Ottův slovník naučný/Železářství
Železářství jest odvětví průmyslové zabývající se výrobou  (v. t.), z části i jeho zpracováním. Výrobky železářské docházejí pak upotřebení v ostatních odborech technických a dalšího zpracování hlavně ve strojnictví. Počátky ž. padají do doby předhistorické. Až do nedávna bylo rozšířeno mínění, a dosti se ještě udržuje, že všude dobu železnou předcházela doba bronzová. Podle novějších badání není však pochyby, že v zemích, kde byla ložiska ryzích rud železných, známo bylo železo již před bronzem a také před mědí, tak jako je dnes ještě známo některým národům divokým, jež zase neznají mědi a bronzu. Vyžaduje totiž primitivní výroba železa prostředků mnohem jednodušších než dobýváni mědi z rud, a bronz jako slitina mědi a cínu nemohl býti vyráběn bez vědomostí poněkud širších o výrobě kovův a jistého rozvoje obchodu, poněvadž nikde oba kovy, z nichž se skládá, nevyskytují se v sousedství. Kulturní národové užívali asi záhy železa a oceli na zpracování dřev, kamenů, při orbě atd. a mnohem dříve než na výrobu zbraní a brnění. Bronz nelze vůbec tak zakaliti, aby ho mohlo býti užito na zpracování žuly, čediče a porfyru památek egyptských, jak patrno z vyobrazení a nápisů na stavbách a hrobech z dob 4. a 5. dynastie u Théb a z doby 12. dynastie u Beni-Hasanu. Dne 26. kv. 1837 Angličan  nalezl úlomek nástroje železného ve veliké pyramidě Cheopsově po roztříštění několika vrstev kamenů. Tento kus plechu je tedy dnes asi 5000 let stár a uložen v Britském museu. Je skutečnou vzácností, poněvadž železo, zvlástě železo svářkové, ve střídavém vlhku a na vzduchu snadno se okysličuje.

Způsob dobývání železa z rud nemůže býti vynálezem jednotlivce neb jen jednoho národa a nevyvinul se asi v Egyptě, chudém rudami železnými a zvláště palivem. Staroegyptský způsob dobývání železa, znázorněný na některých památkách, je dnes ještě ve stejné nedokonalosti obvyklý u různých národů afrických v Súdáně, na horním Nílu a j. V bibli činí se několikrát zmínka o železe a v Genesi 4, 22 uvádí se  »řemeslník všelikého díla od mědi a od železa«. Neméně často zmiňuje se Homér o železe a oceli jakožto kovu pro nářadí hospodářské a potřeby řemeslné. V Italii známo bylo železo již v době předetruské, jak tomu nasvědčuje nález železných předmětův a zbraní z IX. nebo X. stol. př. Kr., učiněný r. 1853 ve Villanově u Bologně. Vysoce ceněna zvlášť u Řeků byla ocel , usedlých podél Černého moře asi v dnešní Armenii. Řekové pokládali Chalyby za vynálezce oceli (χάλυψ), řečtí spisovatelé často se o nich zmiňují a podle Xenofonta celý tento kmen živil se ž-m.

