コーンウォール鉄炉
コーンウォール鉄炉 | |
 コーンウォール製鉄炉の本館 | |
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| 位置 | ペンシルベニア州コーンウォール、レクスモント通りとボイド通り |
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| 座標 | 北緯40度16分14秒 西経76度24分22秒 / 北緯40.27056度、西経76.40611度 / 40.27056; -76.40611 |
| エリア | 175エーカー（71ヘクタール） |
| 建設された | 1742年、1883年閉鎖 （1742年） （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る国定歴史建造物です。この炉は 1742 年から 1883 年に閉鎖されるまで、ペンシルベニア州の主要な鉄生産地でした。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、西半球で元のプランテーション内にそ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、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 基のスリッター工場、2 基の厚板工場、および 1 基の線材工場が稼働していました。
コーンウォール製錬所の溶鉱炉は、技術的に二段階を経て発展しました。ピーター・グラブは1702年頃デラウェア州に生まれ、1734年に現在のレバノン郡に定住しました。彼は磁鉄鉱に富む約300エーカー（ 1.2平方キロメートル）の土地を購入しました。グラブはまた、自分の土地には鉄生産に必要な他の天然資源があることにも気づきました。具体的には、木炭生産のための広大な森林、ふいごを動かすための流水、そして製錬炉にフラックスを加えるために必要な豊富な石灰岩です。コーンウォールの磁鉄鉱が彼の土地のすぐ近く、あるいは地表にあったという事実は、グラブの計画をさらに後押ししました。彼は鉄事業への進出を決意し、鉄の「プランテーション」建設に着手しました。こうした鉄生産の中心地は、通常、開墾が激しい農地から遠く離れた、ペンシルベニア州の尾根と谷の地域に位置していました。グラブは溶鉱炉を建設し、最初は塊鉄炉、後にはより近代的な木炭燃料の高炉、そして作業員の住居となるための支援施設と製鉄所村を建設した。彼は事業所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移住してきたことに由来する。コーンウォール製鉄所は、 13植民地の農業中心の経済に非常に適合していた。鉄は道具、釘、武器の原料として必要だった。イギリスの公式政策は植民地での製造業を好ましく思っていなかったが、イギリスはもはや自国のニーズを満たす鉄を生産することができず、ましてや植民地の人々の需要を満たすことは不可能だった。実際、イギリスはスウェーデンからの鉄輸入に依存するようになっていた。
ピーター・グラブは、本当の製鉄業者ではなく、建築業者でした。1745年、彼は製鉄所をコンソーシアムのカリー・アンド・カンパニーに25年間リースし、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、その場所に居住していました。1773年頃、彼は現在も敷地の隣に目立つように建つ邸宅の最初の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ていました。製鉄所は独立戦争活動の主要な供給源であり、ジョージ・ワシントンがかつて操業を視察に訪れたことがあります。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、彼らは事業の管理権を維持できなかった。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年に頂点に達した。コールマンの息子ウィリアムはコーンウォール製鉄所の支配人に任命され、邸宅に住んでいた。1865年、コールマン家はそれを今日バッキンガム邸として知られる29室の建物に改築した。
鉄の法則
アメリカ植民地史において、1750年に制定された鉄法は、植民地アメリカにおける原材料（銑鉄を含む）の生産を奨励する一方で、それらから完成鉄製品を製造することを制限することを目的とし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規の工場建設は禁止されました。
ブルーマリー
コーンウォール製鉄所でピーター・グラブが最初に建設した溶鉱炉は、塊鉱炉でした。グラブは1737年、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、市場をテストするための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張したものです。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ていました）。底部付近では、1本または複数の粘土製のパイプが側壁から入ります。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にある開口部からブルームを取り除くか、ブルームリーをひっくり返して底からブルームを取り除くことができます。
ブルーム工場を使用する前にまず行うべきステップは、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、木材を加熱することで生成されます。鉄鉱石は細かく砕かれ、火で焼かれて水分が除去されます。鉄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粉砕し、新しい鉄鉱石と共にブルーム工場にリサイクルすることができます。
