L'Evoluzione dell'industria del ferro,dell'acciaio e della ghisa in Inghilterra

1709: Adam Darby, a Coalbrookdale nello Shropshire in Inghilterra, riesce a fondere il ferro per mezzo del coke.

1720-22: René-Antoine de Ferechault de Réamur, pur non essendo uno specialista di metallurgia, presenta una serie di memorie all’Académie des  Sciences di Parigi sulla produzione della ghisa e dell’acciaio.

1740: Benjamin Huntsman mette a punto un nuovo sistema di produzione dell’acciaio fuso per mezzo del calore intenso prodotto dalla combustione del coke con insufflaggio forzato d’aria.

1747: Prima menzione scritta dell’impiego del coke nella fabbricazione della ghisa.

1760: In Inghilterra sono in funzione solo 17 altoforni a coke.

1760-70: In Inghilterra vengono costruiti altri 14 altoforni a coke.

1770: L’altoforno a coke delle ferriere di Carron è dotato di un mantice a vapore.

1775: In Scozia si costruisce l’ultima fornace a carbone di legna.

1776: a Coalbrookdale la ghisa viene affinata in forni a reverbero.

1783: Henry Cort brevetta il puddelling e le successive operazioni di laminazione dei lingotti di acciaio prodotti. Con il laminatoio di Cort, azionato a vapore, si ottiene una produttività di 15 volte superiore a quella dei metodi tradizionali al maglio.

1788: Sono necessarie sette  tonnellate di carbone per produrne una di ghisa.

1790: Gli altiforni a coke in Inghilterra ammontano a 81; i forni a legna scendono a 25. La produzione di ghisa si concentra nelle regioni dei bacini carboniferi.

1806: La produzione inglese di ghisa quadruplica rispetto al 1788.

1810: Sono necessarie cinque tonnellate di carbone per produrne una di ghisa.

1812: Le esportazioni di acciaio inglese superano le importazioni (soprattutto di acciaio svedesi in lingotti).

1828: Nielsen perfeziona un metodo di preriscaldamento dell’aria insufflata nel forno a coke, aumentandone l’efficienza.

1840: Il rapporto coke/minerale di ferro, nell’altoforno, si riduce all’unità. Con 3,5 tonnellate di carbone se ne produce una di ghisa.  

1855: Bessemer inventa il convertitore per la trasformazione della ghisa in acciaio che brevetterà nel 1860.

1871: L’industria siderurgica inglese assorbe il 25% dell’energia prodotta con il vapore.

Il ferro nella Rivoluzione Industriale

Nell'Inghilterra del Settecento un ruolo decisivo ebbe l’industria del ferro che si sviluppò  e si intrecciò a quella tessile e fu protagonista della Rivoluzione industriale.

Infatti,la crescita continua della domanda di prodotti tessili spinse a intensificare il processo di industrializzazione e di meccanizzazione: si innescò pertanto un processo circolare di sviluppo. 

Benché non fosse povera di miniere di ferro, l’Inghilterra, ancora per buona parte del Settecento, fu costretta a importare ghisa in barre dalla Svezia. La fusione del ferro avveniva in altiforni alimentati con carbone di legna .Il rapido esaurimento delle riserve di legname, l'alto costo dei trasporti e la scarsa purezza della ghisa prodotta, rendevano poco economica la siderurgia nazionale. La svolta si ebbe a partire dal 1783, quando Henry Cort mise a punto una tecnica che permetteva di fondere la ghisa in altiforni per mezzo del coke, carbon fossile sottoposto a una speciale cottura che ne riduceva le impurità. La siderurgia inglese si metteva così in condizione di soddisfare la crescente domanda di prodotti ferrosi che proveniva dall’agricoltura e dal settore tessile, raddoppiando, in meno di vent'anni, la produzione di lingotti di ghisa. Si venne creando un circolo economicamente propulsivo fra il carbone, di cui la Gran Bretagna era ricca, e il ferro: una produzione stimolava l'altra e la rete dei trasporti veniva incessantemente migliorata in modo da sostenere tale sviluppo. Nel corso degli anni le innovazioni continuarono ad aumentare tanto che la produzione di ferro passò dalle 15mila tonnellate del 1750 alle 445mila del 1823, con la conseguente possibilità di ampliare notevolmente la costruzione delle ferrovie, la diffusione dei trasporti e la distribuzione delle merci.

