Tvar vysoké pece

Anonym Kuwezis25.10.2018 16:29 Nahlásit
Chtěla bych se zeptat, jestli někdo nevíte, z jakého důvodu má vysoká pec tvar, který má. Děkuji

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Cenobita.25.10.2018 20:47 (Upr. 25.10.2018 21:08) Nahlásit
Ve vysoké peci je nutné udržovat vysoké teploty a jedním z faktorů je tepelná kapacita, takže musí být v peci hodně hmoty (nemůže být malá). Do pece je nutné přidávat palivo - koks, vápenec a oxidy kovů (vsázka). Vlivem gravitace teče tekutý kov směrem dolů a protože je nutné do pece vhánět vzduch čili kyslík (redukce oxidů železa na surové železo) horké plyny zase stoupají nahoru, tím je dáno proudění v peci - plyny proudí zdola nahoru a vsázka se sype nahoru a gravitací klesá dolů. Tekuté železo se hromadí v nejnižším bodě tzv. nístěji. Z uvedených fyzikálně chemických procesů plyne tvar, teoreticky by šlo použít kouli, ale protože potřebujeme velké objemy hmoty pro kontinuální výrobu, koule přechází ve válec, dalším technologickým vylepšením je kuželový tvar, při kterém se suroviny nevzpříčí, ale gravitací klesají dolů. V dolní dochází k tavení želea a jeho hromadění, proto je dolní kužel obráceně opriti hornímu kuželu. Vysoká pec jsou vlastně dvě na obrácené a spojené kuželové plochy. První průmyslové vysoké pece byly stavěny v Anglii. Historicky byla významným producentem železa Indie.

https://www.youtube.com/watch?v=b3BOMfH7Dbc

https://www.youtube.com/watch?v=U3faQfmOPzA
Anonym Perotud26.10.2018 10:28 Nahlásit
Docela velká zkratka:
"je nutné do pece vhánět vzduch čili kyslík (redukce oxidů železa na surové železo)"
Kyslík tam vháníme kvůli hoření v tavicí zóně, jak dál stoupá CO2 šachtou vysoké pece, hoří koks už s nedostatkem kyslíku za vzniku CO. A tento CO je klíč k fungování vysoké pece. Krade totiž kyslík železné rudě, až v ní zůstane jen kovové železo, které se pak dole pouze roztaví na tekuté. Protože je železo hodně těžké, všechny ty zbytky na něm plavou jako struska.
Anonym Lawizib26.10.2018 12:58 Nahlásit
A celkem důležité je, že vzduch se předehřívá. Případně se jeho teplota reguluje dle potřeby - reguluje se tím, ve které části bude "hořet", tj. jaká teplota tam bude.
Ohřívá se kychtovými plyny, což jsou plyny odcházející z vysoké pece (cca 20% CO).
Anonym Perotud26.10.2018 16:09 Nahlásit
Přesně tak. Málokdo si uvědomuje, že vzduch je při výrobě surového železa surovinou, které se spotřebuje nejvíc. Na 1 m3 železa spotřebujeme přes 20 000 m3 vzduchu. Proto jsou také ty ohřívače větru často větší než pec a musí jich tam být baterie. Jsou to takové obrovské válcové nádoby s keramickými vložkami, 3-5ks vedle pece. Víc jich musí být proto, že se střídavě nahřívají spalováním kychtového plynu a následně přes ně fučí vítr do pece. Jsou to takové gigantické akumulačky, které ohřívají přiváděný vítr skoro na 1000°C.
Cenobita.26.10.2018 16:31 Nahlásit
Všechno beru, ale otázka byla hlavně na ten tvar vysoké pece a ten je výsledkem všech fyzikálně chemických působení v peci. Zde není vůbec nutné řešit princip fungování pece, ale spíš proč je ten tvar takový jaký je a je výhodný.
Anonym Perotud26.10.2018 18:58 Nahlásit
Bez pochopení principu redukce rudy pomocí CO nedává tvar pece smysl. Ze zkušenosti vím, že mnoho lidí se chybně domnívá, že železo se z rudy "vytaví" jen teplem - v takovém případě by šachtový tvar pece nebyl potřeba. V takovém případě by klidně fungoval i ten zmíněný kulový.
Cenobita.26.10.2018 19:40 Nahlásit
Anonym Perotud: nahoře jsem uvedl dvě videa, které redukci zmiňují, chemie je sice určitě důležitá, ale i ta fyzika ovlivňuje tvar (tření, gravitace, teplota, kapacita)
Anonym Lawizib27.10.2018 00:01 Nahlásit
Hezky se dohadujete, ale tvar vysokých pecí je dán empiricky. O nějakých chemických rovnicích jejich první tvůrci nic nevěděli. Metoda pokus-omyl. Ta první vysoké pece stvořila. Žádná chemie ani fyzika.
Cenobita.27.10.2018 10:48 Nahlásit
Anonym Lawizib: Nemáš pravdu fyzika na svět působí, i když ji nebudeš rozumět nebo o ní vůbec nebudeš vědět. Pak zase pravdu máš že tyto fyzikální vlivy lidé podchytili empiricky. Chemie v tom roli hraje také, ale je to uvedeno ve výše umístěných odkazech na videa.
Anonym Perotud27.10.2018 11:23 Nahlásit
Samozřejmě, ale i kdyby byl optimální tvar vysoké pece nalezen jen a jen díky empirii, nic to nemění na tom, že to byla správná funkce, co ukazovalo inženýrům, co je správná cesta a co slepá ulička. Správná funkce ve smyslu fyzikálně chemickém, ekonomickém, stavebně technickém atd.

Vysoká pec funguje tak dobře právě díky tomu, že je vysoká (větší než 10 podlažní dům!), že teplotní gradient a postupné změny složení "kouře" vytvářejí uvnitř zóny s velmi efektivními podmínky pro redukci rudy. Průměr pece je zase dán kupříkladu naší schopností do pece účinně vhánět vzduch (vítr) z otvorů po obvodu.

Železo se u nás vyrábělo už za Velké Moravy v malých pecích, možná kolem 1m, které často vydržely jen jednu nebo několik taveb. Měly různé tvary a vzniklo v nich cosi jako několikakilová železná houba (míním tím pěnovitou, houbovitou strukturu ne tvar), která se pak dlouhodobým kováním zbavovala vnitřní strusky a zkovávala (svařovala) do homogenního kovu. Železářství asi padly za oběť celé rozsáhlé doubravy podél Moravy (pozdější Moravská Sahara), všechny ty Hamry a Hamříkovy jsou zase památkou na zkujňování.

Postupně se během staletí pece zvětšovaly, začalo se topit uhlím a dmýchat, až se nakonec dosáhlo teploty 1200°C a z pece už teklo železo. Vysoké pece dnešního typu s koksem a ohřívači vzduchu vznikly až někdy současně s železnicí, v době, kdy už metalurgové dobře chápali fyzikálně chemické procesy v peci. Ani potom se ale pokrok nezastavil, celá věda je například aglomerace rudy.

Nemyslím, že jsme ve sporu, prostě na každou věc lze nahlížet z různých úhlů, a z čím více stran na věc pohlédnete, tím spíš proniknete k její podstatě.
Cenobita.27.10.2018 13:02 Nahlásit
Anonym Perotud: ano, takto jsem to také nějak zamýšlel popsat.
Přidat komentář do diskuze ▾