaltaisia pelkistysuuneja osattiin käyttää sekä itäisessä että pohjoisessa Suomessa ja että varhaisrautakauden raudanvalmistajat tunsivat varsin hyvin kivilaatikkouunien erilaiset ominaisuudet.
see all

Subjects:
Copyright information: © Joni-Pekka Karjalainen, 2016. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.