1 - Vrije Universiteit Brussel

Comments

Transcription

1 - Vrije Universiteit Brussel
IJzer en Staal: van smeden tot gieten...
M. de Bouw, I. Wouters
IJzer en staal worden reeds meerdere eeuwen gebruikt in de bouwwereld. De terminologie, die naar de
historische metalen en de bijhorende eigenschappen verwijst, is zeer onduidelijk en verwarrend. In het
kader van hedendaagse renovatieprojecten is het echter belangrijk om de evolutie, het onderscheid en
de eigenschappen van deze metalen grondig te kennen. Aan de hand van drie schema's betreffende de
productie, de kwaliteit en de vorm tracht dit artikel de situatie te verduidelijken voor de ijzer- en
staalsoorten die voor structurele doeleinden ingezet werden tussen 1860 en 1914.
INLEIDING
Tegenwoordig kunnen ingenieurs beroep doen op de Eurocodes. Deze normen bepalen op gedetailleerde
wijze alle noodzakelijke berekeningen in functie van de structuur en het gebruikte materiaal. Aan het
einde van de 19e en het begin van de 20e eeuw bestonden er echter geen (inter)nationale normen. Dit was
zeker het geval voor de berekening van metalen draagconstructies tussen 1860 en 1914, die zich op dat
moment nog in een experimentele fase bevonden. Elke regio ontwikkelde zijn eigen (voorkeur)technieken
en richtlijnen. De industrialisatie en evolutie van productietechnieken leidden tot veel nieuwe
materialen, bouwtechnieken en berekeningsmethodes. Al deze ontwikkelingen veroorzaakten een zeer
verwarrende situatie met zeer uiteenlopende terminologieën en eigenschappen. Wie kent bijvoorbeeld
nog het exacte verschil tussen gietijzer en gietstaal; tussen puddelijzer, frisijzer, smeedijzer en
walsijzer; tussen vloeiijzer, vloeistaal, welijzer en welstaal? Welk type metaal werd er bedoeld met
Kruppstaal, cement(atie)staal, smeedbaar gietijzer, Lloyd-staal, gewoon ijzer, kleurijzer, verbrand ijzer,
koopmansijzer, enz.? Dit probleem stelt zich niet alleen voor de wetenschappers, ingenieurs, historici,
enz. van vandaag. Ook in de beschouwde periode zelf werden er vaak foute veronderstellingen gemaakt
met vergissingen, discussies en mislukkingen tot gevolg.
In dit artikel wordt de situatie van België toegelicht. Gezien de geografische ligging van België kwamen
Belgische ingenieurs en materiaalkundigen geregeld in contact met collega's van omringende landen en
werden er ideeën, productietechnieken, voorschriften, enz. uitgewisseld. Hierdoor werden Belgische
wetenschappers vaak geconfronteerd met Engels-, Duits-, Frans- en Nederlandstalige rapporten.
Aangezien Frans tijdens de 19e eeuw de voertaal was voor Belgische wetenschappers, werden ze verplicht
de verschillende talen en terminologieën met elkaar te koppelen. België was trouwens ook het eerste
land dat de Industriële Revolutie inzette op het Europese vasteland. Toonaangevende bedrijven zoals S.A.
Angleur-Athus, S.A. d'Ougrée-Marihaye, Société Métallurgique d'Espérance Longdoz, S.A. de Marcinelle et
Couillet, Société Cockerill, enz. leverden belangrijke bijdragen aan de ontwikkeling en de productie van
ijzer en staal in de 19e en 20e eeuw.
Dit artikel zal eerst een overzicht schetsen van de geschiedenis van de wereldwijde en Belgische
metaalproductie. Aan de hand van volgende drie schema's wordt er vervolgens dieper ingegaan op de
nomenclatuur van de ijzer- en staalsoorten die op een structurele manier gebruikt werden in constructies:
1. de productie- en behandelingstechnieken van de metalen;
2. de kwaliteit van de metalen;
3. de vorm van de metalen elementen.
In dit artikel worden enkel de Nederlandstalige schema's weergegeven, maar aangezien deze bevindingen
ook belangrijk zijn voor de omringende landen, werden de schema's eveneens in het Duits, Frans en Engels
opgesteld.
