Výroba oceli určené pro výrobu japonských mečů je poněkud opomíjená. Je to nejspíše proto, že legendy a mýty opředené kolem japonských mečů je vrhá do světla daleko větší pozornosti, než by asi mělo být. Nechci tím říct, že by se veřejnost neměla o tyto bezesporu dokonalé zbraně tolik zajímat, ale chci upozornit i na jiné, neméně náročné a zajímavé obory spojené s výrobou japonských mečů.

Je mnoho zájemců o kování čepelí těchto mečů, ale jen velmi málo lidí se zajímá o ostatní součásti, které k japonskému meči nedílně patří. Nyní nemám na mysli ty, kteří sbírají např. cuby, či jiné součástky. Myslím ty, kteří by se chtěli zabývat jejich výrobou. Tímto článkem chci podpořit ty z vás, kteří byste se chtěli zabývat tavením oceli. Pokud někdo z vás se bude chtít zabývat výrobou ozdob, mohu mu také poskytnout cenné rady, ale tento článek, jak jsem již předeslal, chci zasvětit tavbě oceli.

Japonci jsou přesvědčeni, že jedině oni dokáží vyrobit tak zvláštní ocel, která se nedá vyrobit nikde jinde na světě. Není to pravda. Jde jen o to, jak čisté suroviny se při tavbě použijí. Japonci mají to štěstí, že se v Japonsku vyskytuje velmi čistá ruda. A na ní záleží nejvíce. Protože se vyskytuje ve formě černého písku, říkají jí satetsu (železný písek). Jde o malé granulky čistého oxidu železa (magnetit), který stačí jen přetřídit magnetem a hned se dá použít k tavení.

Japonští mečíři mají oproti nám, evropským, výhodu udržené tradice a navíc, japonská vláda tuto výrobu oceli pro mečířství podporuje. Jedná se o výrobu v obrovské tavící peci zvané tatara, kterou provozuje vládní organizace NBTHK. Tatara však pravděpodobně není japonský vynález. Nejspíše se do Japonska dostala z Koreje.

Jde o pec obdélníkového půdorysu, o rozměrech 3 x 1,2 m a výšce až 1,5 m. Nístěj je poněkud zúžena a nad ní je umístěno 20 dyzen po obou stranách. Do této pece se během několika dní tavby nasází asi 13 tun dřevěného uhlí a 8 tun železné rudy. Výsledná lupa (kera) váží kolem 2 tun. Většina mečířů v Japonsku si však ocel vyrábí doma v malých šachtových pecích, jaké známe z historie i v Evropě. A o takové výrobě chci na tomto místě hovořit.

Nejprve o rozdílu mezi průmyslovou a tradiční výrobou.

Při průmyslové výrobě oceli se do pece ohromných rozměrů (vysoká pec) vsází palivo – koks, který obsahuje mnoho síry a fosforu. Pro hutnění je však ideální, protože má velkou výhřevnost. Dále se do vysoké pece vsází upravená ruda a struskotvorné přísady. Vháněním předehřátého vzduchu se v peci dosahuje vysokých teplot, za kterých se ruda redukuje na železo. Ovšem při tak vysokých teplotách nevznikne ocel, ale tzv. surové železo, které není kujné. Aby se přeměnilo v kujné železo, musí se zkujnit tím, že se přebytečný uhlík a nežádoucí příměsi spalují vháněním kyslíku. Teprve potom se jedná o kujnou ocel. Pro tento složitý proces se ujal odborný termín výroba oceli nepřímou metodou. Nutno ještě dodat, že se do oceli z paliva a surovin za vysokých teplot dostane velké množství nežádoucích příměsí (síra, fosfor, mangan, křemík atd.), které se nikdy nepodaří bezezbytku odstranit.

Při tradiční výrobě se postupuje trochu jinak. Do tavící pece o výšce kolem jednoho metru a vnitřním prostoru 20 – 30 cm se sází jako palivo dřevěné uhlí a tříděná ruda. Vháněný vzduch uvnitř pece vytvoří žár „jen“ asi 1400 - 1500ºC. To stačí na redukci železa, ale již nedostačuje na redukci jiných prvků. Ty odchází v podobě strusky. Za těchto teplot vzniká rovnou kujná ocel, která je ovšem jen polotekutá a stéká se na dně pece do tzv. lupy. Ta obsahuje i strusku a uhlíky. Proto že zde vzniká rovnou ocel, mluvíme o metodě výroby přímou redukcí. Tolik strohá teorie.

Pro jednoduchost zde budu jmenovat tuto technologii jako tradiční výrobu, protože se jedná o původní starou technologii a vyrobenou ocel budu nazývat železo nebo lupa. Ocelí budu nazývat materiál, který obsahuje vyšší obsah uhlíku (0,8 – 1,5 % C).

