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... auf dem Blog der LWL-Archäologie für Westfalen. Mit unseren Beiträgen informieren wir über unsere Arbeit, über die aktuellsten Ausgrabungen und neuesten Erkenntnisse aus allen Regionen Westfalens und allen Fachgebieten.
 
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Feuer! Mehrere Meter hoch schlugen die Flammen aus der Gichtöffnung des Verhüttungsofens. - Foto: Altertumskommission für Westfalen/Leo Klinke

Achtung Experiment – Teil 8

Bericht zu zwei Ofenreisen eines keltischen Verhüttungsofens des Siegerlandes

Nach einer arbeitsreichen Woche zwischen dem 19. und 27. August im LWL-Freilichtmuseum Hagen freut sich das Team über erfolgreiche Resultate des Verhüttungsexprimentes in einem Nachbau eines keltischen Verhüttungsofens (Rennofen), wie er vor über 2000 Jahren im Siegerland benutzt wurde. Diese Woche bildete nicht nur den Höhepunkt des bereits fünf Monate dauernden archäologischen Experimentes sondern liefert eine kleine  wissenschaftliche Sensation: Noch nie gelang zuvor die Verhüttung von Erz zu Eisen in einem befundgetreuen Nachbau dieser größten Rennöfen ihrer Epoche in Europa – bis jetzt! Die Forschungskooperation aus LWL-Archäologie für Westfalen, Deutschem Bergbau-Museum Bochum, LWL-Freilichtmuseum Hagen, Ruhr-Universität Bochum und Römisch-Germanischen Zentralmuseum Mainz hatte dafür seit April den Ofen gebaut und nach umfangreichen analytischen Vorbereitung am 20. August in Betrieb genommen (sie die älteren Blog-Beiträge).

Genauso wie für die Forscher der Vergangenheit, die Verhüttungsexperimente mit Nachbauten Siegerländer Rennöfen wagten, stellte für die Forschungskooperation die Birnenform und das große Volumen des Ofens eine große technische Herausforderung dar. Wie kann es gelingen, in einem derart großen Ofen die nötigen Verhüttungstemperaturen von 1000 - 1100°C bei sauerstoffarmer Atmosphäre zu erzielen und vor allem: stundenlang konstant zu halten? Da archäologisch Düsen im oberen Drittel des Ofens nachgewiesen wurden, war den Forschern klar, dass dort die Verhüttung des Erzes stattfinden muss. Doch wofür wird dann der übrige Innenraum benötigt?

In der Vergangenheit „löste“ man diese Problematik, indem archäologisch nicht nachgewiesene Elemente zubaute oder wegließ, das Volumen der Experimentöfen erheblich verkleinerte oder die Birnenform ignorierte. Andere Experimente verwendeten wiederum archäologisch nicht belegte Baumaterialien oder verwendeten gar moderne Zuschläge und Gas als Brennstoff. Einzig bei den erheblich kleineren, aber birnenförmigen Vorläuferöfen der älteren Eisenzeit im Nordschwarzwald erreichte Dr. Guntram Gassmann (Landesamt für Denkmalpflege Baden-Württemberg) im archäologischen Experiment ein positives Verhüttungsergebnis – diese Ergebnisse sind jedoch für die Siegerländer Öfen aufgrund des Größenunterschieds und wegen Bauartunterschiede nicht anwendbar.

Bei anderen Rennofenexperimenten wurde zudem als Brennmaterial Holzkohle verwendet: Der Kohlenstoff löst in der Ofenatmosphäre Sauerstoff aus dem Erz, welches als Kohlenmonoxid oder -dioxid aus dem Ofen als Gas entweicht. Da aber für das eisenzeitliche Siegerland keine Meiler zur Holzkohlenherstellung nachgewiesen sind, testeten die Forschungspartner den Rennofen selbst als Meiler: Holzscheite wurden dicht bis über Düsenniveau geschichtet und anschließend verkohlt. Zwölf Stunden später wurde dann die Temperatur durch Einsatz von Gebläsen gesteigert und durch Einfüllen von Brennholz sowie Erz die Verhüttung eingeleitet. In den frühen Morgenstunden, als die Gebläse bereits abgeschaltet waren, stellte sich heraus, dass trotzdem im glühenden Holzkohlenpaket Verhüttungstemperaturen messbar waren. Deswegen wurde die Verhüttung ohne Gebläse fortgesetzt und neues Erz bis zum Nachmittag eingefüllt.

Das Resultat am nächsten Tag war nicht nur viel Schlacke sondern auch wenig Stahl (Luppe). Die Freude darüber war groß, denn sie bewies, dass offensichtlich der Experimentaufbau die eisenzeitliche Prozessführung in Teilen rekonstruieren konnte. Da aber die Schlacke als Verhüttungsergebnis deutlich überwog und zudem in der Schlacke sehr viel unverhüttetes Eisenerz eingebettet war, lieferte das Experiment das Ergebnis, dass offensichtlich in zu kleinen Bereichen des Ofens optimale Verhüttungsbedingungen ausreichend lange bestanden. Der Großteil der Schlacken hatte sich als Klotz an der Ofensohle an der Öffnung zum Schürkanal gebildet, wo im Gegensatz zu den Ofendüsen geringere Temperaturen vorherrschten.

