Vysoká pec

Vysoká pec

Popis zařízení

Svým typem je vysoká pec pec šachtová vysoká 25-40 m. Profil pece je přizpůsoben vysokopecnímu provozu a měnícímu se objemu vsázky. Skládá se ze z kuželovité k zájkladně se rozšiřující vlastní šachty, která v místě největšího objemu vsázky se mění v zarážce, která slouží zadržení celé náplně v pece, v komolý kužel opačný, který se zužuje k základně. (Obr) . Šachta je tvořena silnými ocelovými pláty vyzděnými ohnivzdornou vyzdívkou a zvenčí chlazena tekoucí vodou.

Vysoká pec

Na horním konci šachty je umístěna sazebna. Plnící otvor je uzavřen dvojitým kuželovým sazebním (kychtovým) uzávěrem. Tento umožňuje jednak zavážení pece vsázkovým materiálem a jednak jej utěsňuje tak, že vysokopecní plyn je možno odvádět do plynojemu a na ohřev dmychaného větru. Přibližně ve výši zarážky se nachází kruhové potrubí rozdělovače větru. Předehřátý vzduch (vítr) je odsud přiváděn pomocí dmyšen (také forem, píšťal) do tavícího prostoru vysoké pece. Na nejnižší rovině nístěje (dna pece) je umístěn výtok roztaveného železa tzv. odpichový otvor. Nad odpichovým otvorem pro surové železo je výtokový otvor strusky. Struska je potom dále zpracovávána přímo u vysoké pece.

• Zavážka vysoké pece t.j. doprava železné rudy, koksu a struskotvorných přísad se provádí buďto šikmým výtahem nebo pomocí velkých zavážecích nádob (košů) a tzv. kolmých výtahů.

Soubor:Schrägaufzug.jpg.jpeg

Šikmý zavážecí výtah

• Ohřívače vzduch (cowper) Jsou poměrně vysoké ocelové válcovité stavby uvnitř vyzděné ohnivzdornou kanálkovou vyzdívkou a vybavené po celé výšce sahající spalnou komorou. Na horním knci jsou uzavřeny kopulí. Ke každé vysoké peci patří 3 až 5 ohřívačů vzduchu. Pracují střídavě přerušovaně t.j. jeden předává teplo vzduchu, další jsou předehřívány atd.Vytápěny jsou vysokopecním plynem zpravidla s přídavkem zemního plynu nebo topného oleje. Vysokopecní (kychtový) plyn obsahuje pouze 20% jedovatého kysličníku uhelnatého CO a je poměrně málo výhřevný (ca. 900 kcal/m^{3). Mezi vysokou pecí a ohřívači vzduchu je vysokopecní plyn čistěn a zbavován prachu ve filtrech a cyklonech.}

Soubor:Cowper.jpeg

Ohřívače vzduchu

Předehřátý vzduch (700 až 1000°C) je pomocí mohutných dmychadel dopravován vyzděným potrubím do dmyšen vysoké pece. Vedle dodávky potřebného kyslíku pro spalování koksu slouží vítr ve vysoké peci také k udržování konsistence vsázky (víření) a zabránění spečenin na dně pece.

Vysokopecní zařízení bývají obyčejně deset let v nepřetržitém provozu. Po uplynutí této provozní fáze je prováděna generální oprava celého zařízení.

Procesy ve vysoké peci

Do vysoké pece se zaváží železná ruda, koks a struskotvorné přísady. Tyto slouží jednak k snížení tavící teploty hlušin a jednak k ochraně železa během vysokopecního procesu. Jsou to vápenec, dolomit a zřídka také křemičtý stěrk. Druh přísady závisí na kvalitě rudy.

V horní části pece pod sazebnou se vypařuje vlhkost a předehřívá vsázka. Se stoupající teplotou v nižší části šachty pece dochází ke kontaktu železné rudy s procházejícími spalinami, které obsahují CO. Zde, v teplotním rozmezí mezi 400 a 1000 °C, probíhá tzv. nepřímá redukce (tj.redukce kysličníkem uhličitým ze spalin) v rudě obsažených kysličníků železa.

3Fe_{2O3 + 3CO = 3CO2 + 2Fe}

V nižších pásmech pece dále stoupá teplota a dochází zde jednak k přímé redukci ještě neredukovaných kysličníků železa z již těstovitého až tekutého kovu uhlíkem a jednak k jeho nauhličování. V surovém železe je obsah uhlíku 3,5 až 4,5 %.

Roztavené železo a struska se shromažďují na dně pece v nístěji. Odpichovým otvorem proudí roztavené železo do pánví, pánvových vagonů nebo je odléváno do forem na tzv. housky. Struska bývá přímo na místě granulována a připravena k dalšímu zpracování.

Vysokopecní provozy jsozu zpravidla součástí integrovaných hutních závodů a tekuté surové železo je přímo dopravováno do oceláren a zpracováno na ocel..

Další informace

• [1] Vyobrazení a dobrý text k výrobě železa a oceli, v německé řeči

• [2] mnoho informací o výrobě železa a oceli, v německé řeči