「るつぼ」鋼で作られた 刀身の "Kirk nardeban" 模様 イラン, ザンド朝 (1750 年 - 1794 年) |
「るつぼ」鋼で作られた 刀身の木目 (woodgrain) 模様 イラン, ザンド朝 もしくは ガージャール朝 (1794 年 - 1952 年) の初期 |
以下は
Crucible steel - Wikipedia
の翻訳です。2010 年の 7 月に原文の内容がかなり変化し、増えていることに気が付いたので、 再度訳しなおすことにしました。2012 年の 3 月にも原文が変化していることに気づき、再び修正しました。
以下を読めばわかるように、世界の歴史では商品として流通していた鋼はほぼすべて 「るつぼ」によって製造されていたことがわかります。小分けにして「るつぼ」で加熱すると きわめて高温となるためのようです。
鋼製造における「るつぼ」の使用は英国のハンツマンによって独自に再発見され、 英国の産業革命を牽引したと思われます。 この方法を根底から覆す転炉 (ベッセマー工程) も英国で出現したことは偶然とはいえないでしょう。
「るつぼ鋼」では「るつぼ」で鋼を製造するためのいくつかの異なる技術を述べる。 製造は基本的には精錬工程であり、これは原料となる溶鉱炉の産物に依存する。 「るつぼ鋼」は 1000 年以上もの間、多大な興味を喚起し、その性質と製造に関しての 非常に多くの文献がある。
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「るつぼ」鋼で作られた 刀身の "Kirk nardeban" 模様 イラン, ザンド朝 (1750 年 - 1794 年) |
「るつぼ」鋼で作られた 刀身の木目 (woodgrain) 模様 イラン, ザンド朝 もしくは ガージャール朝 (1794 年 - 1952 年) の初期 |
色々な方法が「るつぼ鋼」を製造するために使用された。 イスラム世界の文書 -- 例えば al-Tarsusi や アブー・ライハーン・ビールーニー (Abu Rayhan Biruni) -- には鋼の間接製造方法に関して 3 つの方法が述べられている。 中世のイスラム世界の歴史家であるアブー・ライハーン・ビールーニー (973 頃 -1050 頃) は ダマスカス鋼の 製造に関しての最も初期の言及を与えている。 彼は鋼を製造するための 3 つの方法のみ述べている。 最初の 2 つは中央アジアとインド亜大陸に長い歴史を持っている。
最初の方法は最も普通の伝統的な方法で 錬鉄を固体状態で浸炭する方法である。 これは拡散工程で、錬鉄と木炭を「るつぼ」あるいは「炉床」 (hearth) に詰めてから加熱し、 炭素が鉄の中に拡散して鋼を作るのである。 浸炭は鋼を作るためのウーツ鋼の基礎である。
第二の方法は鋳鉄から炭素を除去する脱炭素法である。
もう一つの間接方法は錬鉄と鋳鉄を同じ「るつぼ」の中で共に加熱、 融合することにより鋼を製造する。この方法に関してはアブー・ライハーン・ビールーニーは 「これは Hearth[1] で使用された方法である」と述べている。
インドの方法はウーツ浸炭法、すなわち マイソール (Mysore) あるいは タミール (Tamil) 工程を指しているのではないかと提唱されている。 融合 (co-fusion) 工程の変種は初期にはペルシャや中央アジアにも見受けられるが、 インドの ハイデラバード (Hyderabad) にも見受けられ、 ダッキニー (Decanni) あるいはハイデラバード工程と 呼ばれる。 炭素に関しては現代のイスラム世界の権威者により色々な有機原料が特定されている。 これにはザクロの皮、ドングリ、オレンジの皮のような果物の皮[2]、葉、 はたまた卵の白身や貝殻など。 木片が幾つかのインドの文献に言及されているが、 重要なことにどの文献にも木炭のことが言及されていない。
