Loading article…
コーンウォール鉄炉 | |
 コーンウォール製鉄炉のメインビル | |
  | |
| 位置 | ペンシルバニア州コーンウォール、レクスモント ロードとボイド ストリート |
|---|---|
| 座標 | 北緯40°16′14″ 西経76°24′22″ / 北緯40.27056° 西経76.40611° / 40.27056; -76.40611 |
| エリア | 175エーカー（71ヘクタール） |
| 構築済み | 1742年、閉鎖1883年 |
| 建築家 | ピーター・グラブ |
| NRHP参照 番号 | 66000671 [1] |
| 重要な日付 | |
| NRHPに追加されました | 1966年11月13日 |
| 指定NHLD | 1966年11月3日[3] |
| 指定PHMC | 1948年8月1日と2005年6月1日[2] |
コーンウォール製鉄炉は、アメリカ合衆国ペンシルベニア州レバノン郡コーンウォールにある国定歴史建造物に指定されており、ペンシルベニア州歴史博物館委員会によって管理されています。この炉は、1742 年から 1883 年に閉鎖されるまで、ペンシルベニア州有数の鉄生産地でした。炉、関連建物、周囲のコミュニティは史跡および博物館として保存されており、レバノン郡の産業の歴史を垣間見ることができます。この場所は、西半球で元々のプランテーションのまま残っている唯一の木炭燃焼式鉄高炉です。1742年にピーター グラブによって設立されたコーンウォール製鉄炉は、アメリカ独立戦争中は、ジョージ ワシントンへの主要な武器提供者であった彼の息子のカーティスとピーター ジュニアによって運営されていました。ロバート コールマンは、独立戦争後にコーンウォール製鉄炉を購入し、ペンシルベニア州初の億万長者になりました。炉とその周辺の所有権は、1932 年にペンシルベニア州に移管されました。
概要
コーンウォール製鉄炉は、1716 年から 1776 年までの 60 年間にペンシルバニア州に建設された数多くの製鉄所のうちの 1 つです。植民地時代のペンシルバニア州では、少なくとも 21 基の高炉、45 基の鍛冶場、4 基の塊鉄炉、6 基の製鋼炉、3 基のスリット工場、2 基の厚板工場、1 基の線材工場が稼働していました。
コーンウォール製鉄所の溶鉱炉は、2 段階の技術革新を経て完成しました。ピーター グラブは1702 年頃デラウェア州で生まれ、1734 年に現在のレバノン郡に定住しました。彼は磁鉄鉱が豊富な約 300 エーカー (1.2 km 2 ) の土地を購入しました。グラブは、自分の土地には鉄を生産するために必要な他の天然資源があることにも気付きました。具体的には、木炭を生産するための広大な森林、ふいごを動かすための流水、溶鉱炉にフラックスを加えるために必要な石灰岩の十分な供給です。コーンウォールの磁鉄鉱が自分の土地のすぐ近くか地表にあったため、グラブの計画はさらに順調に進みました。彼は鉄事業に乗り出す準備が整い、鉄の「プランテーション」を建設する作業に取り掛かりました。これらの鉄生産の中心地は通常、開拓が進んだ農地からかなり離れた場所にあり、ペンシルベニア州のリッジ アンド バレー地区に位置していました。グラブは溶鉱炉を建設した。最初は鉄塊工場、後にはより近代的な木炭燃料の高炉と、従業員の住居に必要な支援建物および製鉄所村を建設した。彼は自分の事業をコーンウォールと名付けた。これは、彼の父、ジョン・グラブが1677年にイギリスのコーンウォールから来たことに由来する。コーンウォール製鉄所は、13植民地の農業ベースの経済に非常に適合していた。鉄は、道具、釘、武器を作るために必要だった。イギリスの公式政策は植民地での製造業を好ましく思わなかったが、イングランドはもはや自国のニーズを満たす鉄を生産できず、ましてや植民地の人々の需要を満たすことはできなかった。実際、イングランドはスウェーデンからの鉄の輸入に依存するようになっていた。