V Číně již 2000 let př. Kr. císař Yu dostával od praobyvatelů Tibetu železo jako daň a v době té byla Číňanům již také známa magnetka. V době světové vlády Říma železo bylo již nezbytnou potřebou ve válce i v míru a kvetlo ž. ve všech římských provinciích železnými rudami bohatých, zvláště ve Španělsku, v Gallii, Britannii, Korutanech (Noricum) a na Rýně, kde se dnes ještě nalézají haldy strusek železných z dob římských. V době Pliniově bylo v Římě zvlášť oblíbeno železo , národa východoasijského, o němž však je pochybno, měl-li svá sídla v nynější Číně či v Indii. Římanům dodával drahocené látky a železo kvality asi dnešní oceli Wootzovy neb damašské. Podle Rigvédy železo bylo dobře známo již starým Ariům dříve než sestoupilí do území pěti řek. Památky indické svědčí o značné vyvinutosti indického ž. Železný sloup Dehlijský 16 m dlouhý, 0·5 m v průměru, k němuž se víže mnoho prastarých pověstí Indů, byl by dnes v době parních kladiv a svářkových pecí mistrným kouskem hutnickým. Při palácových stavbách čingálského krále Duštogamini (171—137 př. Kr. ) užito bylo ploten železných na krytí střech a ochranu základův. Indická ocel byla ve starověku nedostižna a že byla známa dávno před Kristem, dosvědčují nálezy různých nástrojů z r. 1500 př. Kr. Že samými Indy byla vysoce ceněna, vyplývá ze sdělení Quinta Curtia, podle něhož přemožený Porus daroval Alexandrovi kus oceli as 15 kg těžký. Dobré ocelové čepele mečů chovány byly v klenotnicích indických knížat jako největší poklady. Vývoz indického železa byl však poměrně nepatrný a byl většinou zpracován již v Asii, Foiničany a Araby na zbraně a nástroje. Nejvíce v tom vynikly Damašek a Sidon. Měď a cín získávali Indové od obchodníků foinicko-arabských teprve v dobách pozdějších. Prostřednictvím cikánů dostal se jejich způsob výroby železa sice také do Evropy, ale zde k rozvoji ž. mnoho nepřispěl.

Podle Zendavesty známo bylo zpracování železa i národům říše Perské a zemí okolních. V 2. pol. XIX. stol. vykopáno bylo ze zřícenin měst Babylóna a Ninive množství předmětů železných, svědčících o značné dovednosti výrobní. Podle nápisů v Ninive železo bylo stavebním materiálem již za Sanheriba a Sardanapala.

Metallurgie řecká byla v největším rozkvětu v VI. a VII. stol. př. Kr. Glaukos z ostr. Chia vynalezl kol r. 600 př. Kr. spájení železa a železo dobře zpracovávalo též mnoho umělců jiných. Podle Pausania a Plinia byly jejich umělecké práce tepané a provedení jich svízelné. Slevání železa ve starověku známo nebylo, jak patrno ze zmínek o zpracování železa u Aristotela, Theofrasta a z obšírnějších pojednání obou žáků slavného Ktésibia Alexandrijského, Héróna a Filóna. Nejdůležitější místo ve spisech Aristotelových jedná o ž. Chalybův, od Theofrasta se dovídáme, že Řekové při výrobě železa užívali již kamenného uhlí, jež také již dovedli zkokovatiti.

Pád Etrusků (300 př. Kr. ) a první dvě punské války (264—201 př. Kr.) přispěly k rozvoji Říma v neposlední řadě tím, že Římané stali se vlastníky dolů v Sardinii, na Sicilii a ve Španělsku a dovedli vedle drahých kovů využitkovati i železa na výrobu zbraní a pluhů. Populonia dodávala železo, Arretium hotové štíty a přílby, těžká i lehká kopí, a Španělsko zásobovalo římské legie výbornými lehkými mečíky ocelovými, jejichž výhody dovedli Římané oceniti již v druhé válce punské. Meče Římanů v čase války byly železné nebo ocelové, v míru při slavnostech a zápasech bronzové. Římané sami k rozvoji ž. nepřispěli. Římský kovář při práci znázorněn je ve vyobr. č. 4859. Po dobytí Norika železo nynějšího Štýrska bylo u Římanů nejcennější a dováželo se přes Aquileji do továren na zbraně ve Veroně, Mantui, Cremoně, Concordii a Ticinu.