Blick durch eine Ofendüse: Das dunklere Material, dass links unten sichtbar ist, ist ein Schlackenklotz, der innen anhaftet. - Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/Manuel Zeiler

Bereits am nächsten Tag starteten wir den zweiten Verhüttungsdurchlauf. Diesen koordinierte  maßgeblich der Schmied Stefan Roth. Er zählt zu den wenigen Schmieden im deutschsprachigen Raum, die sich auf antike Schmiedetechniken spezialisiert haben und zudem Stahl regelmäßig durch Verhüttung in kleinen Schachtöfen selbst produziert.

Auf die Erfahrungen des ersten Experiments bauend, wurde zunächst das Brennmaterial verkleinert, damit eine kompaktere glühende Brennstofffüllung realisierbar wurde, die sich besser im Ofen verteilen kann. Tagelang sägten und hackten die Archäologen die Scheite zu Kleinholz. Dieses wurde dann allmählich in den Ofen gefüllt. Da in ihm seit dem Ende des ersten Experimentes die Glut nicht ausgegangen war, begann schnell der Brand. Nun wurden 12 Stunden fast im Minutentakt wannenweise Kleinholz zugeführt. Gegen 22:30 Uhr stellten die Forscher allerdings fest, dass trotz des enormen Holzverbrauchs der Ofen schon wieder nicht auf Wunschtemperatur kam. Daher wurde der bis dahin offene Schürkanal ver- und die Gebläse angeschlossen. Bereits nach einer halben Stunde war es dann endlich soweit: Der Ofen war bis knapp unter die Gicht mit einem hell glühenden Brennstoffpaket gefüllt und strahlte eine enorme Hitze ab. Der Schmied erkannte die gleiche Glühfarbe wie bei seiner Rennfeuerverhüttung, füllte den Ofen komplett mit Holz und streute darüber zwei Handvoll Erzsand – die Verhüttung begann. Alle paar Minuten sackte das Brenngut ca. 20 cm ab, worauf immer der Ofen wieder gefüllt wurde und Erz zugegeben wurde. Zudem mussten zahlreiche Risse der Ofenwand geflickt werden, die durch den enormen Innendruck entstanden. Erst am Morgen des nächsten Tages wurde die Verhüttung beendet und die langwierige Abkühlungsphase des Ofens begann.

Am Sonntag, den 27. August, war es endlich möglich, den Ofen auszuräumen. Die hohen Temperaturen an den Düsen hatten dazu geführt, dass dort die Ofenwand innen deformiert wurde und Schlackenklötze unterhalb der Düsenöffnungen anhafteten. Dieses Bild entspricht dem archäologischen Befund. Die Klötze wurden herausgebrochen und auf Luppe geprüft: Fehlanzeige! Demgegenüber hatte sich erneut an der Ofensohle am Übergang zum Schürkanal ein massiver Schlackenklotz gebildet (auch dies ist archäologisch belegt), der derzeit geteilt und archäometallurgisch auf Luppe untersucht wird. Im zweiten Versuch zeigte sich somit erneut, dass dem Schürkanal eine weit wichtigere Bedeutung für die Prozessführung zukommt, als angenommen. Darüber hinaus zeigte auch der zweite Versuch, dass zwei archäologische Experimente mit dieser komplexen Brennanlage nicht ausreichen, jahrhundertelange Erfahrung der keltischen Hüttenleute zu rekonstruieren. Die abschließenden Verfahrensabläufe waren nicht optimal und erbrachten keine zentnerschwere Luppe, wie es zur Eisenzeit im Siegerland möglich war.

… fand das archäologische Experiment große Aufmerksamkeit in den regionalen Medien. - Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/Manuel Zeiler

Nun schlägt die Stunde der Analytik: Das schon jetzt über 250 Gigabyte fassende Datenkonvolut aus Temperaturmessungen, Abgasmessungen, Holzkohleuntersuchungen, Fotos, Videos, Klimamessungen, Protokolle und ersten archäometallurgischen Untersuchungen wird weiter anwachsen und in eine gemeinsame Betrachtung der Prozessabläufe beider Verhüttungsvorgänge münden. Die detaillierte Beschreibung der Vorgänge im Ofen als Reaktion der Prozessführung wird wesentlich zum Verständnis beitragen und sicher Hypothesen liefern, wie der Verhüttungsprozess erfolgreicher abgelaufen sein könnte.

Der Ofen ist aus – Teile des Projektteam am letzten Experimenttag. - Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/Manuel Zeiler

Insgesamt können wir stolz sein, dieses einzigartige Mammutprojekt realisiert zu haben, dass bereits jetzt grundlegende neue Erkenntnisse zur Montanlandschaft Siegerland erbrachte und weiter bringen wird. Allen Kollegen des Projektteams, die sich teilweise die Nächte um die Ohren schlugen sowie den Kollegen der LWL-Archäologie für Westfalen und besonders denen des LWL-Freilichtmuseums Hagen gilt ein herzlicher Dank!

Manuel Zeiler