ピーター・グラブは、実際には製鉄業者ではなく、建設業者でした。1745年に彼は、コンソーシアムのキュリー・アンド・カンパニーに製鉄所を25年間貸し出し、ウィルミントンに戻りました。コンソーシアムは操業を継続し、ピーターが1754年に死去した後、所有権は息子のカーティスとピーター・ジュニアに渡りました。兄弟は1765年に操業を引き継ぎ、1780年代後半までかなりうまく経営しました。カーティスはコーンウォール製鉄所を操業し、敷地内に住み、1773年頃には、現在でも敷地の隣に目立つように建つ邸宅の元々の19部屋を建築しました。ピーター・ジュニアはホープウェルで鍛冶場を経営し、製鉄所で生産された銑鉄をより価値の高い棒鉄に精錬しました。製鉄所は独立戦争の戦力の主要な供給元であり、ジョージ・ワシントンが操業を視察するために訪れたことがありました。カーティス・グラブの伝記に記されているように、グラブ家にとって残念なことに、1783年にカーティスが結婚した後、彼らは事業の支配権を維持できなくなりました。グラブ家の資産のほとんどは徐々にロバート・コールマンの手に渡り、1798年に頂点に達しました。コールマンの息子ウィリアムはコーンウォール・ファーネスのマネージャーに任命され、邸宅に住みました。1865年にコールマン家はそれを改築し、現在バッキンガム・マンションとして知られる29室の建物にしました。
鉄の法則
アメリカ植民地の歴史において、1750年に可決された鉄法は、植民地アメリカでの原材料（銑鉄を含む）の生産を奨励する一方で、その原材料から完成した鉄製品を製造することを制限するために制定されたイギリスの法律の一部でした。既存の製造工場は継続できましたが、特定の工程のための新しい工場は禁止されました。
ブルーマリー
コーンウォール製鉄所でピーター・グラブが建設した最初の炉は、塊鉄炉でした。グラブは 1737 年に、鉱石の市場価値をテストするためにこれを建設しました。これは、はるかに効率的で収益性の高い高炉の建設に投資することなく、市場をテストする経済的な方法でした。
ブルームリーは、基本的には鍛冶屋の炉床を拡大したものです。土、粘土、または石でできた耐熱壁を持つピットまたは煙突で構成されています。(コーンウォールでは砂岩が使用されました。) 底部近くでは、1 本以上の粘土パイプが側壁を通って入ります。これらのパイプは羽口と呼ばれ、自然通風またはふいごによる強制送風によって炉内に空気が入ります。ブルームリーの底部の開口部を使用してブルームを取り出すか、ブルームリーをひっくり返して底からブルームを取り出すことができます。
ブルーム工場を使用する前に行う最初のステップは、木炭と鉄鉱石の準備です。木炭は、精錬プロセスに必要なほぼ純粋な炭素燃料を生成するために木材を加熱して生成されます。鉱石は小さな破片に砕かれ、火で焼かれて鉱石の水分が除去されます。鉱石に含まれる大きな不純物は粉砕して除去できます。以前のブルームからのスラグには鉄分が多く含まれている可能性があるため、以前のブルームからのスラグを砕いて、新しい鉱石とともにブルーム工場にリサイクルできます。
操業中、鉄鉱石炉は木炭を燃やして予熱され、熱くなったら鉄鉱石と追加の木炭がほぼ 1 対 1 の比率で上部から投入されます。炉内では、木炭の不完全燃焼から生じる一酸化炭素が、鉱石中の酸化鉄を金属鉄に還元しますが、鉱石は溶けません。これにより、鉄鉱石の融点よりも低い温度で鉄鉱石炉を操業できます。鉄鉱石炉で望まれる製品は、炭素含有量が少なく、容易に鍛造できるほぼ純粋な鉄であるため、鉄が炭素を吸収して鍛造できなくなるのを防ぐために、温度と木炭と鉄鉱石の比率を注意深く制御する必要があります。また、鉱石重量の約 10% の石灰石を鉄鉱石炉に追加することもできます。これはフラックスとして機能し、不純物を取り除くのに役立ちます。
