Sýrová pec (surová výheň) je jednou z prvních metalurgických jednotek v historii, která vyrábí kovové železo z rudy chemickou redukcí . Název „surový výbuch“ (od „surový výbuch“) se objevil v polovině 19. století, kdy se k přívodu vzduchu do vysokých pecí začaly používat silné parní stroje a vzduch samotný se ohříval . Poté se archaické pece, v nichž byl výbuch zásobován pohonem z vodních kol nebo díky svalové práci člověka, rychle staly nekonkurenceschopnými. Archaické pece se zpětně nazývaly „surové těsto“ [2] .
Z hlediska historie hutní techniky je akceptováno dělení kameniva pro těžbu železa z rud podle druhu hlavního produktu procesu [2] :
V literatuře jsou jako pece na vyfukování sýra označovány tyto historické typy kameniva:
Nejjednodušší surové ohniště mělo výšku 1–1,5 m. Jiný název pro syrové ohniště, používaný v odborné literatuře, „nízké ohniště“, naznačuje, že jeho výška nepřesahovala výšku člověka a bylo snadné ho udržovat. metalurgy ručně. Působením horkého redukčního plynu se v peci vytvořil záblesk , protože teplota v nístěji nepřesáhla 1300 °C a byla nedostatečná pro tvorbu litiny [4] [5] . Následně byla kritsa získána ve složitějších pecích na foukání sýrů - shtukofen, katalánské kovárny. Teplota v nich již dosahovala 1400 °C, ale podmínky tavení stále neumožňovaly výrobu litiny [6] .
Sýrárna byla první hutní jednotkou speciálně navrženou pro výrobu železa z rud. Jeho konstrukce byla výsledkem touhy dávných metalurgů zvýšit intenzitu vzduchu vstupujícího do jednotky, což byla nezbytná podmínka pro zvýšení teploty procesu. Nejprve se „vlčí jámy“ využívaly k získávání železa z rudy, někdy se používaly již na počátku nové éry. Například v jámách o průměru až 1,5 m a hlubokých 0,6 m zpracovávaly germánské kmeny železnou rudu. Jámy byly nutně uspořádány v místech intenzivního přirozeného pohybu vzduchu: na kopcích, v podhůří, lesních mýtinách. Velmi rychle však přišli na to, že nejúčinnějším způsobem, jak zvýšit odstřel, je postavit nad jámou nástavbu – jakýsi aerodynamický tunel.
Podle nejnovějších archeologických výzkumů se první sýrárny objevily na začátku 2. tisíciletí před naším letopočtem. E. Širokého, téměř univerzálního rozšíření se dočkaly v době laténské doby železné , tedy v 5.–1. století. před naším letopočtem E. [2]
Nízké topeniště na vyfukování sýrů bylo postaveno z vysoce žáruvzdorné hlíny na rámu z pletených prutů. Ke zpevnění stěn pece se často používaly dřevěné obruče a někdy byla celá umístěna v dřevěném rámu nebo obložena kameny. Mezi slovanskými národy a ve Skandinávii byla rozšířena konstrukce, ve které byla spodní část pece umístěna ve výkopu a horní část mírně vyčnívala nad zemí.
Vnitřek pece se skládal ze dvou komolých kuželů se společnou velkou základnou (ačkoli se často používaly jiné konfigurace: komolé jehlany, válce atd.). Roh byl dodáván s jednou nebo více hliněnými kopími - tryskami (ze staroslověnštiny „čichat“, tedy foukat) o průměru postupně se zmenšujícím směrem k vnitřnímu prostoru pece zpravidla od 60 do 25 mm. Do kopí se vkládaly měchy, a pokud se používala jedna dmýchací trubice, pak se do ní vkládaly měchy dva, jejichž střídavý chod zajišťoval relativně konstantní proudění vzduchu do pece. Pro výstup ze strusky byl na dně pece ponechán kanál, před kterým bylo vyhloubeno vybrání pro akumulační taveninu [7] [8] .
Konstrukce stucoffenů a pecí Osmund byla velmi podobná s malými rozdíly. Osmundské pece byly zpravidla uzavřeny v dřevěných srubech a konstrukce štukatur byla zvenčí vyztužena zdivem. Pece byly stavěny s mnohostranným průřezem, nejčastěji v podobě dvou čtyřbokých hranolů se společnou velkou základnou. Dmyšna se používala samostatně a byla instalována vodorovně ve spodní části pece tak, že pod ní byly pouze otvory pro vypouštění strusky z pece [9] .