Stěhováním národů zapadlo sice užívání bronzu, nikoli však užívání železa. Až do poloviny středověku železo vyrábělo se starým primitivním způsobem zkujňovacím ve stavu rozpáleném, nikoliv roztopeném, kterýžto způsob udržel se posud na Korsice a u Basků. Ve vyobr. č. 4860. znázorněna je zkujňovací výheň korsická, ve vyobr. č. 4861. výheň katalonská. Do výhně katalonské přivádí se ruda zvolna s jedné strany, kdežto ve výhni korsické narovnána je za obrubou z dřevěného uhlí. Tvoření strusky podporuje se při katalonském způsobě výroby tím, že na straně přívodu větru přidává se úlomková ruda, v korsických výhních tím, že v nístěji nechá se struska od zkujňování předcházejícího. Tím způsobem bylo možno vyráběti jen železo svářkové, práce byla jen ruční. Železárny tohoto druhu zakládaly se nejvíce v lesích, kde bylo dosti dřevěného uhlí, později při potocích, aby se využitkovala síla vodní na pohon dmychadla, kladiv, tažení drátu atd. Přes tuto jednoduchost prostředků bylo kovářství ve středověku na vysokém stupni vývoje a zůstalo dnes ještě namnoze nedostiženo. Kovář vyráběl si často potřebné železo sám přímo z rud a peci na železo byly též majetkem sedláků. Ve vyobr. č. 4862. znázorněna je stará t. zv.  čili  pec, jež ve Švédsku a Norsku udržela se až do začátku XIX. stol.

Později, když od čistých snadno tavitelných rud přešlo se k rudám nesnadno roztopným, dostávaly tyto nízké šachtové peci nástavky, aby se dosáhlo vyššího žáru. Tím povstaly t. zv. peci  čili , v jejichž nístěji delším rozpalováním vytvořil se větší kus železa, promíšeného struskou, t. zv. vlk. Po vybourání předku zpracoval se vlk kováním a svařováním. Kovář nedostal tím železo lepší, ale najednou kus větší než ve výhni zkujňovací. Kusové peci dosáhly po zavedení pohonu vodního pro dmychadla výšky 5—6 m, žár byl pak vyšší a roztápěl železo. S počátku bylo asi tekuté surové železo pokládáno za strusku, později však vyvinul se ze správného poznání jakosti železa způsob výroby surového železa, litiny a železa kujného nepřímo z rud. Zvýšené peci označeny byly po prvé názvem pecí vysokých v Elsasku.

 železa zavedeno bylo pravděpodobně počátkem XV. stol. R. 1422 Žižka obléhal Karlův Týn již děly litinovými. Zdá se, že v tehdejší době bylo také již známo zkujňování surového železa, jež v pozdější době přišlo v zapomenutí. Počátkem stol. XV. bylo tedy nynější ž. v základech svých již rozvinuto: výroba surového železa, výroba kujného železa ze železa surového a slevačství železářské. Vedle pecí vysokých zřizovaly se peci zkujňovací na zpracování surového železa na železo kujné a ocel. Proti výhním zkujňovacím uspořilo se mnoho paliva a za den vyrobilo se železa tolik jako dříve za týden. Výroba hromadná, charakterisující naši dobu, počala se tenkráte vyvíjeti. Ale výkon vysokých pecí tehdejších byl malý. V Ilsenburgu dávala vysoká pec koncem XVI. stol. denně 750 kg surového železa, tedy 100krát méně než peci dnešní. Zkujňování surového železa provádělo se v této době v pecech podobných výhním zkujňovacím a zvalo se . V nístěji roztápělo se po kapkách železo v proudě větru, aby se okysličil křemík, mangan a uhlík. Po jediném, často však několikanásobném roztavení železo bylo zkujněno. V Americe při jejím objevení bylo železo neznámo. Jediný národ při ústí řeky La Plata opatřoval své šípy kováním železným, Amerika Střední prodělávala jistou dobu bronzovou a v Severní Americe Indiáni užívali zbraní měděných hotovených bez upotřebení ohně.