L'importanza del metallo nella stampa a caratteri mobili

Johann Gutenberg (1394?-1468) è stato l’inventore della stampa a caratteri mobili e a lui dobbiamo l’inizio della stampa moderna. In realtà, i caratteri mobili erano già stati scoperti in Asia nel XIII secolo ma in Europa erano ancora sconosciuti .Il primo testo stampato fu la Bibbia che conteneva  42 righe per pagina, disposte su due colonne.

                                              Ritratto di Gutenberg

                                              http://it.wikipedia.org/wiki/File:Gutenberg.jpg

Gutenberg, avendo lavorato come orefice professionista, possedeva già delle conoscenze riguardo la lavorazione e l’uso dei metalli. La sua  vera invenzione, infatti, fu quella di passare dal legno alle fusioni in materiali metallici, usando una lega composta da  piombo, antimonio e stagno, che raffreddava velocemente e resisteva bene alla pressione esercitata dalla stampa. Il piombo costituiva il corpo della lega, lo stagno le conferiva la necessaria durezza mentre l’antimonio impediva che  si contraesse al momento della solidificazione. I caratteri erano ottenuti versando il metallo fuso in una forma contenente la matrice di ogni singola lettera.                                        

Lo stile del carattere impiegato da Gutenberg era una copia perfetta della scrittura adottata dai calligrafi a lui contemporanei, la gotica “textura”. Si tratta di un tipo di carattere che ha continuato ad essere usato in Germania fino alla seconda metà del secolo scorso. La macchina usata per la stampa derivava il suo meccanismo dalle presse a vite per la produzione del vino, e consentiva di applicare l'inchiostro sulla pagina con una pressione uniforme su tutta la superficie.

Le fusioni delle lettere che componevano un set completo di caratteri erano numerose (era infatti necessario ripetere più volte ciascuna vocale e consonante per poter comporre una pagina completa) ed erano raccolte in cassette di legno con appositi scomparti. Ancora oggi i caratteri derivano il loro nome da quelle fusioni: il termine inglese font proviene dal francese medioevale fonte, ovvero «(qualcosa che è stato) fuso» (dal latino fundere).

Per quanto possa apparire laborioso, questo procedimento era notevolmente più veloce di quelli impiegati in precedenza e rese possibile la stampa di un numero di libri prima impensabili (tirature fino a 1.000 copie), dando un grande impulso alla diffusione dei testi scritti. Secondo gli storici ,si inaugurò così una nuova epoca perché la stampa diventò un importante mezzo di comunicazione e di diffusione delle idee e contribuì , per esempio, all'affermarsi del  Protestantesimo e successivamente dell’Illuminismo.

                                                Bibbia di Gutenberg

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Gutenberg_Bible_(page).JPG

I metalli tra Cinquecento e Seicento

Durante il Rinascimento, le tecniche di fusione già note dall’antichità vengono perfezionate e permettono così di realizzare oggetti di dimensione più vasta rispetto al passato. Tra Cinquecento e Seicento l’arte dei metalli non compie grandi progressi, se ne diffonde invece la pratica. Il bronzo e il ferro vengono utilizzati nell’industria bellica. Nasce inoltre la consapevolezza dell’importanza del metallo come materiale da costruzione dei più svariati oggetti e, in particolare, degli strumenti scientifici. Fondamentale, da questo punto di vista, è il contributo che l’utilizzo dell’ottone diede alla realizzazione degli strumenti di precisione, permettendo la costruzione di ruote dentate di precisione, dime ,regoli e goniometri.

Tra gli studiosi di Metallurgia del Seicento, ricordiamo Alvaro Alonso Barba, un sacerdote spagnolo che opera in Bolivia, dove ha modo di verificare personalmente il lavoro nelle miniere d’oro e d’argento. Nel 1640 pubblica a Madrid l’Arte de los Metales che ,nonostante i disegni non accurati, è da considerarsi come un’importante testimonianza delle tecniche utilizzate nel Sud America. Tra gli aspetti più interessanti dell’opera ci sono ,senza dubbio, i riferimenti alla ricognizione dei terreni per le miniere e cenni a pratiche innovative, riguardanti la raffinazione dei metalli tramite il mercurio.