「るつぼ鋼」は一般にインド／スリランカで製造されたものとされており、 そこではいわゆる「ウーツ工程」を使用して製造され、それ以外の場所で 登場するのは長距離交易によるものとされていた。 近年になって始めて トルクメニスタン (Turkmenistan) の メルブ や ウズベキスタン (Uzbekistan) の Akhsiket のような場所が「るつぼ鋼」の重要な生産地 であることがわかった。 中央アジアの発見はすべて発掘によるものであり、8 世紀から 12 世紀のものである。 一方インド／スリランカのものは BC 300 年にさかのぼる。 付け加えると、インドの優れた鉄鋼石はバナジウムや他の希土類をわずかに含み、 意図せずにインドの「るつぼ鋼」にカーボン・ナノ・チューブが形成され、 これによりインドの「るつぼ鋼」は長時間使用の後にも刃先が保持されるということで有名であった。
中央アジアには 紀元後 1 千年間 (ミレニアム, millennium) の後半に始まる 「るつぼ鋼」生産の豊かな歴史がある。 現在のウズベキスタンの遺跡やトルクメニスタンのメルブから「るつぼ鋼」の 大規模な生産を示す良好な考古学的証拠が存在している。 これらはすべて、大雑把には中世前期に属しており、 8 世紀後半ないしは 9 世紀前半から 12 世紀に かけてのものである。 これは初期十字軍と同じ時期で、 インドの証拠よりも数世紀前のものである。
東部ウズベキスタンで最も著名な 2 つの遺跡はフェルガナ工程を使用しており、 この場所は フェルガナ峡谷 (Ferghana Valley) の Akhsiket と Pap である。 この場所が大シルクロードに位置していたことは歴史的にも考古学的にも実証されている。 遺跡における物的証拠は 9 世紀から 12 世紀にかけての鋼の製造に関連する 非常に多くの考古学的発見であり、 何十万個の「るつぼ」の破片と、時には大きなスラッグの塊からなっている。 Akhsiket における考古学的調査から 「るつぼ鋼」の工程は鉄鉱石の浸炭であると特定されている。 この工程は東部ウズベキスタンのフェルガナ峡谷に典型的で、またここに 制限されているように思われる。そしてその理由からフェルガナ工程と呼ばれる。 この工程はこの地方におよそ 4 世紀続いた。
Ferghana - history
この地図では Pap と Akhsiket は近接しており、そばに Namangan の文字が見える。 色々検索した所、次が見つかった。
1 から「ナマンガン州はウズベキスタンの地方行政区画」で「フェルガナ盆地の 南部に位置し」とある。2 から Akhsiket は遺跡で、 Namangan の Bab (Pap) は中世の手工業の中心地で、 壺の製造業や鍛冶屋がいたが、現在は農業地帯の中心地で綿花が植えられている。
「るつぼ鋼」の製造の証拠は シルクロードの重要な都市である トルクメニスタンの メルブで見つかっている。 イスラム世界の学者である アル-キンディー ( al-Kindi, AD 801-866) が言及する所に よれば、9 世紀には ホラーサーン (Khorasan) 地方[1] -- これには ニーシャープール (Nishapur), メルブ (Merv)、 ヘラート (Herat) そして バルフ (Balkh) が属していた -- は鋼の製造の中心地であった。 9 世紀から 10 世紀初頭のメルブにおける冶金作業場所の証拠 から「るつぼ」による鋼の製造には融合方法が使用されたことがはっきりした。 これは全く異なるウーツ工程よりはおよそ 1000 年も前のことである。 メルブにおける「るつぼ鋼」の工程は、ブロンソン (Bronson, 1986) がハイデラバード工程と呼ぶ ものに技術的に関連しているかも知れない。 ハイデラバード工程の名の由来は 1820 年代にボイセイ (Voysey) が 工程の場所を記録したことによる。
