Vysoké pece

ŽELEZOHISTORIE ŽELEZA Chetité vyrobili 1.svářkové železo okolo roku 1500 př.n.l. První tavené železo vyrobili okolo roku 600 př.n.l. Číňané. První vysoká pec postavena okolo roku 1400 n.l. v Holandsku.Zdokonalení metod lití železaVýroba litiny je významnou metalurgickou inovací středověku. Od počátku doby železné až do pozdního středověku nebyla železná ruda, tavená v tehdejších pecích, nikdy úplně roztavena do tekutého stavu. V 15. století však rozšíření vysokých pecí umožnilo tento proces a důsledkem bylo, že mohla být tavenina přímo odlévána do připravených forem. Vznik vysokých pecí byl výsledkem pokusů o zvětšení velikosti tradičních pudlovacích pecí. Při větší velikosti bylo nutné zajistit stálý přívod vzduchu, obvykle s pomocí měchů poháněných vodním kolem, a přitom došlo k takovému nárůstu vnitřní teploty, že se železo roztavilo. Nejdříve výrobci železa považovali kotouč ztvrdlého železa, který zůstával ležet na dně pece, za nežádoucí odpad: mělo úplně jiné vlastnosti než obvyklejší tepané železo, protože bylo krystalické a křehké a tudíž nebylo použitelné v tradiční kovářské výhni. Ale brzy se přišlo na to, že nové železo může být odléváno a stalo se žádaným, zvláště při výrobě děl. RUDYŽelezné rudy obsahují převážně tyto nerosty: magnetovec (magnetit , Fe3O4 ), krevel (hematit, Fe2O3), hnědel (limonit, Fe2O3 . n H2O) a ocelek (siderit, FeCO3). Mimo nerosty obsahují rudy příměsi – hlušinu, která obsah železa snižuje. FeCO3 56 +12 + 3 •16 = 116 100%...................116 5600 : 116 = 48,3% x %...................56Fe2O3 . n H2O 112 + 48 + 2 + 16 = 160 + 18 = 178 100%...................178 11200: 178 = 63% x %...................112Fe2O3 2 • 56 + 3 • 16 = 160 100%....................160 11200 :160 = 70% x %....................112 Fe3O4 3 • 56 + 4 • 16 = 232 100%....................232 16800: 232 = 72,4% x %....................168 OBRÁZEK VYSOKÉ PECE POPIS ZPRACOVÁNÍVysoká pec je zařízení 30 až 50m vysoké, o průměru až 15m, vyzděná žáruvzdorným materiálem. Shora se nepřetržitě plní koksem, železnou rudou a vápencem. Do spodní části pece se vhání kyslíkem obohacený předehřátý vzduch. Spalováním koksu se v této části pece dosahuje až teploty 18000C. Suroviny se v peci nejprve vysuší, potom se ruda postupně redukuje na železo. V dolní části pece se vzniklé železo taví a současně v sobě rozpouští uhlík, což snižuje teplotu tání železa. Z hlušiny a vápence vzniká kapalná struska, která chrání povrch roztaveného železa před oxidací. Struska i roztavené železo se z vysoké pece vypouštějí zvlášť. Vypouštění- odpich strusky a železa se provádí přibližně vždy po 2 hodinách. Vysoká pec pracuje nepřetržitě řadu let. CHEMICKÉ ROVNICEPředehřívání:Fe2O3 . nH2O → Fe2O3 + nH2ORedukce:Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3COSpalování:CO2 + C → 2COC + O2 → CO2VYUŽITÍ ŽELEZA Surové železo vyrobené ve vysoké peci obsahuje uhlík ( asi 4%) a mnohé jiné prvky, např.: Si, P, S a příměsi kovů. Má velkou tvrdost, ale je křehké, zpracovává se odléváním do forem (litina). Z litiny se vyrábějí topná tělesa, části strojů, potrubí, kuchyňské nádobí aj. Ze surového železa se dále zpracovává ocel.