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
1/12
DE GESCHIEDENIS VAN IJZER EN STAAL
figuur 1: Voornaamste wereldwijde en Belgische ontwikkelingen op het gebied van constructiemetalen
Ondanks het feit dat ijzer al meer dan drieduizend jaar gekend is, heeft de bouwindustrie dit materiaal
pas in de tweede helft van de 18e eeuw ontdekt als primair structureel materiaal. De grondslagen van de
ijzerproductie zijn ontstaan rond 1500 v.C. Afwisselende lagen houtskool en ijzererts worden in de
laagoven gestapeld. Door de beperkte hoogte (< 2 m) blijft de verbrandingstemperatuur onder 1200-1400
°C. Hierdoor wordt de smelttemperatuur van ijzer niet bereikt. Het resultaat is een deegachtige massa
die vervolgens met de hamer in de smidse oven tot de gewenste vorm bewerkt wordt. Deze
arbeidsintensieve productietechniek wordt nog lang na de uitvinding van de hoogoven voortgezet.
In Europa vindt men de eerste sporen van hoogovens terug in de 15e eeuw in de Rijnvallei en in de 16e
eeuw in België. Het verbrandingsproduct van deze ovens is – net als bij de laagoven – houtskool.
Aangezien de temperatuur in de hoogoven boven de 1535 °C stijgt, is het sinds toen mogelijk om ruwijzer
– het product dat in volledig gesmolten toestand rechtstreeks uit de hoogoven vloeit zonder enige
bijkomende bewerking – te produceren (zie productieschema). Deze ontwikkeling leidt tot een snelle
evolutie van de ijzer- en staalindustrie. In 1627 vragen de États de Liège een patent aan om ijzererts met
steenkool te smelten en in de tweede helft van de 17e eeuw onderneemt ook Dud Dudley (1599-1684)
verschillende pogingen om deze techniek bruikbaar te maken. Toch is het pas in 1709 dat Abraham Darby I
(1678-1717) als eerste een praktische methode ontwikkelt om ruwijzer te produceren met steenkool of
cokes. Aangezien steenkolen sterker zijn dan houtskool waardoor ze zonder te bezwijken onder hun
eigengewicht hoger gestapeld kunnen worden, kan men de afmetingen van de hoogovens verhogen,
waardoor ook de maximumtemperatuur stijgt. Hierdoor wordt het productieproces rendabeler en
verkrijgt men ruwijzer dat veel vloeibaarder en fijner is dan vroeger. Deze ontwikkelingen zorgen voor
een kwaliteitsverbetering van het ruwijzer en voor een kostendaling van 40 à 60 %. Hierdoor verspreidt
deze techniek zich snel en wordt het toen zogezegde brandveilige ruw- of smeltijzer steeds vaker als
bouwmateriaal gebruikt. Na de dood van zijn vader zet Abraham Darby II (1711-1763) diens werk voort.
Hij introduceert het gebruik van de koepeloven om het ruwijzer een tweede keer te smelten en zo de
kwaliteit te verbeteren. In 1776 injecteert John Wilkinson stoom in de koepeloven om het proces nog te
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
2/12
verbeteren en in 1828 verhoogt James Neilson de productiecapaciteit van de hoogoven met een factor drie
door warme lucht in te blazen in plaats van koude lucht. Vanaf 1835 krijgen de hoogovens een cilindrische
vorm in plaats van de gebruikelijke rechthoekige vorm en wordt de techniek van Neilson alom gebruikt.
Ondanks de introductie van hoogovens met cokes in Duitsland in 1731-2 in Silesië, wordt deze pas in 18245 door John Cockerill in België geïntroduceerd. In het begin verspreidt deze techniek zich slechts
langzaam. Menig specialisten geven immers de voorkeur aan ijzer dat met houtskool geproduceerd werd
en sommigen claimen zelfs nog in 1888 de superieure kwaliteit van dit houtskoolijzer. Pas vanaf de
tweede helft van de 19e eeuw worden cokes algemeen aanvaard en gebruikt als brandstof voor de
hoogovens.