Ve starověku se těžily především rudy, což byly uhličitany nebo hydroxidy železa. Při zahřívání uvolňovaly velké množství plynů, které bránily normálnímu průběhu procesu. Proto se ruda před naložením do ohniště zpravidla ukládala na hromady s palivovým dřívím, rozdělávaly ohně a kalcinovaly jeden den. Poté byl rozdrcen na velikost lískového ořechu a smíchán s dřevěným uhlím , čímž se vytvořila náplň [4] .
Sýrová pec se vysušila a zahřála a na dlouhou dobu se v ní rozdělával oheň. Poté se ohniště zaplnilo dřevěným uhlím asi do dvou třetin výšky a teprve poté byla položena vsázka. Dřevěné uhlí bylo opět umístěno přes horní část topeniště tak, aby se vytvořilo malé kuželovité vyvýšení. Dřevěné uhlí se zapalovalo přes odtokový kanál strusky, který byl naplněn malým palivovým dřívím a klestí . Přívod dýmu do ohniště vedl k podpalování uhlí, jehož uhlík se v podmínkách nedostatku kyslíku spálil na oxid uhelnatý . V peci tak vzniklo redukční prostředí, které přispělo k redukci železa z oxidů. Jak uhlí vyhořelo a vytvořila se tekutá struska, malé vločky redukovaného železa klesly na dno pece a svařily se dohromady. V důsledku procesu, který trval asi den, se tak vytvořil jeden nebo více potoků . V prvních fázích zvládnutí technologie hmotnost květu zřídka přesáhla 1–2 kg. Později se však naučili vyrábět kritz o hmotnosti 25-40 kg a v nejproduktivnějších katalánských kovárnách dokonce až 120-150 kg [4] .
Struska neustále vytékala z pece speciálním kanálem v její spodní části. Odtud pochází další název pro kovárnu, zvláště často používaný v německé literatuře - „pec s tekoucí struskou“. Hlavní složkou strusky, stejně jako v případě tavení v kelímku , byl křemičitan železa, takže ztráty železa struskou byly extrémně vysoké a v počáteční fázi zvládnutí technologie dosahovaly 80 % množství železa naloženého do jednotky. . Přesto sýrárna v mnoha oblastech Asie a Afriky existovala až do konce 19. století a obyvatelé některých vzdálených oblastí (například na ostrovech Indického a Tichého oceánu) ji používají dodnes (2004) [4 ] .
K vytěžení květu z kovárny bylo nutné zničit část jejích stěn. Každé nové tavbě proto předcházely práce na obnově konstrukce pece, stejně jako potažení vnitřního prostoru jednotky hlínou, instalace nových trysek, jejichž pevnost byla až do vynálezu kovových kopí velmi nízká.
Trhlina vytěžená z topeniště pomocí páčidel nebo speciálních kleští obsahovala velké množství vměstků strusky a nespáleného uhlí. Proto byl opracován dřevěnými kladivy, aby se tyto nečistoty odstranily. Teprve poté zahájili termomechanické zpracování kovu [7] .
Před zahájením tavby byl vnitřek pecí shtukofen a Osmund potažen žáruvzdornou hlínou a vycpán uhelným práškem. Poté byla pec vypálena, což spočívalo v zahřívání zdiva spalováním palivového dříví a určitého množství dřevěného uhlí. Poté byla pec z poloviny zatížena porcí dřevěného uhlí smíchaného s malým množstvím nízkotavné železné rudy. V důsledku natavení této první vsázky byly stěny spodní části pece pokryty jakousi ochrannou vrstvou - lebkou . Teprve po tak dlouhé přípravě jednotky přistoupili k samotnému procesu tavení.
Kusy rudy, což byla červená nebo hnědá železná ruda s obsahem železa asi 50 %, se drtily na velikost hrachu nebo lískových oříšků; dřevěné uhlí, jehož kvalitativní požadavky se neustále zvyšovaly, bylo drceno na velikost vlašského ořechu. Obě složky vsázky byly ručně odděleny od malých částic a prachu. Pec byla do poloviny naplněna dřevěným uhlím a následně byla nakládána ruda a uhlí ve vodorovných vrstvách o tloušťce maximálně 10–12 cm.
Po zapálení dřevěného uhlí ve spodní části pece, kde probíhala reakce nedokonalého spalování uhlíku uhlí na oxid uhelnatý, bylo dosaženo teploty přes 1500 °C pro plyny a 1400-1450 °C pro produkty tavení [9] .
| Pece | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Topení | |||||||||||
| Topení a vaření | |||||||||||
| kuchyně | |||||||||||
| Průmyslový |
| ||||||||||