Vysoká pec
- 30 - 40 m vysoká, 15 m široká
- pracuje nepřetržitě 8 - 10 let
- shora se plní vsázkou (železné rudy, koks, vápenec, živec)
- ze spod pece se přivádí předehřátý vzduch, který po průchodu pecí vystupuje nahoře jako tzv. kychtové plyny - N2, vzácné plyny, vodní pára, CO2 - nehořlavý podíl; CO, H2, CH4 - hořlavý
- v dolní části peci se provádí odpich Fe (vypuštění Fe)
- odpich strusky bývá většinou kontinuální (průběžně)
- děje probíhající ve vysoké peci (4 zóny):
1. předehřívací (400 °C) - předehřívání vsázky, která se zbavuje vody
2. redukční (900 °C) - nepřímá redukce oxidu železa
3 Fe2O3 + CO → 2 Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO → 3 FeO + CO2
FeO + CO → Fe + CO2
CO2 + C → 2 CO (redukce CO2)
CaCO3 → CaO + CO2 (rozklad vápence)
FeO + CO → Fe + CO2
CO2 + C → 2 CO (redukce CO2)
CaCO3 → CaO + CO2 (rozklad vápence)
3. nauhličovací (uhlíkové pásmo) (1200 °C) - Fe se obohacuje uhlíkem - Fe3C (karbid železa)
- přímá redukce oxidu železa
FeO + C → Fe + CO
- vznik strusky
FeO + C → Fe + CO
- vznik strusky
CaO + SiO2 → CaSiO3
4. tavící (1800 °C) - roztavené železo se hromadí na dně pece; na něm plave struska, která zabraňuje oxidaci železa vzduchem
- surové železo, které se vypouští z vysoké pece, obsahuje kolem 4% uhlíku = litina - používá se k výrobě radiátorů, kotlů, nádobí (odlévání ve formách)
Výroba oceli:
Spočívá ve snižování obsahu uhlíku ze 4% na 1,7% železa
Vyrábí se dvěma způsoby: 1.) výroba oceli v kyslíkových konvertorech:
- působením vzdušného kyslíku se uhlík a ostatní příměsi převádějí na oxidy (C->CO, Si->SiO2,
P->P2O5
P->P2O5
- plynné oxidy odcházejí z pece (CO)
- pevné oxidy jsou struzkotvorné (P2O5, MnO, SiO2)
2.) Výroba oceli v místějových pecích:
- uhlík a příměsi se převádějí na oxidy působením kyslíku vázaného v oxidech železa (železný šrot-rez = Fe203.nH2O
Poodpichu oceli se ocel ochlazuje: a) prudce = vzniká kalená ocel, tvrdá ale křehká.
b) pomalu (pozvolně) = vzniká popouštěná ocel, je lépe tvarovatelná.
Vlastnosti oceli se mohou vylepšit přidáním dalších kovů např. Vanad - pružinová ocel, chrom - legovaná ocel (nerez).
nečum