Ve stol. XVI. a XVII. těžiště ž. přesunulo se ze střední Evropy zvolna do Španělska a Portugalska, odtud do Nizozemí a Anglie. Ve stol. XVIII. veškerá zlepšení v ž. vycházejí již z Anglie, jež se snaží využitkovati svého bohatství uhlí a rud a zavedením parního stroje klade základní kámen pro rozvoj svého ž. a nynější techniky. Ž. vyvinulo se od té doby velmi rychle působením uhlí a páry. Kde bylo dosti rudy a paliva, zakládaly se železárny, rozvoj strojnictví, hlavně železnic a paroplavby, tento vývoj dovršil. R. 1800 vyrobilo se na celé zeměkouli 825.000 t železa, r. 1850, tedy asi 20 let po stavbě první železnice, již 4,750.000 t a r. 1900 již 41,000.000 t.

Poslední období rozvoje ž. nastalo zavedením železa plávkového. Malé množství oceli plávkové vyrábělo se již koncem století XVIII. v kelímcích jako ocel kelímková. Výroba ve velkém při tom nebyla možna, přišla příliš draho. Výrobu oceli kelímkové vynalezl v polovině XVIII. stol. hodinář  v Sheffieldě. Ve velkém užívá se jí jen v železárnách na lití ocelových děl (Krupp v Essenu a j.) a různých částí strojních. Mnohem pohodlnější je  (v. t.), jenž byl dále upraven  a . Od r. 1865 plávkové železo vyrábí se také ze železa surového a odpadků starého železa kujného způsobem .

Veškerá produkce železa byla r. 1900 rozdělena takto:

Spojené Obce sev.-amer. vykazují největší výrobu od r. 1890, kdy zatlačily Velkou Britannii. Vykazovaly r. 1865 ještě výrobu pouhých 845.000 t ročně, r. 1902 již 16,132.000 t. Dnešní spotřeba železa na zemi je 40krát větší, než byla před sto lety, a 30krát větší, než spotřeba všech kovův ostatních. Cena železa na celé zeměkouli spotřebovaného převyšuje 11/2kráte cenu všech ostatních kovů spotřebovaných.

V Sev. Americe je nejvíce železných rud, většinou krevelů chudých fosforem, v území Horního jezera, totiž ve státech Michigan, Minnesota a Wisconsin. Menší bohatství rud, však zároveň s uhlím, vyskytuje se ve státech Alabama a Pennsylvanii, kde jsou též největší huti. Velmi příznivé poměry pro rozvoj ž. má Anglie, jejíž železo konkurruje i ve vzdálených krajích se železem domácím. Těžiště anglické výroby železa je v poříčí řeky Tees, v Clevelandě, kde podporováno je blízkostí ložisek uhlí u Durhamu. Pak následují Skotsko a Cumberland. Staroznámé jsou okresy železářské Staffordshire, Derbyshire, Lincolnshire, kde v okolí měst Dudley, Birmingham, Stourbridge a Sheffield je mnoho železáren. Také v Německu koncentruje se ž. v území, kde se vyskytuje nejvíce kamenného uhlí, tedy v Porýnsku a Vestfálsku. Druhý železářský kraj je Lotrinsko s Lucemburskem a územím saarským a třetí důležitější okres je v Horním Slezsku v okolí města Bytomě. V Rusku vadí rozvoji ž. značná vzdálenost ložisek rudních a uhelných. Ž. je nejrozsáhlejší v území řeky Donce. Druhé území připojuje se v Polsku k hornoslezskému území německému. Ve Francii ž. obmezuje se na čásť východní a jihovýchodní. Největší výroba je v dep. Meurthe et Moselle, pak v dep. Nord a Pas de Calais. Značný význam mají huti v Creuzotu (5 vys. pecí) a v Bessèges v dep. Gard (7 vys. pecí). V Rakousko-Uhersku stálo dříve v čele ž. Štýrsko, dnes Morava a Čechy, jež obstarávají asi polovinu veškeré t. zv. rakousko-uherské produkce železa. Samotná Moravská Ostrava hradí pětinu zdejší výroby. Rudy, jež zpracuje, jsou většinou z Uher a ze Švédska, jen malou čásť jich dodává Morava. Nejznamenitější huti železářské v Čechách jsou na  a v , obé v sousedství ložisek uhelných. Štýrsko dává jen čtvrtinu rakousko-uherské výroby železa, přes to, že země rudami oplývá, nedostáváť se uhlí. Huti ve Vordernberku, Eisenerzu a j. pracují ještě se dřevěným uhlím, v Donawitzi, Zeltwegu a Hieflau přešly již ke koksu, jenž se dováží až z Westfálska a ze Slezska. Štyrské rudy a cizí koks zpracují se také ve Schwechatu. Stejně pro ž. nepříznivé jsou poměry v Korutanech, jež vyrábějí as stejné množství železa jako rakouské Slezsko, totiž asi dvacetinu vší produkce říšské. Rudy uherské zpracují se jen z nepatrné části v okolí nalezišť pomocí dřevěného uhlí nebo cizího koksu, větší čásť se vyváží do Viktorie a něm. hutí hornoslezských. Na jihu je několik hutí, jež užívají většinou dřevěného uhlí a jen z části koksu. K celkové výrobě říše přispívá Uhersko jednou třetinou. Belgie zpracuje mnoho rud španělských, alžírských a švédských. Největší železárny jsou u Lutichu (Seraing a j.). R. 1889 Belgie byla na pátém místě, od r. 1890 zůstala za Rakouskem a Ruskem. Švédsko je sice bohato rudami, ale má ložiska kamenného uhlí pouze v jižní části, čímž ž. jest obmezeno ve vývoji. Nejdůležitější železárny jsou v okresech Kopparberg (Domnarfet) a Örebro. Španělsko je země bohatá železnými rudami, vyváží však téměř 70% svých rud do Anglie, Belgie, Francie, Německa a Sev. Ameriky. Železárny jsou hlavně v okolí Bilbaa. Podobné poměry jako ve Španělsku jsou i v Italii, není vhodného uhlí a rudy se vyvážejí. V Kanadě jsou značná ložiska rud i paliva, ale ž. teprve v počátcích.

