Vysoká pec je tavicí pec používaná k tavení kovových rud, zejména železa a mědi.
První vysoké pece: historie vzhledu
První vysoké pece se objevily v západní Evropě kolem poloviny XNUMX. století.
Již ve starověku se lidé naučili získávat železo v sýrárnách. Pro tyto účely zcela postačovaly tavitelné rudy nalezené na povrchu země. Již ve středověku však rapidně vzrostla potřeba železa a vyvstala potřeba využívat žáruvzdorné rudy.
K extrakci železa z takové rudy byla zapotřebí velmi vysoká teplota tavení. Teplota může být zvýšena zvýšením výšky pece nebo zvýšením foukání. Tak byla sýrová pec nahrazena novou tavicí pecí zvanou stukofen. Vyšší a mnohem dokonalejší štuk byl začátkem na cestě k vytvoření vysoké pece. Navzdory tomu, že se proces získávání železa z rudy nezměnil, došlo k jasnému pokroku. Uzavřená šachta ve stukofenu umožnila koncentrovat teplo a díky výšce dosahující 3,5 m se tavba stala rovnoměrnější a ucelenější a zvýšila se míra využití rudy.
Časem žáruvzdorné rudy vyžadovaly silnější tryskání. Do konce XNUMX. století byly tavicí pece zdokonaleny o hydromotory, které poháněly kožené měchy. Díky tomu zesílilo foukání, které ovlivnilo celý proces. Teplota v peci se tak zvýšila, že když se železo z rudy redukovalo, většina se začala měnit na litinu. To řemeslníky zprvu nemile překvapilo, protože nový kov se nedal kovat, nedal svařit, byl křehký a nehodí se z něj vyrábět odolné nástroje nebo ostré zbraně.
První vysoká pec se objevila v roce 1630 ve městě Tula.
Teplota vysoké pece
Nejvyšší teplota trouby je v horní části topeniště. Tam se vyvíjí až do 2250 °C. Jak se pohybujete nahoru, teplo klesá a nahoře dosahuje 270 °C. V různých výškách ve vysoké peci se ustavuje určitá teplota, díky které dochází k chemickým procesům přeměny rudy na kov. Na konci dne nemůžete litinu zvednout holýma rukama. Jeho teplota je 1400 °C.
Dodávka výbuchu do vysoké pece
Foukání – Přívod vzduchu speciálními foukacími stroji do průmyslových pecí, pecí apod. aby se urychlily procesy v nich probíhající.
Moderní nucený provoz výkonných vysokých pecí vyžaduje zásobovat je tryskáním o odpovídajícím tlaku a teplotě. První dva z těchto parametrů zajišťují dmychadla a poslední provoz ohřívačů vzduchu.
Vysokopecní ohřívač (možnosti názvu: ohřívač vzduchu, regenerátor, cowper) je zařízení pro ohřev vzduchu (studený dmychadlo vycházející z dmychadla) před jeho přivedením do vysoké pece. Zavedení ohřívačů vzduchu se stalo nejefektivnějším způsobem úspory paliva (koksu) v celé historii výroby vysokých pecí.
Princip činnosti vysoké pece
Nejprve se litina taví ze železných rud ve speciálních pecích zvaných vysoké pece. Proto se proces výroby litiny ze železných rud nazývá vysokopecní proces.
Vysoká pec má velké množství speciálních zařízení a mechanismů, které zajišťují kontinuitu procesu. Většina mechanismů funguje automaticky. Můžete se podívat na schéma výše!
Směs rudy, koksu a tavidla se připravuje v určitém poměru pro plnění do vysoké pece. Tato směs se nazývá směs. Speciální výtah – skip pohybující se po nakloněných drahách – přivádí vsázku do horní části vysoké pece, odkud vstupuje do pece přes zavážecí zařízení.
Pro udržení intenzivního spalování naloženého koksu je potřeba velké množství vzduchu. Vzduch je do pece přiváděn speciálními otvory ve spodní části pece, které se nazývají otvory dmychadel. Aby vzduch prorazil vysoký sloupec vsázky a pronikl do všech částí topeniště a také aby bylo zajištěno dostatečné množství kyslíku pro shoření veškerého paliva, je do topeniště vháněn vzduch pod tlak 1-2 ati. Vzduch se ohřívá na teplotu 600-800°, protože vstřikování velkého množství studeného vzduchu snižuje teplotu uvnitř pece, v důsledku čehož se proces tavení rudy zpomaluje.
Vzduch se ohřívá v ohřívačích vzduchu, které jsou postaveny vedle vysoké pece. Ohřívače vzduchu jsou ohřívány vysokopecním (pecním) plynem získaným při tavení litiny. Vysokopecní plyn se předběžně čistí od prachu ve speciálních zařízeních na čištění plynu. Produkty spalování z ohřívačů vzduchu jsou odváděny komínem.
Tekutá litina vyrobená v peci je spouštěna do její spodní části, odkud je periodicky vypouštěna otvorem zvaným litinový odpichový otvor. Ve speciálních velkokapacitních pánvích se litina z vysoké pece dopravuje do oceláren ke zpracování na ocel nebo do licího stroje na výrobu surového železa.
Gang, tavidla a palivový popel tvoří v peci tekutou strusku, která má nižší měrnou hmotnost než litina, a proto se nachází nad tekutou litinou. Struska je odváděna z pece odpichovým otvorem strusky a posílána ke zpracování a dalšímu využití jako stavební materiál nebo na skládku strusky.
Vysoká pec pracuje kontinuálně na protiproudém principu: výchozí materiály jsou nakládány shora, postupně klesají dolů, mění se na litinu a strusku a plyny ohřáté ve spodní zóně pece stoupají vzhůru, aby se setkaly s výchozími materiály. Pec má vnější ocelový plášť, nazývaný plášť, a vnitřní zdivo neboli vyzdívku. Vyzdívka musí stabilně odolávat opotřebení třením průběžně klesajících sloupců surovin, odolávat vysokým teplotám, aniž by došlo k roztavení nebo deformaci. K vyzdívce se proto používají kvalitní šamotové cihly.