Než se hutník pustí do tavby, musí si zajistit několik surovin. V první řadě žáruvzdornou hlínu. Tu je možno nalézt na různých lokalitách po celé republice. Jde o jílovitou zeminu, většinou

světlé až bílé barvy (kaolín). Nemusí to být ale čistý kaolín. Můžeme ji použít na stavbu celé pece, nebo jen na výmaz vnitřku pece. Pokud si chceme urychlit práci, koupíme větší množství žáruvzdorných šamotových cihel. Hlínu budeme potřebovat i na zdění, pokud použijeme cihel. Také bude potřeba křemičitý písek. Jde také o žáruvzdorný materiál a je dobré jej namíchat s hlínou, aby nepraskala při vysychání. Poměr může být podle potřeby až 1:1.

Další surovinou je palivo. Z vlastních zkušeností vím, že jediné dřevěné uhlí, které je možné použít, je ze dřeva jehličnatých stromů. Nejlépe borovice. Například dub, ze kterého se tradičně uhlí připravuje, obsahuje větší množství fosforu a síry. Proto není na výrobu japonských mečů vhodné, i když je běžně k sehnání. Na jednu tavbu je zapotřebí 50 – 80 kg uhlí. To záleží na velikosti pece a typu rudy.

Poslední surovinou je vhodná ruda a její úprava (viz. Železné rudy).

Je celkem lhostejné jaký tvar má tavící pec. Existuje mnoho typů, ale nejčastěji se používala šachtová pec. Tato pec se používala po celém světě a to pro její jednoduchost. Jde o jakýsi komín kruhového, nebo hranatého půdorysu, kde ve spodní části je nístěj, nad ní je umístěna dyzna kudy se vhání do pece vzduch. V těchto místech se často ponechává otvor pro vytažení lupy (pak se dá pec použít opakovaně). Tento otvor se těsně před tavbou zazdí, nebo se v minulých dobách dělaly do těchto otvorů speciální dyznové cihly. Dále jde vzhůru komín zvaný šachta, do které se sází suroviny a odchází tudy spaliny. Tyto pece mohou mít někdy tzv. rozšířenou nístěj. Takže spodní část je někdy značně rozšířena. Také jsou někdy tyto pece buď celé, nebo z části zapuštěny do jílového terénu (ve svahu). To má výhodu velké tepelné izolace a tudíž úspory paliva (pzor však na vlhkost).

Pokud má být pec vystavěna z hlíny, je třeba připravit velké množství promíšené hlíny s křemičitým pískem. Tato směs nesmí obsahovat zbytečné množství vody. Hlína se musí spojovat, ale nesmí se mazat. Pec se staví postupně, asi po třetinách a pokaždé se musí daná část vysoušet. To je nejlepší tak, že v peci rozděláme menší oheň. Samotné stavění je nejlépe provádět tak, že z hlíny uplácáme jakési cihly vhodné velikosti a ty pak stavíme na sebe do žádaného tvaru.

Pokud stavíme ze šamotových cihel, naše možnosti jsou omezeny rozměry a tvarem. Z cihel se snadno staví hranaté tvary, proto bude pec čtyřhranného půdorysu. Stavba probíhá velmi rychle a nemusí se v průběhu stavby vysoušet. Je ale nutné ji přinejmenším do poloviny vymazat žáruvzdornou hlínou. Do výmazové hlíny je možné přimíchat dřevouhelný prach, který zbude ze třídění uhlí a ještě křemičitý písek.

Po postavení pece je ale vejmi důležité důkladné vysušení a předehřátí několikahodinovým pálením dobrého dřeva bez hřebíků a jiných nečistot. Dyznu (žáruvzdorná trubka o vnitřním průměru 2 – 3,5 cm) zapracujeme buď hned při stavbě, nebo v případě ponechání otvoru k vyjímání lupy, až před vlastní tavbou. V tom případě musíme alespoň chvíli ještě vysoušet. Vysoušení je nutné proto, že voda obsažená ve stavebním materiálu velmi zhoršuje izolační schopnosti a tudíž snižuje teplotu uvnitř pece.

Během vysoušení pece je dobré si připravit uhlí. Nejde je použít tak, jak jste je zakoupili. Většinou obsahuje velké kusy a naopak prach. Je dobré je kalibrovat přesíváním přes síta vhodné velikosti. Nejlepší velikost je kolem 2 – 5 cm. To si každý musí sám vyzkoušet. Velké kusy se sekají ostrým sekáčkem (například na maso). To co je jemnější, je odpad a pokud oddělíte prach od hrubších částí (1 – 2 cm), můžete jej použít k pražení rudy.

Pokud je pec vysušená, je připravené dostatečné množství uhlí a rudy, může se přistoupit k vlastní tavbě. Jestliže je již pec uzavřená včetně dyzny a pečlivě vymazané všechny spáry, připojíme k dyzně měch (v tom případě musíte být nejméně dva) a nebo elektrický větrák vhodného výkonu. Vysavač upravený tak aby foukal většinou nestačí, ale je to třeba vyzkoušet. Vhodný je větrák z kovářské výhně, nebo výkonnější turbína z velkého kotle, nebo vzduchotechniky. Pro připojení je vhodné na diznu přidělat kousek ocelové trubky a teprve na ni hadici (např. z vysavače). Celou dobu dbejte na to, aby hadice kolem dyzny neprofukovala. Jistě v peci z vysoušení zůstal oheň, nebo žhavé uhlí. Začneme do pece dmýchat a hned na to začneme do pece vsázet uhlí. Množství vzduchu upravíme. Ze začátku není nutné tolik dmýchat. Po naplnění pece až po okraj začneme dmýchat víc, podle potřeby. Pec se musí dokonale předehřát.