Abraham Darby II zorgde niet alleen voor de introductie van de koepeloven maar hij verrichtte ook
onderzoek naar een methode om smeedijzer – het product dat uit de laagoven komt en vervolgens met de
hamer in de smidse oven bewerkt wordt – op industriële schaal te produceren. Bij zijn overlijden laat hij
hierover echter geen gegevens na. Het is pas in 1783-4 – steunend op de bevindingen van Peter Onions en
de broers Thomas en George Cranege – dat Henri Cort (1740-1800) het zogenoemde 'dry puddling'-proces
patenteert en industrialiseert. In België introduceren Joseph Michel Orban and Paul Huart-Chapel dit
procedé gelijktijdig in 1821. In 1826 was Cockerill de eerste die alle verschillende stadia van de
ijzerproductie onderbracht in één enkel bedrijf. Enkele jaren later in 1839 stelt Joseph Hall (1789-1862)
het 'wet puddling'- of 'boiling'-proces op punt. Oorspronkelijk wordt bij deze methode schroot toegevoegd
waardoor het proces veel heviger verloopt. Later wordt het schroot vervangen door ijzerschilfers (of
roest). Het 'wet puddling'-proces is door deze hevige reacties veel efficiënter dan het originele 'dry
puddling'-procedé. Een volgende verbetering voor de productie van smeed- of welijzer is de uitvinding
van de Danksoven in 1857, die in 1872 in België wordt geïntroduceerd. Deze roterende trommeloven
automatiseert het frisproces van de vlamoven.
Naast de productie van ruwijzer en smeed-/welijzer, is het sinds de 18e eeuw ook mogelijk om staal – een
tussenproduct van beiden – (bewust) te produceren. Vanaf 1750 weten de ingenieurs en wetenschappers
dat minieme verschillen in koolstofgehalte een belangrijke invloed hebben op de eigenschappen van
ferro-metalen. Omwille van deze reden en de moeilijke/omslachtige bepaling van het exacte
koolstofgehalte, blijft de bouwindustrie het gebruik van staal uitstellen. Uiteindelijk is het de laatste
industrietak die staal in gebruik neemt. De eerste (grote) experimenten met staal in de bouwindustrie
hebben pas plaatsgevonden in 1860-5 in het Verenigd Koninkrijk, 1863 in Nederland, 1867 in Frankrijk en
1868-74 in de Verenigde Staten van Amerika. In Engeland wordt echter al sinds 1740-50 geëxperimenteerd
met cementatie- en kroezenstaal. Vanaf 1835 is het mogelijk om puddelstaal te produceren. Dit
staaltype kan gesmeed en gewalst worden of in de smeltkroes behandeld worden. In België wordt voor de
staalproductie tot 1860 vooral de kroezenoven gebruikt. Gezien het zwaar labeur, de fluctuerende
kwaliteit en de beperkte afmetingen van de kleine potten voor de smeltkroes, blijft het gebruik beperkt
tot kleine stukken, snijgerei, mechanische toepassingen,... In 1855, aan het begin van de tweede
Industriële Revolutie, bedenkt Henri Bessemer (1813-1898) de succesrijke Bessemerconvertor met zure
bekleding. Opnieuw is het John Cockerill die deze convertor in 1863 in België als eerste op het Europese
vasteland installeert. Twee jaren later commercialiseren Pierre-Émile Martin (1824-1915) en sir Carl
Wilhelm Siemens (1823-1883) hun open-haard-proces met zure bekleding. Dit procedé wordt in 1872 in
België geïntroduceerd, maar het marktaandeel van deze productietechniek was nooit hoger dan 10-12 %.
Dit staat in schril contrast met veel andere landen zoals de VS (85 %), het VK (92 %), Oostenrijk, Polen,
Japan, Italië en Canada (bijna de volledige productie). België bezit immers enkel ijzerertsen rijk aan
fosfor en deze zijn niet geschikt voor dit procestype. In 1879 verbeteren Martin en Siemens hun methode
en brengen een open-haard-proces met basische bekleding op de markt. Dit is beter geschikt voor de
fosforrijke ertsen. Maar aangezien Sidney Gilchrist Thomas (1850-1885) en Percy Carlyle Gilchrist (18511935) reeds twee jaren eerder in 1877 de Thomas-convertor met basische bekleding uitvinden en deze in
1879 in België ingevoerd wordt, krijgt deze methode de overhand. De uitvinding van de Danksoven is een
manier van de kleinere smederijen om het puddelproces te optimaliseren en te automatiseren zodat het
kan concurreren met de meer geïndustrialiseerde methodes zoals de Bessemer-convertor, de SiemensMartin-oven en de Thomas-convertor. De hoge en constante kwaliteit van deze processen, hun rendement
en de steeds dalende prijs van hun producten zorgen er voor dat staal het overwicht neemt op ijzer en
het vanaf 1890 op intensieve schaal als (structureel) bouwmateriaal gebruikt wordt. Vanaf 1920 staat
zelfs 85 % van de jaarlijkse Belgische productie op naam van het Thomas-procedé. In 1900 vindt de
wetenschapper Paul Louis Héroult (1863-1914) de elektro-oven uit. In België wordt de eerste elektro-oven
geïntroduceerd in 1906 en vanaf 1914 wordt deze productiemethode steeds populairder.