 vyrábí se z rud ve vysokých pecech. Rudy se však často před tím praží, aby se odstranily prchavé látky, jako voda, kyselina uhličitá, síra, arsén a j., a převedl se kysličník železnatý v kysličník železnato-železitý, jenž snáze se redukuje. Rudy se zároveň kypří, rozpukávají se a stávají se tím přístupnější pro působení plynů ve vysoké peci. Před pražením rudy také se drtí a perou. Pražení provádí se buď v milířích nebo v šachtových pecech. Nový způsob hutnické úpravy rud, t. zv. elektromagnetické třídění, záleží v tom, že rozmělněné rudy železné vedou se kolem polů silných elektromagnetů. Železnaté součásti odchylují se následkem toho od svého směru, příměsky chudší železem pohybují se dále. Způsobu toho lze užíti při každé rudě železné, jen když je dosti bohata. Pražené a elektromagneticky upravené rudy někdy znovu se drtí, perou a suší, ale vždy se  čili míchají se rudy chudší s bohatšími, pražené s nepraženými, tak aby směs měla jistý obsah železa. Pak se dávají přísady na vytvoření strusky snadno tekoucí a někdy i palivo, koks nebo dřevěné uhlí. Množství a druh přísad řídí se druhem rud a železa, jež se z nich má vyrobiti. K rudám obsahujícím mnoho křemíků a látek hlinitých přidávají se látky zásadité (vápno, dolomit a kazivec) a naopak. Přísady a palivo tvoří t. zv.  vysoké peci a vrhají se do ní skrze horní ústí, t. zv. , po pravidelných přestávkách vždy v určitém množství střídavě nebo současně.

