セメント化プロセス

セメンテーション製法は、鉄を浸炭して鋼を製造する、現在では廃れた技術です。現代の製鋼法とは異なり、鉄中の炭素量を増加させるのが特徴です。この製法は17世紀以前に開発されたと考えられています。1720年に建設されたダーウェントコート製鋼炉は、現存する最古のセメンテーション炉の例です。イギリス国内では、シェフィールドのドンカスター・ストリートにあるセメンテーション炉もその一例です。

この製法は、1574年にプラハで出版された論文で説明されています。発明したのはマクデブルクのヨハン・ヌスバウムで、1601年にニュルンベルクで（パートナーと共に）操業を開始しました。この製法は、 1614年にウィリアム・エリオットとマティアス・メイジーによってイギリスで特許を取得しました。 ^{[ 1 ]}当時、「発明」は単に新しい産業や製品の導入、あるいは単なる独占であっても構いませんでした。彼らは明らかにすぐに特許をサー・バジル・ブルックに譲渡しましたが、彼は1619年にそれを放棄せざるを得ませんでした。特許に含まれる鋼鉄の輸入を禁止する条項は、彼が必要とするほど良質の鋼鉄を供給できなかったため、好ましくないことが判明しました。^{[ 2 ]}ブルックの炉は、おそらくコールブルックデールのマデリー荘園（イングランド内戦以前に存在していたことは確か）にあり、そこでは2つのセメント炉が発掘されています。^{[ 3 ]}彼は恐らくディーンの森の鉄棒を使ったのだろう。彼はそこで2つの時期に国王の製鉄所の経営に携わっていた。

1631年までに、スウェーデンの鉄が最高の原材料であることが認識され、その後、あるいはそれ以降、特に、オステルビーのダブルブレット（マークOOからそう呼ばれる）や、レウフスタ（現在のレーヴスタ）のフープL（マークは円の中にL）などの特定のマーク（ブランド）が、ルイ・デ・ゲールとその子孫の所有物であった。これらは、スウェーデンで最初にワロン式精製法を使用して鉄を精錬し、イングランドで鉱石粉砕鉄として知られるものを生産した製鉄所の1つであった。これは、ストックホルムの北にあるスウェーデンの港町オーレグルンドにちなんで名付けられ、製鉄所のほとんどがその内陸部に位置していた。使用された鉱石は最終的にダンネモラ鉱山から産出された。^{[ 2 ] [ 4 ]}

この工程は錬鉄と木炭から始まります。炉の中に1つまたは複数の長い石製の壺を使用します。シェフィールドでは、通常、各壺は幅14フィート、奥行き4フィート、深さ3.5フィートでした。鉄棒と木炭は交互に層状に詰められ、一番上に木炭の層があり、その下に耐火材を敷いて壺、つまり「棺」を気密にします。一部の製造業者は、セメント粉と呼ばれる粉末状の木炭、すす、鉱物塩の混合物を使用しました。大規模な工場では、1サイクルで最大16トンの鉄が処理されましたが、小さな炉や鍛冶屋の炉など、小規模でも可能です。

鉄棒の厚さに応じて、鍋は1週間以上下から加熱された。鉄棒は定期的に検査され、適切な状態に達したら加熱を止め、鍋が冷めるまで放置された（通常は約14日間）。鉄は木炭中の炭素から質量が1％強増加し、不均質なブリスター鋼の棒状になった。

棒状の鋼材はその後、短く切断され、結束され、加熱され、鍛接されてせん断鋼となる。切断と再溶接が繰り返し行われ、溶接のたびに均質で高品質な鋼材が作られる。この工程は最大でも3～4回にとどめられる。それ以上繰り返すと不必要であり、鋼材からの炭素損失を引き起こす可能性があるからだ。

あるいは、それらを砕いてるつぼ炉で溶かせば、フラックスを用いてるつぼ鋼（当時は鋳鋼とも呼ばれていた）になる。この製法は、 1740年代にシェフィールドのベンジャミン・ハンツマンによって考案された。