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
3/12
DE ONTWIKKELING VAN EEN INTERNATIONALE STANDAARD
De bovenvermelde ontwikkelingen en het gebrek aan een overkoepelend controle-orgaan zorgen voor een
verwarrende situatie. Nieuwe termen worden in gebruik genomen zonder te controleren of deze reeds in
gebruik zijn. Bovendien verkopen sommige producenten te pas en te onpas hun producten onder de
noemer staal omdat dit hoger aangeschreven staat dan smeed-/welijzer. Tegenwoordig leidt dit vaak tot
verwarring, maar ook de wetenschappers van destijds werden hiermee geconfronteerd. Na menig
debatten en publicaties omtrent deze onduidelijke kwestie wordt in 1876 – tijdens de bijeenkomst van de
American Institute of the Mining Engineers tijdens de Wereldtentoonstelling in Philadelphia - besloten om
de volgende nomenclatuur te gebruiken:
1. welijzer (weld-iron, fer soudé, Schweiss-eisen)
elk type smeedbaar ferrometaal dat niet volledig gesmolten is (bijgevolg is de structuur niet
homogeen) en niet vatbaar is voor harding (tot die dag smeedijzer genoemd)
2. welstaal (weld-steel, acier soudé, Schweiss-stahl)
elke analoge samenstelling die wel vatbaar is voor harding (tot die dag natuurlijk staal,
smeedstaal of puddelstaal genoemd)
3. vloeiijzer (ingot-iron, fer fondu, Fluss-eisen)
elk type smeedbaar ferrometaal dat volledig gesmolten is (bijgevolg is de structuur homogeen) en
niet vatbaar is voor harding
4. vloeistaal (ingot-steel, acier fondu, Fluss-stahl)
elke analoge samenstelling die wel vatbaar is voor harding.
Men komt overeen dat dit generieke namen zijn die de specifieke soortnamen omvatten maar niet
vervangen. In 1876 stelt men deze definities enkel op in het Engels, Duits en Frans. Pas in 1909 tijdens
de conferentie van Kopenhagen worden vergelijkende tabellen opgesteld in het Frans, Engels, Duits,
Italiaans, Spaans, Zweeds en Deens. Onvermijdelijk leidt deze situatie weer tot bijkomende verwarring
aangezien sommige ingenieurs, metallurgen, smeden,... vasthouden aan hun eigen traditionele
terminologie. Bovendien hebben sommige generieke benamingen reeds een andere betekenis voor deze
conferenties. Zo ziet men in het productieschema bijvoorbeeld dat fer fondu:
● sinds de conferentie van 1876 verwijst naar de generieke soortnaam van alle afgewerkte en halfafgewerkte producten die via het Bessemer-, Thomas- of Siemens-Martin-procedé gemaakt worden
(in België noemde men deze groep gewoonweg acier (staal));
● verwijst naar het product dat rechtstreeks uit de Bessemer-, Thomas- of Siemens-Martin-convertor
vloeide zonder het een bijkomende bewerking ondergaan heeft en indien men geen onderscheid
wilt maken tussen deze procedés (ook wel smeltijzer genoemd). Hierbij kan er wel een verschil
gemaakt worden tussen fer fondu (smeltijzer) en acier fondu (smeltstaal);
● vóór de introductie van de generieke namen verwijst naar het ruwijzer dat rechtstreeks uit de
hoogoven vloeit;
● de aanduiding is voor het gietijzer dat nog eens behandeld werd in de koepeloven (ook wel
gietijzer van de 2e smelting of gegoten ijzer genoemd).