Staré, pro topení dřevěným uhlím zařízené vysoké peci byly 5—7 m vysoké a dávaly denně 2—3 t surového železa, novější vysoké peci bývají 15—30 m vysoké, vypouštějí se za 24 hod. 2—6krát a dávají 50 až 250 t surového železa. Vytápějí se skoro výhradně koksem. Ve vyobr. č. 4863. znázorněna vysoká pec starší konstrukce, ve vyobr. č. 4864. a 4865. vysoká pec moderní. V podstatě každá vysoká pec skládá se ze dvou zděných komolých kuželů. Horní kužel spočívá u nových pecí na řadě sloupů nebo zděných pilířů a je z ohnivzdorného zdiva. Zpodní kužel je rovněž ze chamottu a připojuje se volně ke kuželi vrchnímu. Mezi oběma kuželi je nižší čásť válcovitá, a ke zpodnímu kuželi připojuje se čásť rovněž válcovitá, v níž železo se hromadí. U starších pecí ohnivzdorná čásť opatřovala se zevní obezdívkou z obyčejného zdiva (vyobr. č. 4863.) tak upravenou, aby vnitřek volně mohl se roztahovati a nesálal mnoho tepla. Dnes tato obezdívka nahrazuje se železným pláštěm. Nejsvrchnější otvor uzavírá se příklopem zvláštní konstrukce a zove se , vrchní kužel je , zpodní , válcovitá čásť mezi oběma kuželi zove se , válcovitý zpodek je  a zpodek podstavy je . Starší peci mívaly t. zv. otevřené hrudí. Vítr přiváděl se do peci třemi otvory, t. zv. formami, do nichž ústily ,  čili , chlazené vodou. Jedna strana byla otevřena a pouze přehrazena t. zv. , napříč jdoucím kamenem nebo vyzdívkou, v němž byla upravena propust čili  pro železo. Otevřené hrudí bylo nahoře obmezeno kamenem, t. zv. , jenž při naplněné podstavě sahal do strusky. Tím způsobem bylo možno vybírati strusku v prostoru mezi hrazníkem s tůníkem a vylamovati kusy železa nebo strusky ztuhlé.

Novější vysoké peci mají hrudí uzavřené, ztuhnutí zamezuje se vysokou teplotou. Také profily vysokých pecí časem značně se změnily a pozměňují se stále podle nových zkušeností. Dobrých výsledků se nabývá, je-li vysoká pec 3·5—4krát vyšší než průměr zarážky, jenž zase má býti 1·3—1·5kráte větší než průměr kychty a 1·4—2kráte větší než průměr podstavy v rovině forem.

Stavba moderní vysoké peci provádí se as takto: Po vyzdění základů vztyčí se 8 sloupů z kujného železa, jež pomocí litinového prstenu nesou zdivo šachty z ohnivzdorných cihel 850—1200 mm silné. Staví se na hlínu a spáry dělají se pokud možno malé, zdivo vždy po 2—3 vrstvách poněkud se osadí, tak že vypadne nahoře 600 až 800 mm silné. Po vyzdění šachty zdí se podstava a rošt. Podstava zdí se na základ spočívající na traversách tvaru . Základ je vyzděn ze chamottek v obalu plechovém. Stěny podstavy bývají as 1200 mm silné; na nejzpodnější části jsou opatřeny výpusti železa as o 1 m výše dvěma formami pro výpust strusky, z nichž jedna je reservní, a 0·5—1 m nad formami struskovými bývá rovina forem větrových, jejichž počet kolísá v mezích 7—20. Formy jsou bronzové nebo měděné, 130—180 mm v prům. vyčnívají na 150 mm do peci a chladí se stále vodou. Do nich ústí soptíky spojené s větrovodem, jehož rozváděcí roura chamottem vyzděná položena je kolem peci na konsoly upevněné na sloupech. Chamottové zdivo, z něhož vyzděn je rošt, musí býti zvláště pevné, poněvadž nese značnou váhu rudy. V nejnovější době místo chamottek užito bylo s dobrým výsledkem cihel koksových na vyzdění roštu. Tyto cihly připravují se z rozemletého koksu, jenž se, promíšen dehtem, formuje a pak žíhá v uzavřených muflích. Pro stavbu podstav nehodí se cihly koksové; roztavené železo pohlcuje z nich uhlík a rozpouští je. Mezi šachtou a roštem bývá mezera několika centimetrů. Zdivo šachty výhodněji se stahuje pásy, aby se nerozstupovalo, plechový plášť znesnadňuje opravy. Pláštěm as 20 mm silným opatřuje se rošt a často i podstava.