このようにして生成された鉄の小さな粒子は炉の底に落ち、互いに溶接されてスポンジ状の塊のブルームを形成します。炉の底には溶融スラグも溜まりますが、これは多くの場合、鉄鉱石由来のその他の不純物と混ざったケイ素、酸素、鉄の化合物であるファイアライトで構成されています。ブルームは非常に多孔質で、その隙間にはスラグが詰まっているため、後でブルームを再加熱し、ハンマーで叩いて溶融スラグを追い出す必要があります。このように処理された鉄は錬鉄と呼ばれ、その結果得られるほぼ純粋な鉄は錬鉄と呼ばれます。
高炉
1742 年、グラブは塊鉄炉を高さ 30 フィート (9.1 メートル) の木炭燃焼冷高炉に置き換えました。高炉は塊鉄炉よりも高温で燃焼し、鉱石から 溶融銑鉄(「木炭鉄」)を生成できました。
高炉は、不要なシリコンやその他の不純物が主生成物である溶融鉄よりも軽いという事実に頼っています。グラブの高炉は、耐火レンガで覆われた背の高い煙突のような構造で建てられました。木炭、石灰石、鉄鉱石(酸化鉄) が上部から注入され、空気が底部近くの羽口から吹き込まれました。その結果生じる「爆風」が木炭 (より現代的な高炉ではコークスや無煙炭も使用されます) の燃焼を促進し、酸化鉄を卑金属に還元する化学反応を引き起こし、それが高炉の底に沈みます。反応の正確な性質は次のとおりです。
より正確には、炉に吹き込まれた圧縮空気が燃料中の炭素と反応して一酸化炭素を生成し、それが次に酸化鉄と混合して化学反応を起こし、鉄と二酸化炭素を生成し、それが炉の上部から漏れ出します。反応サイクルの初めに、カウパーストーブからの予熱されたガスと空気を含む「風」とも呼ばれる熱風が、羽口から炉に吹き込まれます。風がコークスに点火し、ブドワール反応が起こります。
C + O 2 → CO 2
CO 2 + C → 2 CO
炉内の温度は通常約 1500 °C で、これは石灰石(炭酸カルシウム)を酸化カルシウムと追加の二酸化炭素に分解するのに十分です。
CaCO 3 → CaO + CO 2
酸化カルシウムは鉄中のさまざまな酸性不純物（特にシリカ）と反応し、鉄の上に浮かぶ ケイ酸カルシウム（Ca Si O 3）を含むスラグを形成します。
高炉で生産される銑鉄は、炭素含有量が約 4 ～ 5% と高く、非常に脆いため、ほとんどの用途には役立ちません。一部の銑鉄は鋳鉄製品の製造に使用され、多くの場合、鋳造所のキューポラで再溶解されます。
他の目的のためには、鉄を工具や建築材料として使用できるようにするために、炭素含有量を減らすためのさらなる処理が必要です。これにはさまざまなプロセスがあります。最も初期のプロセスは精錬炉で行われました。18世紀後半には、このプロセスは「ポッティングとスタンピング」に取って代わられ始めましたが、産業革命期の最も成功した新しいプロセスはパドリングでした。
現在では、銑鉄を入れた特殊な回転容器に高圧酸素のジェットを吹き込むことでこれを行っています。炭素の一部は一酸化炭素(CO) と二酸化炭素 (CO 2)に酸化されます。これにより、銑鉄内の不純物も酸化されます。容器を回転させ、処理された銑鉄を酸化された不純物から分離することができます。 19 世紀半ばより前は、高炉からの銑鉄は錬鉄(商業的に純粋な鉄) に加工されていました。その時代には、鋼が必要な場合、特に純粋な鉄をセメント炉で木炭とともに加熱して粗鋼(炭素含有量約 1～2%) を製造していました。これはるつぼ法を使用してさらに精製されることもありましたが、鋼は大規模に使用するには高価すぎました。しかし、 1850 年代後半にベッセマー法が導入され、その後他のプロセスが導入されると、鋼の生産量は劇的に増加しました。19 世紀後半までには、ほとんどの鉄が使用前に鋼に変換されるようになりました。
木炭