操業中、鉄鉱石炉は木炭を燃やして予熱され、温まったら鉄鉱石と追加の木炭がほぼ 1:1 の比率で上部から投入されます。炉内では、木炭の不完全燃焼で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。鉄鉱石炉で目指すのは、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不能にならないように、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加えることもできます。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沈み、互いに溶け合ってスポンジ状の塊（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。スラグは多くの場合、鉄鉱石由来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、隙間にはスラグが詰まっているため、ブルームは後で再加熱し、ハンマーで叩いて溶融スラグを排出する必要があります。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。この高炉は塊鉄炉よりも高温で燃焼し、鉱石から 溶融銑鉄（「炭鉄」）を取り出すことができました。
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を利用しています。グラブの高炉は、耐火レンガで覆われた高い煙突のような構造で建設されました。上部から木炭、石灰石、鉄鉱石（酸化鉄）が投入され、底部近くの羽口から空気が吹き込まれました。その結果生じる「高風」は木炭（より近代的な高炉ではコークスや無煙炭が使用される）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、炉の底に沈みます。この反応の正確な性質は次のとおりです。
より正確には、炉内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ます。一酸化炭素は酸化鉄と混合し、化学反応を起こして鉄と二酸化炭素を生成します。二酸化炭素は炉の上部から漏れ出します。反応サイクルの初めには、カウパー炉から予熱されたガスと空気を含む熱風（「風」とも呼ばれます）が羽口から炉内に吹き込まれます。この風によってコークスが点火され、ブドゥア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 で稼働し、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4～5%と高く、非常に脆いため、ほとんどの用途には適していません。銑鉄の一部は鋳鉄製品の製造に使用され、多くの場合、鋳造工場のキューポラで再溶解されます。
他の用途では、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更なる処理が必要です。この処理には様々な方法がありました。最も初期の処理は精錬炉で行われました。18世紀後半には、この方法は「ポッティング・アンド・スタンピング」に取って代わられ始めましたが、産業革命期に最も成功した新しい処理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を噴射する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 (CO2 )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、処理済みの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 世紀中ごろまでは、高炉からの銑鉄は錬鉄、つまり商業的に純粋な鉄に加工されていました。当時、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することもできましたが、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、鋼の生産量は飛躍的に増加しました。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ていました。
木炭
コーンウォール製鉄所の高炉は、火を絶やさず安定した鉄生産を行うために、膨大な量の木炭を必要としました。木炭の製造はそれ自体が一つの産業となりました。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）の坑道で焼かれました。炭鉱夫は煙突の周りに慎重に木材を積み上げました。積み重ねられた木材は葉や土で覆われ、中央で火がつけられました。炭鉱夫の24時間体制の厳重な監視の下、火は10～14日間くすぶり続けました。炭鉱夫たちは、木材が完全に燃え尽きることなく、水分、タール、その他の物質を排出するのに十分な熱量が発生するように細心の注意を払いました。木材は、湿気で使い物にならなくなるのを防ぐため、必要な直前まで炭化されませんでした。木炭の需要は非常に高く、コーンウォール製鉄所は毎日1エーカー（約4.6ヘクタール）の木材を木炭の製造に使用しました。[1]
炉での作業
炉は修理のための閉鎖時を除いて、1日24時間、週7日間稼働していました。コーンウォール鉄炉は、1週間に24トンの鉄を生産することができました。大きな水車がふいごを動かしていました。木炭を積んだ荷車が、木炭を乾燥状態に保つために設計された保護屋根の下の石炭納屋と炉の間を行き来しました。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びました。次に、作業員が手作業で木炭と鉱石を炉に運びました。炉底では、溝掘り人が作業しました。彼らは冷却砂を掻き集め、溶けた銑鉄のための溝を掘りました。次に、彼らは銑鉄の棒を屋外に積み上げました。作業環境は非常に過酷で、鋳造室内の温度は160 °F (71 °C) にも達しました。