Novější vysoké peci skládají se také tím způsobem, že kladou se na sebe duté litinové prsteny, jež jsou chlazeny vodou v nich cirkulující a uvnitř jsou vyloženy vrstvou chamottovou.

Kychta je utěsněna zvláštní uzávěrkou a půda kychtová nesena je prodlouženými sloupy. Závěrek kychtových je celá řada konstrukcí buď s postranním odváděním kychtových plynů nebo nejčastěji s odváděním centrálním. Aby ztráty plynů se obmezily na míru nejmenší, užívá se také závěr dvojitých a v nejnovější době také samočinných. Kromě forem chladí se při vysokých pecech rošt, podstava a základ. Kromě toho bývají ve zdivu roštu i šachty skříně chladicí, jimiž probíhá na jednotlivých místech voda, tak že zdivo se chladí až do poloviny své tloušťky. Za minutu spotřebuje každá vysoká pec k tomuto chlazení 2—3 m3 vody.

Plyny vedou se od kychty do čističe plynového, jenž se skládá ze 3—4 svislých potrubí mezi sebou tak spojených, aby cesta plynů byla dlouhá, pak přicházejí do nádržky, kde se stýkají s vodou, a vedou se plynovým kanálem k ohřivačům větru soustavy Whitwellovy, Cowperovy, Goedeckovy a j. a odtud kouřovým kanálem do komína. Novější ohřivače větru stavějí se ve značných rozměrech, poněvadž ohřátým větrem způsobuje se za stejné spotřeby paliva žár mnohem větší. Čásť plynův odcházejících od peci se spaluje a zdivo takto vyhřáté ohřívá zase vzduch. Ohřivačů stojí 2—5 vedle sebe; pracují střídavě tím způsobem, že každým po vyhřátí kychtovými plyny vede se studený vítr, jenž pak jako horký vítr proudí k píšťalám. Ve vyobr. č. 4864. znázorněn jest ohřivač v řezu. Ohnivzdorné zdivo je na plášti i na zaklenuté kopuli chráněno železným pláštěm. Uvnitř válce je vyzděna šachta průřezu oválního, dvěma přepážkami rozdělená, do níž ústí kanál pro kychtové plyny a přívod vzduchu a z níž odbočuje větrovod pro horký vítr. Prostor mimo tuto spalovací šachtu vyložen jest ohnivzdornými cihlami, tak že mezi nimi zůstávají kanálky 200—400 cm2 veliké. Plyny kychtové odvádějí se na zpodní části tohoto roštu kanálem. Nad ním je přívod studeného vzduchu. Po vyhřátí ohřivače přeruší se proud kychtových plynův a zavede se proud studeného větru, jenž se na cihlách ohřívá na 200° až 700° C. Výhřevná plocha všech kanálkův a šachty větrného ohřivače bývá 3000—5000 m2, váha všech cihel 1000—1200 t. Na 1 m3 vzduchu, jenž za minutu má se vyhřáti, počítají se 2 m2 výhřevné plochy. Průměr Cowperových přístrojů bývá 6—7 m, výška 30 až 35 m.

Železo vytéká z vysoké peci do žlábkův upravených v písku slevárny a přichází pak do obchodu ve tvaru t. zv. . Aby se ušetřilo místa, lijí se housky dnes také pomocí zvláštních strojů.

Potřebný vítr způsobuje se dmychadly ležatými nebo stojatými, víceválcovými, jejichž pohon obstarává se plynovými motory nebo parními stroji, zřídka jen silou vodní. Vítr má tlak 0·3—1 atm., na 1 kg spáleného koksu je třeba 4·5 m3 větru, pro pohon dmychadel jednoho zařízení 500—1500 koň. sil. Zavážka dopravuje se na půdu kychtovou dvojitým výtahem, jenž bývá společný pro dvě vysoké peci. Podzemními kanály odváží se od peci tekuté železo na jedné straně, na straně druhé struska.