大量のウーツ鋼の製造に関してのインドの重要性を 主張する非常に多くの文献があるにもかかわらず、 発掘調査がほとんどされていない。 インドの「るつぼ鋼」の製造に関しての民俗学的根拠はあるが、 「るつぼ鋼」の科学的調査は 4 箇所の地方に関してのものが出版 されたのにすぎない。 3 箇所はインドで、1 箇所はスリランカである。 インド／スリランカの「るつぼ鋼」は一般に「ウーツ鋼」と呼ばれる。 英語のウーツ (wootz) は ukko あるいは hookoo が訛ったものと考えられている。 17 世紀以降のヨーロッパにおける記述では、 ウーツの名声と製造を参照しているが、 「ウーツ鋼」とは、とりわけ南インドで製造された伝統的な「るつぼ鋼」の ことであり、これが製造されたのは、 昔の県であるゴルコンダ[1] (Golconda), マイソール (Mysore)、 サレム (Salem) である。 発掘の規模と地表の調査は非常に限られているので 文献の記録と考古学的証拠が十分に関連付けられていない。
「るつぼ鋼」の製造がされていたとして知られているものは、 Konasamudram[1] と Gatihosahalli にあるもので、 これは遅くとも中世後期、16 世紀のものである。 もっとも古い既知の遺跡には幾つかの期待される予備的な証拠があり、 これは タミル・ナードゥ (Tamil Nadu) の コインバトール (Coimbatore) の近くにある Kodumanal[2] の 「るつぼ」工程と結びつくかもしれない。 この場所の年代は紀元前 3 世紀から紀元 3 世紀である。 17 世紀に至るまで、「るつぼ鋼」の 主な中心地はハイデラバードであった。 工程は他で記録されている物と明らかに極めて異なっている。 ハイデラバードあるいは ダッキニー (Decanni) 工程は波紋のついた刃 (watered blade) を作るために 2 つの鉄を使用し、1 つは炭素成分が少ないもの、 もう一つは炭素成分が高い鋼もしくは鋳鉄で、これらを融合した。 ウーツ鋼は、古代のヨーロッパ、中国、アラブ世界に 広く輸出、取引され、 中東ではとりわけ有名となり、ここではダマスカス鋼として 知られることになった。
最近の考古学的調査から、 スリランカも古代に鉄と鋼の製造に 革新的な技術を採用していたことが 示唆される。 スリランカの「るつぼ鋼」の製造システムは 部分的には多くのインドや中東のものとは独立である。 彼らの方法は錬鉄の浸炭方法とある点では類似している。 確認された「るつぼ鋼」の最も初期の場所は スリランカの中央高地 (Central Highlands) の北部地域 の関節部に位置しており、これは AD 6 世紀から 10 世紀 のものである。 12 世紀には、セレンディブ (Serendib, スリランカの古い名称) は 「るつぼ鋼」の主要な供給源であったが、 それに続く数世紀の間に衰退し、 19 世紀には南部中央高地のバランゴダ (Balangoda) 地方に 小規模な産業が生き延びたのみである。
サマナラウェワ (Samanalawewa) における一連の発掘から、 それ以前は知られていなかった予期せざる「西向き」精錬技術の遺跡であることが 判明した。 これは異なる鋼の製造形式である。 溶鉱炉では直接精錬して鋼を作った。 精錬の工程で風を利用するために丘の上の西端に溶鉱炉を設置したことから 「西向き」と呼ばれている。 スリランカの溶鉱炉の鉄は 9 世紀から 11 世紀の間、あるいはそれ以前に取引されたが、 それ以後はないようである。 これらの遺跡は 7 世紀から 11 世紀のものである。 この年代が 9 世紀のイスラム世界でスリランカを サランディブ (Sarandib) と呼ぶようになった時期と一致していることはとても重要なことである。 スリランカで「西向き」技術が存在していた時に、インドでは同時に「るつぼ」工程が 存在していた。
サマナラウェワの鋼に関しては 鋼 (スティール、steel) の訳注をご覧ください。 サマナラウェワの鋼は「るつぼ鋼」でなく、「風炉」と呼ばれる特殊な炉で製造されます。 そうすると、上の文章は少し矛盾した結果になります。
「セレンディブ (Serendib)」と「サランディブ (Sarandib)」のどちらもスリランカの 古い呼び名です。