OVERZICHT NOMENCLATUUR TUSSEN 1860 EN 1914
Ondanks de Wereldtentoonstelling van 1876 in Philadelphia en enkele hedendaagse inspanningen om de
situatie te verduidelijken, werd dit doel nooit (volledig) bereikt. Daarom tracht dit artikel wat meer
duidelijkheid te scheppen in deze moeilijke nomenclatuur en bijhorende eigenschappen aan de hand van
drie schema's in functie van de:
1. productie en behandelingen van de metaaltypes (zie productieschema),
2. kwaliteit van de metalen (zie kwaliteitsschema (a), (b) en (c)),
3. vorm van de metalen elementen (zie vormschema).
De originele schema's werden opgesteld in het Frans aangezien dit de voertaal was in België en op
internationale conferenties in de periode 1860-1914. Om de schema's breed inzetbaar te maken werden
ze tevens in het Nederlands, Engels en Duits opgesteld. In deze publicatie worden achtereenvolgens de
drie Nederlandse schema's toegelicht.
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
4/12
figuur 2: Productieschema
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
5/12
Productie en behandeling (zie productieschema)
Als basis voor het productieschema werd H.M.C.M. Maarschalkerwaert's artikel “Slaan, trekken en vloeien”
genomen. Het productieschema toont het productie- en behandelingsproces met de bijhorende
productnamen van de verschillende ijzer- en staalsoorten die in omloop waren in de beschouwde periode.
Het schema toont de benodigde handelingen om van smeltijzer (bovenaan het schema) te evolueren naar
de andere soorten ijzer of staal. Zoals eerder vermeld zijn er vier generieke soorten sinds 1876. Het
voorgestelde productieschema is echter opgedeeld in vijf klassen (grijze zones in het productieschema).
Deze vijf klassen wijken af van de klassen van 1876. Volgende klassen worden gedefinieerd in het schema:
1. (smeed)ijzer
2. smeltijzer of gietijzer
3. (wel)ijzer
4. welstaal
5. vloeiijzer en vloeistaal
Om het volledige productieproces te tonen en aangezien er twee methodes zijn om ijzer te produceren –
namelijk de directe en de indirecte (of Waalse) methode – hebben we de eerste twee categorieën
toegevoegd in ons schema. De directe methode is de oudste methode. Hierbij verkrijgt men uit de
laagoven een deegachtige massa die nog veel slakken bevat omdat het erts in direct contact komt met het
verbrandingsproduct. Door het hameren van deze massa in de smidse oven, worden de slakken
uitgedreven en verkrijgt men frisijzer. Gezien de beperkte en sterk fluctuerende kwaliteit werd dit
materiaal enkel gebruikt voor decoratief smeedwerk. Alle andere ijzer- en staalsoorten (welijzer,
welstaal, vloeiijzer en vloeistaal) behoren tot de indirecte methode. Eerst worden de ijzerertsen volledig
gesmolten tot er ruwijzer uit de hoogoven vloeit. Afhankelijk van de afkoelsnelheid verkrijgt men grijs of
wit gietijzer. Grijs gietijzer wordt in het begin voor allerhande gegoten structurele stukken (kolommen,
balken,...) gebruikt. Omwille van het brosse karakter en de specifieke metallurgische structuur van
gietijzer, wordt het gebruik ervan later beperkt tot drukelementen. Wit gietijzer is een raffinageproduct
dat gebruikt wordt om welijzer, welstaal, vloeiijzer of vloeistaal te maken.
In het productieschema worden vloeiijzer en vloeistaal beiden onder één klasse geplaatst. De twee
producten hebben wel verschillende eigenschappen maar hun productieproces verloopt gelijk. Ze hebben
een verschillend koolstofgehalte: hoe langer de reactie in de Bessemer-, Thomas- of Siemens-Martin-oven
verloopt, hoe minder koolstof aanwezig is. Bij vloeiijzer duurt het proces het langst. Bij dit product is er
uiteindelijk (quasi) geen koolstof meer aanwezig (< 0,10 %). Toch noemde men ze in België beiden vaak
gewoonweg staal. Men zou dezelfde bemerking kunnen maken over welijzer en welstaal. Ook deze
hebben hetzelfde productieproces en verschillen enkel qua koolstofgehalte. Toch werd er een duidelijk
onderscheid gemaakt tussen welijzer – of in België ijzer – en welstaal. Dit was nodig om het delicate
proces van cement(atie)- of carburatiestaal te beschrijven.