                   Arte de los Metales

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Il ruolo dei metalli appare particolarmente importante nelle opere di Bacone che afferma che senza il ferro, gli uominini “vivrebbero una vita miserabile”.

Il Mundus subterraneus di Kircher,invece, immerge il mondo minerale e le sue risorse in una cosmogonia in cui la tecnologia occupa un piccolo spazio.

                 Mundus Subterraneus

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Georg Agricola-De Re Metallica

Georg Bauer (latinizzato in Agricola) (1494-1555) è stato un scienziato e mineralogista tedesco, autore di numerosi scritti su svariati argomenti. Nato a Glauchau, in Sassonia , compì studi classici all'Università di Lipsia,dove successivamente insegnò latino e greco per alcuni anni. Nel 1522 cominciò a dedicarsi alla medicina, prima a Lipsia e poi a Bologna e Padova in Italia. Laureatosi nel 1526, divenne  medico praticante, tuttavia dedicò gran parte della sua energia a studi di estrazione mineraria e alla geologia.Nel 1527 iniziò a praticare la medicina a Joachimsthal , un importante centro minerario del tempo, rinomato soprattutto per l'argento. Gli scritti geologici di Agricola riflettono uno studio accurato e un'attenta osservazione  non solo delle rocce e dei minerali, ma di ogni aspetto della tecnologia mineraria e della pratica del tempo. Agricola si trasferì nel 1536 alla città di Chemnitz, un altro  importante centro dell' l'industria mineraria, dove venne eletto borgomastro nel 1546. Egli continuò a praticare  non solo la sua professione medica e gli studi geologici , ma ricoprì anche diversi incarichi pubblici e diplomatici per conto del duca Maurizio di Sassonia, al quale  dedicò il suo libro De Natura Fossilium . Morì nel 1555, un anno prima della pubblicazione postuma del De Re Metallica , la sua più grande opera.

Georg Agricola

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Georgius_Agricola.jpg

De Re Metallica  significa "Sulla natura dei metalli", ma la parola metallo  è da intendere in un contesto più ampio. Quest’opera è infatti un trattato di mineralogia che dà informazioni importanti anche sulla metallurgia.

In De Re Metallica, che rimase il testo di riferimento sull’arte mineraria per secoli, Agricola si occupa dell’estrazione dei metalli dai minerali( soffermandosi sulle  attrezzature e sui macchinari ), dei metodi di ricerca , di indagine e scavo, della fusione, dell'amministrazione delle miniere e persino delle malattie professionali dei minatori. Il libro contiene anche le descrizioni delle strutture dei minerali . L’opera è abbondantemente illustrata.

Agricola osservò anche che le rocce sono costituite da strati ben definiti e che ciò ricorreva nello studio di vari campioni anche su vasta area. Questa osservazione fu uno dei primi contributi alla geologia stratigrafica e si rivelò molto importante per gli studiosi futuri.

Illustrazione di una pompa mineraria tratta dal De Re Metallica

http://huntbot.andrew.cmu.edu/HIBD/Publications/HI-Pubs/Pub-ExLibris.shtml

Vannoccio Biringucci- De la pirotechnia

Vannoccio Biringucci nacque a Siena nel 1480 e fu un maestro artigiano nella fusione e nella metallurgia. Si formò viaggiando per l’Italia e in Germania. Al suo ritorno ,nel 1513, diresse una miniera a Boccheggiano, successivamente lavorò all’arsenale di Venezia e alla zecca di Siena. Nel 1538 gli venne offerto il ruolo di direttore della fonderia apostolica e dell’arsenale papale.

 Effigie al Museo della Specola (Firenze)

http://it.wikipedia.org/wiki/File:Specola,_medaglione_di_vannoccio_biringucci.JPG

Nel 1540 venne pubblicata De la Pirotechnia, conosciuta per essere il primo trattato sul mondo della metallurgia. L’opera è suddivisa in 10 libri, illustrati da 94 xilografie, e tratta in primo luogo i principali minerali: l'oro, l'argento, il rame, il piombo, lo stagno ed il ferro. L’intenzione di Biringucci è quella di riferire dirette e personali esperienze sulla natura delle cose, tralasciando tutte le indicazione non direttamente verificate sul campo.