コーンウォール製鉄所の高炉は、火を絶やさず鉄を安定的に生産するために、大量の木炭を必要とした。木炭の製造はそれ自体が産業となった。広葉樹は伐採され、乾燥され、積み重ねられ、直径 30 ～ 40 フィート (9.1 ～ 12.2 メートル) の穴で焼かれた。炭鉱夫は煙突の周りに慎重に木を積み上げた。積み重ねられた木は葉や土で覆われ、中央で火がつけられた。炭鉱夫の 24 時間体制の注意深い監視の下、火は 10 ～ 14 日間くすぶったままにされた。炭鉱夫は、木が完全に燃え尽きることなく、木から水分、タール、その他の物質を追い出すのに十分な熱が発生するように注意した。木は、濡れて役に立たなくなるのを防ぐため、必要な直前まで炭化されなかった。木炭の需要は非常に大きく、コーンウォール製鉄所は木炭の製造に毎日 1 エーカーの木材を使用していた。[1]
炉で働く
炉は修理のために閉鎖されているときを除いて、1日24時間、週7日稼働していた。コーンウォール製鉄炉は、1週間に24トンの鉄を生産することができた。[要出典]大きな水車がふいごを動かしていた。木炭を積んだ荷車が、木炭を乾燥させておくための保護屋根の下の石炭納屋と炉の間を行き来した。他の荷車が鉱石を鉱山から丘の中腹にある炉の頂上まで運んだ。次に、労働者が手作業で木炭と鉱石を炉に運んだ。溝掘り人は炉の基部で作業した。彼らは冷却砂を掻き集め、溶けた銑鉄のための溝を掘った。次に、銑鉄の棒を屋外に積み上げた。作業環境は非常に過酷で、鋳造所内の温度は160 °F (71 °C) にも達した。
大規模で困難な製鉄と木炭の製造には、大規模で熟練した労働力が必要です。製鉄炉だけでも、12時間交代制で24時間体制で働く60人もの人が必要でした。製鉄所のサポートスタッフには、会社の事務員、大勢の御者、木こり、炭鉱夫、農夫、家事使用人が含まれていました。階級間の格差は大きく、労働者は小さな家に住み、低賃金で非常に重労働を強いられました。製鉄炉の所有者と監督者は、大勢の使用人を抱えた大邸宅に住んでいました。歴史家は、製鉄炉での生活を封建領の男爵 領での生活に例えています。
コーンウォール製鉄所には、自由労働者、年季奉公人、奴隷の 3 つのグループが働いていました。ペンシルバニアでは奴隷制度は合法でしたが、1780 年に奴隷の輸入が禁止されてから徐々に廃止されました。製鉄所の経営者は、年季奉公人のスタッフとかなりトラブルを抱えていました。これらの未熟練労働者は、ドイツ、イギリス、アイルランドから輸入されました。彼らの多くは、短期間コーンウォールで働き、最終的に逃げ出しました。
コールマンの遺産
ロバート・コールマン
ロバート・コールマンは、フィラデルフィアの公証人事務所の事務員からコーンウォール製鉄所の 簿記係に昇進し、ペンシルバニア州初の億万長者となった。[2]
コールマンは1764年にアイルランドからフィラデルフィアに着いた。事務員や簿記係として働いた後、1773年にノリスタウン近くのサルフォードフォージの賃借権を取得し、サルフォード溶鉱炉とエリザベス溶鉱炉で砲弾や砲弾を製造してすぐにかなりの利益を上げた。彼は次にその利益を使ってエリザベス溶鉱炉の3分の2の株式、コーンウォール溶鉱炉とアッパーおよびロウワーホープウェル溶鉱炉（似た名前のホープウェル溶鉱炉ではない）の株式、そしてスピードウェルフォージの所有権を購入した。すぐにコールマンはコールブルック溶鉱炉を建設し、エリザベス溶鉱炉の残りの部分を購入し、コーンウォール溶鉱炉と近くの鉱山の80％の所有権を獲得した。彼は事業買収とそこから得た利益によって、ペンシルバニア州史上初の億万長者となった。
ジョージ・ドーソン・コールマン
ジョージ・ドーソン・コールマンはロバート・コールマンの孫であり、ジェームズ・コールマンの息子でした。ジョージ・ドーソン・コールマンはフィラデルフィアのデボラ・ブラウンと結婚し、フランスに移住してヴィランドリー城を再興したアン・コールマン（夫のジョアキム・カルヴァロと共に）を含む数人の子供をもうけました。