Het productieschema geeft voor elke generieke klasse de mogelijke producten en de bijhorende
synoniemen. Zo ziet men dat het half-afgewerkte ijzer dat rechtstreeks uit de puddeloven komt,
puddelijzer, zacht ijzer, houtskoolijzer, fris- of raffinage ijzer genoemd kan worden. Nadat het gehamerd
is, noemt men het (smeed)ijzer, gesmeed ijzer, smeedbaar ijzer of geslagen ijzer. Indien het vervolgens
nog gewalst wordt, krijgt het de naam welijzer, walsijzer of getrokken ijzer. Op de kleine nuances tussen
deze termen kunnen we in het kader van deze publicatie niet ingaan.
Kwaliteit (zie kwaliteitsschema's (a), (b) en (c))
Om de kwaliteit van de verschillende metaaltypes aan te duiden werden er drie schema's opgesteld. De
oudste indeling slaat op de kwaliteit van welijzer (kwaliteitsschema (a)). Deze indeling is geen
kwantitatieve indeling, maar eerder een beschrijvende nota. Om te bepalen of een bepaald type metaal
geschikt is voor de bouw, worden alle soorten omschreven die verworpen moeten worden. Deze ijzers
noemt men breekbare ijzers, brosse ijzers of kleurijzers. De ijzers kunnen breekbaar zijn in koude,
warme, of koude en warme toestand. De ijzers die wel toegelaten worden, noemt men sterke ijzers. De
overeenkomstige synoniemen zijn opgenomen in kwaliteitsschema (a).
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
6/12
figuur 3: Kwaliteitsschema (a) – Eerste classificatie van ijzer
De tweede indeling behandelt de klassen van ruwijzer, welijzer en welstaal (kwaliteitsschema (b)). Er
bestaan drie soorten ruwijzer: wit, gemengd en grijs ruwijzer. Grijs ruwijzer wordt gebruikt voor
allerhande gegoten elementen. Hierbij wordt een onderscheid gemaakt tussen grijs gietijzer van de
eerste en van de tweede gieterij. Gietijzer van de tweede smelting wordt gebruikt voor structurele
elementen (kolommen, balken,...). Gietijzer van de eerste gieterij wordt niet toegelaten in de bouw.
Voor structurele elementen verkiest men zwart (grijs) gietijzer met grote korrels en tracht men gemengd
grijs gietijzer te vermijden. Om andere ijzer- en staalsoorten te maken gebruikt men wit gietijzer. Dit
gietijzer bestaat in vier kwaliteiten: spiegelgietijzer / mangaangietijzer / zeer sterk gietijzer (beste
kwaliteit), goed / sterk gietijzer, gewoon gietijzer en onzuiver gietijzer (laagste kwaliteit). Onzuiver
gietijzer moet altijd vermeden worden in de bouwindustrie. Het wit gietijzer wordt vervolgens in de
frisoven bewerkt tot half-afgewerkt ijzer. Afhankelijk van de kwaliteit van het wit gietijzer bekomt men
half-afgewerkte ijzers met fijne korrels, volledig vezelig, bijna volledig vezelig, half-korrelig / halfvezelig of met veel en grote korrels. Na het hameren (en eventueel het walsen) verkrijgt men
afgewerkte ijzers / handelsijzers met een respectievelijk kwaliteitslabel superieur extra, superieur, zeer
goed, gewoon / handel of laag. Elke categorie heeft specifieke eigenschappen en toepassingen zoals
aangegeven in kwaliteitsschema (b).
De derde en meest recente classificatie behandelt het vloeiijzer en vloeistaal en is rond 1888 door
Cockerill s.a. opgesteld (zie kwaliteitsschema (c)). Cockerill stelt vier klassen voor: extra-zacht (n°1;
0,05-0,20 %C), zacht (n°2; 0,20-0,35 %C), hard (n°3; 0,35-0,50 %C) en extra-hard (n°4; 0,50-0,65 %C).