大規模かつ困難な製鉄・木炭製造には、大規模で熟練した労働力が必要でした。溶鉱炉だけでも、12時間交代制で昼夜を問わず働く60人もの労働者が必要でした。製鉄所の補助スタッフには、会社の事務員、多数の御者、木こり、炭鉱夫、農民、そして家事使用人が含まれていました。階級間の格差は大きく、労働者は狭い家に住み、低賃金で非常に重労働を強いられました。溶鉱炉の所有者と監督者は、かなりの数の使用人を雇った大邸宅に住んでいました。歴史家たちは、溶鉱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、そして奴隷という3つのグループが働いていました。ペンシルベニア州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以降、徐々に廃止されていきました。製鉄所の経営陣は、年季奉公人の労働者たちを相手にかなりの苦労を強いられました。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ていました。彼らの多くはコーンウォールで短期間働いた後、最終的に逃亡しました。
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になった。 [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到着した。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・フォージの借地権を取得し、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、アッパー・ホープウェル溶鉱炉とロウワー・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。間もなく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。彼の事業買収とそこから得た利益により、彼はペンシルバニア州史上初の百万長者となった。
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出身のデボラ・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、弟のロバートと共にコールマン鉄鋼業の財産の大部分を支配しました。ジョージはコーンウォールの鉱山の経営権を強化し、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。彼は地域社会から深く愛され、ペンシルベニア州議会議員を複数回務めました。（コールマン家によって建てられた教会がいくつか今もこの地域に残っており、コールマン・チャペル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いて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容器で構成され、圧縮空気を溜めて炉内に送り込みました。水車は1841年に蒸気機関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、コーンウォール製鉄炉の直接管理をジョン・レイノルズに委ねました。レイノルズはトーマス・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卒業生のジョン・F・レイノルズの父です。ジョン・フルトン・レイノルズは将軍に任官し、ゲティスバーグの戦いで北軍初の将軍として戦死しました。父のレイノルズは1853年に亡くなるまで製鉄炉の管理を続けました。
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代目にして最後の後継者でした。彼は1883年に工場を閉鎖し、会社のために新たな工場を開設しました。1881年に家業を継いだ時点で、コールマンの資産は約700万ドルでした。1889年には、彼の資産は3000万ドルと推定されました。1893年までに、その財産は消え去りました。彼の邸宅の一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（ペンシルベニア州）の『王』の隆盛、名声、そして没落の象徴」でした。
没落
コーンウォール製鉄所は1880年代までに時代遅れとなった。ベッセマー法と平炉法による製鉄、木炭から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郊のアイアンレンジにおける鉄鉱床の発見、ピッツバーグ、スティールトン、ベツレヘムにおける近代的な工場の建設により、コーンウォールにおける鉄生産は終焉を迎えた。コーンウォール製鉄所は操業終了までの10年間は利益を上げなくなり、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日に操業を停止した。1932年、製鉄所と付属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、その後修復され一般公開されている。
参照
参考文献
- ^ 「国家歴史登録財情報システム」 .国家歴史登録財.国立公園局. 2010年7月9日.
- ^ 「PHMC Historical Markers」 . Historical Markers Database . Pennsylvania Historical & Museum Commission. 2013年12月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年12月20日閲覧。
- ^ 「コーンウォール製鉄炉」。国定歴史建造物概要リスト。国立公園局。2012年10月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2008年7月2日閲覧。
- シャロン・ハーネス・シルバーマン. 「過去からの衝撃：コーンウォールの製鉄炉」 . ペンシルバニア・ヘリテージ・マガジン. 2007年2月14日閲覧.
- 「コーンウォール・ファーネス、USGSレバノン（ペンシルベニア州）地形図」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、「冶金の歴史」（1991年）。
- ゴードン・C・ポラード、「19世紀のブルーム生産の実験：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
