Vysoká pec
Z Wikipédie
Vysoká pec je pec na výrobu surového železa. Je to prvá vec, v ktorej sa spracuje surová železná ruda na železo.
Obsah |
[úprava] História
Najstaršie známe vysoké pece sa stavali v Číne v 1 storočí pred Kr., ale artefakty z liateho železa sa v Číne datujú už skôr a to už v 5. storočí pred Kr. Takže je možné, že história stavby vysokej pece je staršia ako je nám zatiaľ známe. Tieto rané vysoké pece mali hlinené steny a na výtok použité minerály obsahujúce fosfor. Prvé známe vysoké pece na západe boli postavené vo Švédsku niekedy medzi rokmi 1150 a 1350. Nie je jasné či tu vznikli pece samostatne, alebo či sa do Európy dostali z Číny.
V roku 1706 vyvinul Abraham Darby vysokú pec užívajúcu namiesto dreveného uhlia ako palivo koks.
[úprava] Opis
Zhora sa do kychty (7) (alebo presnejšie sazobne) sype koks a železná ruda a vápenec a iné látky aby troska bola eutektická, t.j. ľahšie sa tavila. Tiež sa tam dosýpa uhlie alebo extra koks aby bola uholnatosť 4,3% (eutektický bod alebo ledeburitový bod). Dole je tavná zóna, na spodku ktorej je tekuté železo a na ňom pláva troska. Nad tým je ohnisko alebo zarážka (9). Do tej sa fúka vietor (1), čo je vzduch predhriaty asi na 700°C. Medzi kychtou a zarážkou sa nazýva rozpor (8). Spodná časť vysokej pece sa nazýva nístej a úplne dole je tzv. dno pece. Samozrejme vysokú pec je potrebné chladiť. Najčastejšie sa to deje pomocou vody. Na samotnom pancieri (plášť pece) sú namontované tzv. chladnice - bloky v ktorých sú zaliate trubky cez ktoré cirkuluje voda a chladí okolie. Tieto chladnice možu byť aj z medi ( napr. VP2 v USS KE resp. aj iné) aj z iných materiálov. Rozmery chladníc sú cca. 1100x1800x300 mm, hmotnosť jednej Cu chladnice okolo 1700 kg. Chladenie dna može byť taktiež vodou alebo vzduchom.
[úprava] Funkcia
Surové železo aj koks je predlisované do kociek, aby mohol medzi nimi fúkať vzduch. Výmurovka vysokej pece je obyčajne z vápenca aby viazala fosfor. Surové železo sa potom odpichuje do kokíl na ďalšie spracovanie, pozri zkujnenie a upokojovanie
Vysoká pec funguje v kuse aj 10 rokov, potom sa musí vymeniť výmurovka. Pri tej príležitosti sa aj rovno modernizuje. V rámci modernizácie to môže byť napr. výmena pancierov, výmena chladníc v peci alebo výmena celého chladiaceho systému.
[úprava] Palivo
Palivo vo vysokej peci slúži na výrobu tepla pre hutnícky proces, teda na redukciu rudy a tavenie surového železa a prísad. Tiež dodáva uhlík alebo oxid uhoľnatý, nevyhnutný na redukciu železných rúd a v neposlednom rade dodáva vytavenému železu potrebný uhlík, aby mohlo vzniknúť surové železo.
Najstarším palivom, splňujúcim tieto požiadavky je drevené uhlie s nízkym obsahom síry. Je vhodné iba pre nižšie pece pre svoju malú pevnosť a dnes je využívané iba výnimočne.
Jeho náhradou sa stal hutnícky koks. Obyčajné uhlie je nepoužiteľné, pretože pri istej teplote mäkne, speká sa a neprepúšťa plyny prúdiace vysokou pecou. Tiež nedosahuje také teploty ako koks. Koks sa vyrába vysokotepelnou karbonizáciou, čiže zahrievaním spekaného čierneho uhlia asi pri 1000°C bez prístupu vzduchu, prípadne s určitou prímesou nespekaného čierneho uhlia.
Ako palivo sa tiež používa elektrický prúd. Ide o elektrické oblúkové pece, v ktorých vzniká potrebné teplo oblúkom, horiacim medzi uhlíkovými elektródami. Do týchto pecí sa však pridáva určité množstvo dreveného uhlia alebo koksu, aby sa do pece dostalo potrebné množstvo uhlíka.
[úprava] Vzduch
Do vysokej pece sa privádza vzduch, aby palivo horelo a vydávalo náležitý žiar. Na tonu vyrobeného surového železa treba priemerne 3000 m³ vzduchu. Vzduch (vietor) sa do pece vháňa piestovými dúchadlami alebo turbodúchadlami tlakom 0,08 - 0,2 MPa.
Vzduch sa pred vpustením ohrieva v Cowperových ohrievačoch (Cowperoch), čo sú valcovité nádoby z oceľového plechu vymurované žiaruvzdorným materiálom. Ich priemer je 6 - 8 m, výška 30 - 40 m. Do spaľovacej komory sa najprv potrubím privádza vysokopecný (kychtový) plyn (11), ktorý sa tesne pred vstupom do ohrievača mieša so vzduchom a potom sa v komore spaľuje. Toto obdobie vykurovania ohrievača trvá 2 - 5 hodín. Po vyhriatí muriva na 900 - 1000 °C sa prívod plynu zastaví. Opačným smerom sa potom vháňa studený vzduch, ktorý sa ohrieva pre vysokú pec. Dúchanie trvá 2 hodiny, potom sa proces opakuje vykurovaním.
Každá vysoká pec má 3 - 4 ohrievače, ktoré sa striedajú. Účelom predhrievania vzduchu je úspora koksu, zvýšenie žiaru a tým zvýkonnenie vysokej pece.