イスラム暦の紀元 1 世紀に刀剣と鋼の科学的研究が登場した。 最もよく知られている人は 8 世紀の ジャービル・イブン-ハイヤーン (Jabir ibn Hayyan)、 9 世紀の アル・キンディー (al-Kindi)、 11 世紀の アブー・ライハーン・ビールーニー (Abu Rayhan Biruni)、 12 世紀後期の Murda al Tarsusi そして 13 世紀の Fakhr-i- Mudabbir である。 これらの記述のいずれもが、ギリシャとローマの古典的な文献を すべて集めたものよりもインド鋼とダマスカス鋼に関しての、 より多くの情報を含んでいた。 ヨーロッパにおける「るつぼ鋼」の言及は中世以後より前には存在しない。 ヨーロッパ人による「ダマスカス鋼」の 実験は少なくとも 16 世紀にさかのぼる。 しかしながら、1790 年代になって始めて、 実験室での研究でインド鋼あるいはウーツ鋼として特別に知られている鋼を 取り扱うことができたのである。 この時点でヨーロッパ人はインド人の「るつぼ鋼」製造能力に気づいており、これは南部インドの幾つかの場所での工程を 目撃した旅行者が持ち帰った報告にもとづいている。
17 世紀中頃以後、 インド亜大陸に旅行したヨーロッパ人による鋼製造の鮮明な目撃報告が数多くある。 これには 1679 年のジャン・バティスト・タヴェルニエ (Jean-Baptiste Tavernier)、 1807 年のフランシス・ブカナン (Francis Buchanan)、 1832 年の H. W. ボイセイ (Voysey) による報告が含まれる。 18 世紀、19 世紀、 20 世紀初頭にはウーツ鋼の 性質と本質を理解しようとする意欲的な試みが見受けられた。 インドのウーツ鋼はとりわけ有名な科学者の注意を引くことになった。 その一人に マイケル・ファラデー (Michael Faradey) がおり、 彼はウーツ鋼に魅了されたのである。 恐らくは王立学会で発表された 1795 年のジョージ・ピアソン (George Pearson) の研究が 計り知れない効果をもたらし、 ウーツ鋼におけるヨーロッパの科学者の燃え続ける好奇心を 喚起したのであろう。 ファラデーはこれらの科学者の中で自身の結果を出版した最初の人であり、 同時に「ウーツ」を活字にした最初の人である。
別の研究者であるデービッド・ムシェット (David Mushet) はウーツ鋼は融合により 製造されることを推論できた。 デービッド・ムシェットは彼の工程の特許を取り、1805 年に学会報告をしている。 しかしながら、最初のヨーロッパ人による工程で成功したものは、 ベンジャミン・ハンツマンによるものであり、これはほぼ 50 年前の 1740 年代に 開発されていた。
ヨーロッパでは高価な スウェーデンの鉄を 輸入することにより、質の高い鋼を生産することが可能であった。 当時は理解されていなかったことであるが、スウェーデンの鉄鉱石は 一般的な不純物の比率が極めて低く、他の鉄鉱石に全く同じ技術を適用して 得られるものよりは、より質の高い鉄と鋼が製造できた。 スウェーデンの板鉄は石の箱に木炭を挟んで何層にも積まれ、 丸一週間の間、溶鉱炉で加熱された。 その結果、気泡鋼と称する金属の板ができた。これらの表面は無数の気泡で 平坦ではなくなっており、しかも板ごとに質が違い、同じ板の中でも質が違っていた。 幾つかの気泡棒 (blister rod) が次に、より大きくたばねられ、 再加熱してハンマーでフォージして一つにまとめ上げられ、 炭素成分を均一にして最終的な製品である剪断鋼 (shear steel) となった。 ドイツはとりわけこの工程に随分と投資した、 その理由はスウェーデンに物理的に近いことによっており、 18 世紀には主要な鋼の輸出国となった。 この技術は セメント工程と呼ばれるものである。