Ruda vsázku ochlazuje a proto ji lze sázet až tehdy, je-li uhlí rozžhaveno až k vršku pece. V tu dobu je již nad pecí oheň. Vsázky a vůbec celý proces je dobré zaznamenávat. Protože je důležitý poměr mezi vsázeným uhlím a rudou a rytmus jejich vsázení. V případě neúspěchu máte možnost změnit některou z veličin a tím se dopracovat k dobrému výsledku. Budete tedy potřebovat buď váhu, nebo nějaké odměrné nádoby.

Po rozehřátí pece lze tedy vsázet rudu, kterou vždy hned zasypeme uhlím. Sázka postupně klesá. Děje se tak v pravidelných intervalech, pokud ovšem pec pracuje správně. Nepravidelnost sázky je signál, že něco není v pořádku. Může být ucpaná dyzna, špatný poměr uhlí a rudy, špatná teplota, velké množství strusky v peci atd. Jen zkušenost a cit vám napoví, v čem je chyba. Tavba může trvat od počátku sázení až po vytažení lupy 4 – 8 hodin. Během tavby by se měla alespoň dvakrát odpíchnout struska. Ta je při redukci velmi důležitá. Pokud je přítomná, dá se říci, že probíhá tavba dobře, je to indikátor dostatečně vysoké teploty. Je totiž důležitá pro ochranu vznikajícího železa. Nadměrné množství v peci je ale na závadu, protože nepustí uhlí do míst největšího žáru a tak by se mohlo sát, že se pec ochladí. Struska se odpichuje kousek pod spodním okrajem dyzny, nejlépe na protější straně. Ve vhodném místě se udělá malý otvor dovnitř pece. Někdy se musí otvor několikrát prošťouchávat, aby struska začala týct. Struska by měla být velmi tekutá a po vychladnutí černá. Pokud málo teče, musíme trochu zvýšit teplotu větším dmýcháním, nebo upravením poměru ruda: uhlí.

Po spotřebování připraveného množství rudy ještě nějakou dobu dmýcháme, aby se mohla zredukovat i poslední vsázka. Může to být i do téměř úplného vyhoření. Potom pec otevřeme, nebo rozbouráme a vyndá se lupa železným sochorem. Ta se může hned začít kovat opatrnými údery, aby se odstranila struska. Kovat se musí kolem dokola, aby se lupa nerozpadla.

Je spousta faktorů, které ovlivňují výsledek tavby. Je třeba sladit množství vháněného vzduchu, paliva a rudy. Kromě toho tavbu ovlivňuje typ, kvalita a velikost rudy, kvalita a velikost uhlí, tvar a materiál pece, počasí atd.

Pro své potřeby je vhodné mít pořád jednu jedinou pec stejných rozměrů. Jen výška se může měnit. Typ, nebo rozměry pece můžete změnit až po mnoha neúspěšných tavbách, pokud se tavba nedá ovlivnit jinými vlivy. Obecně se dá ovšem říci, že se dá úspěšně vytavit téměř v jakékoli peci.

Základní činitelé jsou:
- množství vzduchu. Tlak, který žene vzduch dyznou musí být poměrně velký. Je třeba to vyzkoušet.
- o uhlí jsem již hovořil.
- ruda asi nevíce ovlivňuje úspěšnost. Pokud je ruda lehce tavitelná (limonit, hematit) a neobsahuje těžce tavitelné přísady (především křemen) je poměr vůči uhlí 1:1,3. Pokud proběhne tavba dobře a úspěšně, může se poměr uhlí snížit až na 1:1. Je to nutné vyzkoušet. Při hůře tavitelné rudě (magnetit) je třeba poměr upravit na 1:2 a víc. Velikost rudy by měla být korigována v rozměrech 0,1 – 1 cm. Jemnější není na závadu, ale velmi jemná ruda je vynášena tlakem plynů ven z pece. Takováto ruda se musí něčím spojovat do větších kousků, ale to nese jisté problémy. Větší kusy se naopak hůře nažhaví a taví a tím se zhoršuje redukovatelnost. V archeologických zprávách se udává, že staří hutníci používali velikost 3 – 4 cm. Podle mě jde o skreslenou informaci protože je odvozená ze strohých (spíše výjimečných) nálezů pohozené rudy v místě nálezu hutě. Může se jednat o odstraněný kus nevhodné velikosti, či ztracený a neupravený. Japonská ruda satetsu je velmi jemná (1 – 2 mm) a je používána do dnes bez úprav.
- výška pece. Obecně lze říci, že čím vyšší je pec, tím je snazší dmýchání. Čím vyšší je pec, tím je větší tah a to usnadňuje dmýchání, tím se zvyšuje teplota. Také se zvětšuje dráha, kterou musí ruda urazit a tím se prodlužuje doba ohřevu a redukce.