ジョージ・ドーソン・コールマンは、弟のロバートとともにコールマン鉄鋼業の財産の大半を支配しました。ジョージはコーンウォールの鉱山の支配権をさらに強め、コークスの代わりに無煙炭を燃料とする製鉄炉の実験を行うことができました。また、鉄道の拡張にも投資し、従業員のために住宅、学校、教会を建設しました。彼は地域社会に深く愛され、ペンシルバニア州議会議員を何度か務めました。(コールマン家が建てた教会がいくつかこの地域に今も残っており、コールマン礼拝堂として知られています。)
ジョージは、コーンウォール製鉄炉の生産における多くの改善を監督しました。ふいごは「吹き桶」に置き換えられました。吹き桶は、ピストン駆動の空気ポンプと圧縮空気を保持し、その空気を炉に送り込む容器でした。水車は 1841 年に蒸気エンジンに置き換えられました。そして、炉の煙突は 1850 年代に再建されました。
コールマン家は 1848 年にコーンウォール製鉄炉の直接管理をジョン・レイノルズに引き継ぎ、ジョンはトーマス・B・コールマンの未成年の子供たちの後見人を務めました。レイノルズはウェストポイントの卒業生であるジョン・F・レイノルズの父親です。ジョン・フルトン・レイノルズは将軍に任命され、ゲティスバーグの戦いで戦死した最初の北軍将軍でした。父のレイノルズは 1853 年に亡くなるまで製鉄炉を管理しました。
ロバート・ハーバーシャム・コールマン
ロバート・ハーバーシャム・コールマンは、コールマン家の 4 代目であり最後の子孫です。彼は 1883 年に工場を閉鎖し、会社のために新しい工場を開設しました。1881 年に家業を引き継いだとき、コールマンの資産は約 700 万ドルでした。1889 年までに、彼の資産は 3000 万ドルと推定されました。1893 年までに、その資産は消え去りました。彼の家の 1 つであるコーンウォール ホールは、「アメリカの黄金時代におけるコーンウォール (ペンシルバニア州) の「王」の台頭、名声、没落の象徴」でした。
没落
コーンウォール製鉄所は1880 年代までに廃れました。ベッセマー法と平炉法による製鉄、木炭のコークスと無煙炭への切り替え、ミネソタ州スペリオル湖近くのアイアンレンジでの鉄鉱床の発見、ピッツバーグ、スティールトン、ベツレヘムの近代的な工場の建設により、コーンウォールでの鉄生産は終了しました。コーンウォール製鉄所は操業最後の 10 年間は利益を上げられなくなり、最後の所有者であるロバート ハーバーシャム コールマンは 1883 年 2 月 11 日に閉鎖しました。1932 年、製鉄所と付属の建物はマーガレット コールマン バッキンガムに譲渡され、その後修復されて一般に公開されています。
参照
参考文献
- シャロン・ハーンズ・シルバーマン。「過去からの衝撃：コーンウォールの鉄炉」。ペンシルバニア ヘリテージ マガジン。2007年2 月 14 日閲覧。 [リンク切れ ]
- 「Cornwall Furnace、USGS Lebanon (PA) Topo Map」。TopoQuest 。 2008年7月10日閲覧。
- HRシューベルト『イギリス鉄鋼産業の歴史』（1957年）。
- RF Tylecote、冶金学の歴史（1991年）。
- ゴードン・C・ポラード、「19世紀のブルーム生産における実験：ニューヨーク州アディロンダック山脈からの証拠」Historical Metallurgy 32(1) (1998)、33-40。
外部リンク
- コーンウォール鉄炉公式サイト
- コーンウォール鉄炉の写真
- 科学の補助：高炉で鉄が抽出される仕組み（高校生レベル）
- 高炉アニメーション
- 高炉の仕組みを図解で解説します。
- 高炉の先駆者
- 北米とヨーロッパにおける鉄鋼の製造と成形のあらゆる方法に関する広範な画像ギャラリー。ドイツ語と英語で提供されています。
- 高炉博物館 ラドヴェルク IV
- 高炉とカウパーストーブの概略図
- ironfurnaces.com - 歴史的な高炉の歴史と場所を保存するための無料ウィキ
- 鉄法に関する賛否両論の時代