Deze klassen komen verbazingwekkend goed overeen met de hedendaagse indeling (zie kwaliteitsschema
(c)). Tijdens de Wereldtentoonstelling van Parijs in 1889 wordt het extra zachte staal van Cockerill als
nieuwe standaard voorgesteld. De daarop volgende jaren worden er nog verscheidene meer verfijnde
classificaties opgesteld. Soms gebruiken deze een andere terminologie, maar qua inhoud zijn ook deze
gebaseerd op de indeling van Cockerill (zie kwaliteitsschema (c)).
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
7/12
figuur 4: Kwaliteitsschema (b) – Ruwijzer, welijzer en welstaal
figuur 5: Kwaliteitsschema (c) – Vloeiijzer en vloeistaal
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
8/12
Vorm (zie vormschema)
Naast de benamingen van het productie- en kwaliteitsschema bestaat er ook een specifieke naamgeving
om de vorm van metalen elementen aan te duiden. Deze naamgeving spreekt zich enkel uit over de vorm.
Daarom wordt er geen onderscheid gemaakt tussen ijzer en staal.
De algemene indeling van het vormschema maakt onderscheid tussen twee categorieën: de handelsijzers
en de ijzers van de kleine smidse. Deze laatste categorie omvat enkel de decoratieve stukken (hekken,
ankers,...). De handelsijzers bevatten alle constructie-ijzers. Deze bestaan uit zes klassen: (1) het
koopmansijzer of groot staafijzer, (2) klein staafijzer, (3) getrokken ijzer, (4) plaatijzer, (5) kleine
banden en (6) draadijzer. De eerste twee klassen omvatten beiden ijzeren staven (vierkant, rond, plat,
octogonaal). Die van de eerste klasse hebben echter grotere secties. De klasse van de getrokken ijzers
omvat alle soorten geprofileerde secties (I, Z, L, C,...). Het plaatijzer omvat alle grote constructieplaten
en de vijfde categorie alle platen waarbij de breedte veel kleiner is dan de lengte. De zesde groep omvat
alle flexibele ijzeren kabels.
Niettegenstaande er een algemene internationale indeling bestaat, gebruikt België toch een eigen
classificatie: een eerste volgens de industrie en een tweede volgens de administratie. De industriële
opdeling toont zeer sterke gelijkenissen met de algemene indeling. In België maakt men echter geen
onderscheid tussen grote en kleine staven. Beiden behoren tot de klasse van het koopmansijzer. De grote
platte staafijzers worden in de aparte categorie groot platijzer geplaatst. Getrokken ijzer en plaatijzer
krijgen respectievelijk de naam profielijzer en groot constructieplaatijzer. De kleine banden zijn
bandijzer. Naast deze categorieën hanteert de Belgische industrie ook een categorie voor
handelsplaatijzer of panijzer. Draadijzer en de decoratieve stukken vallen samen onder diverse ijzers.
De Belgische administratie gebruikt slechts drie klassen, namelijk A, B en C. Klasse B omvat alle platte
ijzers met een breedte van 18 tot 60 cm. Klasse C omvat de platen met een breedte boven de 60 cm.
Alle andere vormen behoren tot klasse A.
figuur 6: Vormschema
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
9/12
BESLUIT
In het huidige tijdperk van een steeds groeiende internationalisering en bewustwording voor het culturele
erfgoed en hergebruik worden architecten, ingenieurs, historici, wetenschappers, studenten enz. vaak
geconfronteerd met specifieke historische termen die een zeer uiteenlopende reeks van materialen
omschrijven. Aangezien er echter geen internationale overkoepelende organisatie bestond die de
nomenclatuur en bijhorende materiaalkarakteristieken in goede banen leidde, is (en was) de omschrijving
van historische (structurele) metalen niet gemakkelijk. Dit geldt zeker voor de terminologie die gebruikt
werd om de verschillende ongelegeerde ferrometalen, die tussen 1860 en 1914 geproduceerd werden, aan
te duiden.