新しい技術がイングランドの ベンジャミン・ハンツマンにより 開発された。彼は時計製造者で、時計のゼンマイ (spring) に適したよりよい鋼を探していたのである。 彼がこの工法を完成したのは、ようやく 1740 年になってからであり、 これは彼が シェフィールドの近くのハンズワース (Handsworth) に移住した後で、 これまでに何年もの間、秘密の実験をしていたのである。 ハンツマンのシステムはコークスを燃料とする溶鉱炉を使用し、 これは 1600℃ に達することができた。 ここに 10 個から 12 個の各々 15 kg の鉄を入れた粘土の「るつぼ」が置かれ、 「るつぼ」が白熱状態になった後で、 およそ 1/2 kg に細かくした気泡鋼のかたまりと不純物を除くためのフラックスが「るつぼ」 に詰められた。「るつぼ」はおよそ 3 時間後に溶鉱炉から取り出され、 不純物がすくいとられ、溶けた鉄が板金の型に流し込まれた。 シェフィールドの アビーデール産業村 では ハンツマンの時代の水車を動力とする「長柄の大鎌」の 製造所を保存し、これはいまだに公的に稼動している。 アビーデールでは 1 年に何度か、「るつぼ鋼」を使用して「長柄の大鎌」を製造している。
溶鉱炉の部屋のそばにある「るつぼ」 アビーデール、シェフィールド |
長柄の大鎌 Scythe - Wikipeida の挿絵 |
ハンツマンの技術が導入される以前はシェフィールドはスウェーデンの錬鉄 ( オアグラウンド鉄を参照のこと) を基礎にして年間およそ 200 トンの鋼を製造していた。 ハンツマンの技術はこれを急激に変貌し、100 年後には年間 80000 トンに上昇し、 ヨーロッパの全生産量の半分近くに達した。 この発見により、 シェフィールドは小さな町からヨーロッパの主要な産業都市に発展することが可能となったのである。
鋼は「るつぼ溶鉱炉」(crucible furnace) と呼ばれる特別な作業場で作られた。 この場所は地上の作業場と半地下の貯蔵庫からなっていた。 溶鉱炉の建物は大きさも、建築様式も違っており、 19 世紀の後半には徐々に大きくなっていった。 この過程で、技術進歩により 1 回の溶融で多数の「るつぼ」を加熱することが可能となり、 「るつぼ」を加熱するために徐々にガスが導入され始めた。 各々の作業場には共通する特徴があった、 例えば、一連の溶融穴、一組の大きな縦穴、屋根の換気口、「るつぼ」を並べるための棚、 そして点火する前に「るつぼ」を加熱する溶鉱炉などがある。 1 回分の重さの測定と粘土の「るつぼ」製造用の補助の部屋が作業場に付属するか、 貯蔵庫内に作られた。
別の形の「るつぼ鋼」が 1837 年にロシアの技術者であるパベル・アノソフ (Pavel Anosov) により開発された。 彼の技術は加熱と冷却に依存するのではなく、 溶けた鉄が急速に冷却するときの焼き入れ工程 (quenching process) に依存し、 このとき内部に正しい結晶構造が形成される。 彼はこの工法を bulat と呼んだが、その秘密は彼の死と共に失われた。 米国における「るつぼ鋼」はウィリアム・メトカーフ (William Metcalf) により開発された。
「るつぼ鋼」は世界で最も優れたものであったが、最も値段の高いものであり、 これはある期間継続した。 ベッセマー工程とそれ以外の製鋼法は次第にそれに取って変わり、 同等 (あるいはそれ以上) の品質で、ずっと大規模に、もっとすばやく、もっと安く 鋼を製造できるようになったのである。 ベッセマー工程と、より現代的な方法は「るつぼ鋼」の製造とは違っているのである。 前者では銑鉄から炭素が除去され、完全に除去されるまでに停止されるが、 一方伝統的な「るつぼ鋼」の究極的な原料は錬鉄であり、これでは セメント工程で 炭素が加えられるのである。
「るつぼ鋼」はベッセマー工程が導入されても消滅することはなかった。 鋳造鋼は特殊な鋼の生産、とりわけ道具類の鋼にはいまだに望ましい方法である。 ベッセマー工程やそれ以外の後の鋼の製造法よりは値段が高いが、 まだ最も正確なものに位置している。 そのため、消滅することなく、ニッチな市場となっている。