Un’importante novità è rappresentata da informazioni sulle operazioni di assaggio dell'oro e dell'argento, della forgiatura, della distillazione e della costruzione di specchi e ceramiche. L'opera tratta, poi, i semi-minerali (come il mercurio o lo zolfo), e successivamente l'analisi e la preparazione dei minerali sia per la fusione che per l'impiego per esplosivi. Essa costituirà un’importante fonte di Georg Agricola per il De Re Metallica.

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La siderurgia nel periodo medievale

Mentre la metallurgia degli altri metalli rimase virtualmente stazionaria fino al sedicesimo secolo, la produzione del ferro su larga scala e l’utilizzazione dell’energia idraulica condussero alla specializzazione dell’attrezzatura, al raggiungimento di temperature più elevate e all'allestimento di forni che resero possibile la produzione della ghisa.

Sebbene poco sia stato ancora rivelato dai documenti relativi alla metallurgia del primo Medioevo, molto è stato possibile apprendere mediante lavori di scavo. 

Durante il settimo secolo, gli armaioli che lavoravano nella Borgogna si sparsero per la Francia settentrionale e occidentale: essi perfezionarono una tecnica del tutto particolare per la fabbricazione dell'acciaio sagomato . Le armi d’acciaio orientali di questo tipo sono perfettamente omogenee e la sagoma è sviluppata per cristallizzazione, mentre l’acciaio occidentale sagomato era formato saldando insieme delle bandelle di acciaio orientale, che venivano poi tagliate, piegate e fucinate in modo da formare il particolare modello. Gli oggetti di acciaio sagomato di fattura occidentale divennero ricercati anche nei paesi arabi. Tali fatti gettano una luce vivida sulla sopravvivenza di complicatissime tecniche, e dovrebbero renderci cauti nel condannare la metallurgia del cosiddetto evo oscuro. Abbiamo inoltre motivo di ritenere che alcuni tipi di forni per il ferro furono introdotti proprio in questo periodo. 

Un fattore che influì molto più potentemente sull'evoluzione della moderna metallurgia del ferro fu costituito dall'avvento dell’energia idraulica . Secondo Agricola, la prima applicazione dei mantici idraulici risale al 1435, ma certamente essa è da attribuirsi a epoca anteriore. Già nell'undicesimo secolo si fa menzione di mantici e magli idraulici in uso nelle Alpi occidentali e nella Slesia. Nel 1135 il monastero benedettino di Admont, nella Stiria, disponeva a Leoben di un mulino ad acqua, al quale, nel 1175, se ne aggiungeva uno a pestelli; inoltre abbiamo notizie di atri mulini esistenti a Hradish in Moravia. Da queste regioni orientali essi si spostarono nella Germania centrale dove, nelle valli fluviali della regione mineraria dell'Hanz, erano sorte nel tredicesimo secolo delle fonderie per blumi; gli accenni a bacini idrici annessi a tali fonderie sono molto frequenti. Anche in Danimarca troviamo riferimenti ai “mulini per il ferro” di Sorø (1197), costruiti “per estrarne il ferro dal minerale”.

Le prime applicazioni dell’energia idraulica alla metallurgia francese del ferro risalgono anch’esse all’undicesimo e al dodicesimo secolo. Ancora una volta l’iniziativa dell'introduzione fu merito degli ordini monastici. Nel Delfinato, ove nel 1084 era stata fondata la Grande Chartreuse, i mulini ad acqua erano già in uso intorno al 1200. L’ingegnere cistercense Villard de Honnecourt, nel suo taccuino (XIII secolo) tracciò piani relativi a macchinari idraulici di ogni specie, compresa una segheria .

Naturalmente vi fu una tendenza delle ferriere ad allontanarsi dai giacimenti minerari e carboniferi per avvicinarsi ai torrenti e ai ruscelli, tendenza invertita alcuni secoli più tardi dall’avvento della macchina a vapore.