Hutníctvo vo vysokej peci

Vysoká pec, vertikálna šachtová pec, ktorá vyrába tekuté kovy reakciou prúdu vzduchu zavedeného pod tlakom do spodnej časti pece so zmesou kovovej rudy, koksu a taviva privádzaného do vrchnej časti. Vysoké pece sa používajú na výrobu surového železa zo železnej rudy na ďalšie spracovanie na oceľ a používajú sa aj na spracovanie olova, medi a iných kovov. Rýchle spaľovanie je udržiavané prúdom vzduchu pod tlakom.

spracovanie železa: vysoká pec

V podstate je vysoká pec protiprúdovým výmenníkom tepla a kyslíka, v ktorom stúpajúci spaľovací plyn stráca väčšinu svojho tepla na

Vysoké pece vyrábajú surové železo zo železnej rudy redukčným účinkom uhlíka (dodávaného ako koks) pri vysokej teplote v prítomnosti tavidla, ako je vápenec. Vysoké pece na výrobu železa sa skladajú z niekoľkých zón: nístej v tvare téglika na spodku pece; prostredná zóna nazývaná bosh medzi krbom a komínom; zvislý hriadeľ (komín), ktorý sa tiahne od hrdla k vrchu pece; a hornú časť pece, ktorá obsahuje mechanizmus na plnenie pece. Náplň alebo náplň pece z materiálov obsahujúcich železo (napr. Pelety a aglomerát železnej rudy), koks a tavivo (napr. Vápenec) zostupuje cez šachtu, kde je predohriata a reaguje so stúpajúcimi redukčnými plynmi za vzniku kvapaliny železo a troska, ktoré sa hromadí v krbu. Vzduch, ktorý bol predhriaty na teploty od 900 ° do 1 250 ° C (1650 ° a 2300 ° F), spolu s vstrekovaným palivom, ako je ropa alebo zemný plyn, je vháňaný do pece cez viaceré dýzy (dýzy) umiestnené po obvode pec blízko vrcholu krbu; tieto dýzy môžu mať vo veľkých peciach od 12 do 40. Predhriaty vzduch je zasa privádzaný z rušného potrubia, z rúrky s veľkým priemerom, ktorá obopína pec. Predohriaty vzduch reaguje energicky s predhriatym koksom, čo vedie k tvorbe redukčného plynu (oxid uhoľnatý), ktorý stúpa pecou, ​​a k veľmi vysokej teplote asi 1650 ° C (3 000 ° F), ktorá produkuje tekuté železo a troska.

Kábel je najteplejším dielom pece kvôli svojej tesnej blízkosti k reakcii medzi vzduchom a koksom. Roztavené železo sa hromadí v krbu, ktoré má odpichový otvor na odtekanie roztaveného železa a, vyššie, trosku, aby sa odstránila zmes nečistôt a tavidla. Krb a krbu sú silnostenné konštrukcie obložené žiaruvzdornými blokmi z uhlíkových materiálov, zatiaľ čo komín je obložený vysoko kvalitnou šamotovou tehlou na ochranu plášťa pece. Aby sa zabránilo vyhoreniu týchto žiaruvzdorných materiálov, sú do nich zabudované doštičky, lamely alebo spreje na cirkuláciu studenej vody.

Stoh sa udržiava plný so striedajúcimi sa vrstvami koksu, rudy a vápenca, ktoré sa pripúšťajú na vrch počas nepretržitej prevádzky. Koks sa zapaľuje na dne a rýchlo horí núteným vzduchom z tlmičov. Oxidy železa v rude sa chemicky redukujú na roztavené železo uhlíkom a oxidom uhoľnatým z koksu. Vytvorená troska pozostáva z vápencového toku, popola z koksu a látok vytvorených reakciou nečistôt v rude s tavivom; plave v roztavenom stave na vrchu roztaveného železa. Horúce plyny stúpajú zo spaľovacej zóny, zohrievajú čerstvý materiál v komíne a potom prechádzajú potrubiami v blízkosti hornej časti pece.

Vysoké pece môžu mať tieto pomocné zariadenia: sklad, v ktorom je vsádzka pece pripravená pred tým, ako sa zdvihne na vrchol pece vynechanými automobilmi alebo systémom pásového dopravníka; horný plniaci systém pozostávajúci z vertikálnej sady dvojitých zvončekov (šišiek) alebo rotujúcich žľabov na zabránenie uvoľňovania plynu z pece počas plnenia; kachle, ktoré využívajú odpadové plyny z pece na predhrievanie vzduchu dodávaného do dúchadiel; a lejaciu halu pozostávajúcu zo žľabov, ktoré distribuujú tekuté železo a trosku do vhodných lejacích panví na prenos do oceliarenských pecí a oblastí s regeneráciou trosky.

V Európe sa vysoká pec v priebehu storočí vyvíjala z malých pecí prevádzkovaných Rimanmi, v ktorých sa drevné uhlie používalo na redukciu rudy na polotuhú hmotu železa obsahujúceho relatívne malé množstvo uhlíka a trosky. Železná hmota sa potom kladivom odstránila troska, čím sa získalo kované železo. Zvýšenie výšky pece spojené s mechanickými vlnovcami na zavádzanie väčšieho množstva vzduchu do nej umožnilo vyššie teploty potrebné na výrobu železa s vysokým obsahom uhlíka známeho ako liate alebo surové železo. Tento spôsob výroby sa používal v strednej Európe v polovici 14. storočia a bol zavedený do Anglicka asi 1500. Uhlie bolo jediným palivom do 17. storočia, keď vyčerpanie lesov, ktoré poskytovali uhlie v Anglicku, viedlo k pokusom s koksom., ktorá sa vyrába z uhlia. Koks bol široko prijatý na použitie vo vysokých peciach v polovici 18. storočia a na začiatku 19. storočia bol zavedený princíp ohrevu vzduchu pred jeho vstupom do pece.

Moderné vysoké pece sa pohybujú vo veľkosti od 20 do 35 m, majú priemery krbu 6 až 14 m (20 až 45 stôp) a môžu denne produkovať 1 000 až takmer 10 000 ton surového železa.