Voor dit onderzoek bestond er geen wetenschappelijk overzicht dat de nomenclatuur en eigenschappen
met elkaar in verband bracht. Dit is echter essentieel voor iedereen die te maken krijgt met historische
metalen constructies. Daarom geeft dit artikel een overzicht van de belangrijkste wereldwijde en
Belgische ontwikkelingen op gebied van de ijzer- en staalproductie en wordt de evolutie van de
nomenclatuur en de bijhorende eigenschappen uitgewerkt aan de hand van drie schema's betreffende de
productie en behandeling, de kwaliteit en de vorm.
Dit onderzoek werd gerealiseerd met de ondersteuning van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek Vlaanderen (FWO).
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
10/12
Personalia
Michael de Bouw (1980) behaalde zijn diploma van ingenieur-architect in 2003 aan de Vrije Universiteit
Brussel. Daarna werkte hij enkele maanden voor het restauratiebureau “ORIGIN Architecture &
Engineering”. In 2004 keert hij terug naar de Vrije Universiteit Brussel waar hij een doctoraat begon over
de structurele analyse en waardebepaling van de metalen spanten van Brusselse schoolgebouwen van de
periode 1860-1914. Sinds datzelfde jaar is hij als assistent verbonden aan de vakgroep Architectonische
Ingenieurswetenschappen van deze universiteit. Sinds 2008 maakt hij deel uit van het wetenschappelijke
comité van het internationale congres “STREMAH” (Wessex Institute of Technology) en is hij referent voor
het internationale tijdschrift “Construction and Building Materials”.
Ine Wouters (1972) behaalde haar diploma van ingenieur-architect in 1996 aan de Vrije Universiteit
Brussel. Daarna werkte ze als assistent aan het departement Architectonische Ingenieurswetenschappen
en behaalde ze haar doctoraat in 2002. Haar onderzoek behandelde de structurele renovatie van fireproof
mill constructies in Brussel. Datzelfde jaar werd ze professor op het departement Architectuur van de
Provinciale Hogeschool Limburg en in 2003 aan het departement Architectonische
Ingenieurswetenschappen van de Vrije Universiteit Brussel. Sinds 2008 maakt ze deel uit van het
wetenschappelijke comité van het internationale congres “Construction History” (Construction History
Society). Haar onderzoek richt zich vooral op industriële archeologie en renovatie van ijzeren en stalen
structuren.
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
11/12
Bronnen
Cotton Times. Understanding the Industrial Revolution, Engineers: The Darby dynasty of iron masters.
Retrieved from http://www.cottontimes.co.uk/darbyo.html, 2002.
de Bouw M, Wouters I, Vereecken J, Lauriks L. “Iron and steel varieties between 1860 and 1914: survey of
the Belgian nomenclature”. In: Brebbia CA, editor. Proceedings of International Conference on Structural
Studies, Repairs and Maintenance of Heritage Architecture X (Vol. 1). Southampton: WIT Press, 2007. p.
267-277.
Evans C, Rydén G, editors. The industrial revolution in iron – The impact of British coal technology in
nineteenth-century Europe. Aldershot: Ashgate Publishing Limited, 2005. 200 p.
Friedman D. Historical Building Construction - Design, materials and technology. New York, London: W.W.
Norton & Company, 1995. 238 p.
Halleux R. Cockerill – Deux siècles de technologie. Alleur-Liège: Éditions du Perron, 2002. 224 p.
Lemoine B. L'architecture du fer en France: XIXe siècle. France: Editions du Champ Vallon, 1986. 322p.
Linters A. Bouwen in de industriële tijd: een evenwicht tussen noden en mogelijkheden. unpublished, s.d.
Maarschalkerwaart HMCM. “Slaan, trekken en vloeien”. In: Bouwen met staal, 1996, januari/februari. p.
28-35.
Misa TJ. “Controversy and closure in Technological Change: Constructing 'Steel'”. In: Bijker W, Law J,
editors. Shaping Technology/Building Society – Studies in sociotechnical change. Cambridge: MIT Press,
1992, p. 109-139.
Réhabilitation des ouvrages en acier. Paris: CTICM & OTUA, 2004.
The Open Door Website. The Industrial Revolution: iron and steel manufacture. Retrieved from
http://www.saburchill.com/history/chapters/IR/037ft.html, 2002.
Van Overmeire M. Staal en gietijzer. Brussel: VUB-Press, 1980. p. 2.2-2.6.
27 10 2008
Erfgoed van Industrie en Techniek
12/12