Nově vystavěná vysoká pec zvolna se vytápí, aby zdivo v peci i v ohřivačích dobře vyschlo. Po 14 dnech zazdí se podstava, upraví se formy větrné a závěr kychty a pec se vyplní as do třetiny výšky koksem, k němuž se přidává trochu vápna, a vytápí se dále. Na koks dává se pak střídavě vrstva strusky a koksu a ke strusce přidává se zvolna ruda, tak že za 3—4 neděle pec je v normálním chodu.

Ruda do peci nasypaná vypařuje se v horní části a zároveň se ohřívá a vypuzuje kyselina uhličitá z uhličitanů. Překročivši toto , v němž je teplota 400° C, ruda přichází do pásma redukčního. Teplota stoupá a z rud působením kysličníku uhelnatého vylučuje se kyslík tím, že se tvoří kyselina uhličitá. Kysličník železitý (Fe2O3) redukuje se na železo. Rudy jsou v pásmě redukčním většinou ve formě kysličníků a odkysličují se úplně jen tenkrát, jestliže se při teplotě 800° C ještě neroztápějí. Železo již roztavené, pokryté struskou, zbavuje se kyslíku jediné přímým stykem s rozžhaveným koksem. Stykem koksu s kyselinou uhličitou tvoří se v redukčním pásmě kysličník uhelnatý

CO2 + C = 2 CO.

Druhá důležitá chemická reakce ve vysoké peci záleží v tom, že vždy dvě molekuly kysličníku uhelnatého při styku se železem obsahujícím kyslík rozkládají se na molekulu kyseliny uhličité a molekulu uhlíku ve tvaru jemného prášku. Železo v následujícím pásmě, t. zv. , při teplotě 1100—1200°, tento uhlík do sebe přijímá, zároveň však jiné prvky, jako křemík, fosfor a mangan. Železo stává se tím snáze tavitelným a kape s počátku přes žhavé palivo, později v pásmě tavicím skrze horký vzduch, při čemž každá kapka chráněna je vrstvou strusky před okysličením. Palivo v pásmě tavicím rychle se spaluje; z kyseliny uhličité, tím povstalé, tvoří se však ve vyšších vrstvách při styku s rozžhaveným palivem zase kysličník uhelnatý. V nístěji nahromadí se tekuté železo a rozliší se od strusky podle měrné váhy. Jsou-li v železe sloučeniny olovnaté, nasbírají se na nejnižším místě nístěje a vypouštějí se pro sebe. Síra váže se s vápnem a přechází do strusky; křemík, mangan a fosfor přecházejí při vysokých teplotách snadno do železa. Sloučeniny zinku redukují se na kov, jenž prchá, oxyduje a pod kychtou se usazuje jako t. zv. . Všechny ostatní kovy z rud jako kobalt, nikl, měď, titan, vanadin, chróm, antimon a arsén přecházejí do surového železa.

Kychtou ucházející plyny kychtové skládají se podle objemu z 60% dusíku, 24% kysličníku uhelnatého, 12% kyseliny uhličité, 2% vodíku a 2% uhlovodíku, vedle malých množství kovových par, sirovodíku, arsénovodíku, cyanovodíku, prachu a částeček rudy. Kychtový prach, bohatý železem, vrhá se znovu do peci; obsahuje-li zinek, prodává se hutím zinkovým.

Není-li vysoká pec řádně vedena, tvoří se mnoho strusky bohaté železem a železo chudé uhlíkem, ba stává se, že i železo v peci ztuhne čili zamrzává. Vhodným vedením chodu peci nabývá se však železa složení jakéhokoliv. Kychtové plyny zužitkují se v moderních strojích plynových, struska při stavbě silnic, k výrobě cihel, na výrobu cementu a malty ve formě struskového písku.

 přímo z rud má dnes význam jen historický. Dnes vyrábí se svářkové železo téměř výhradně  ze železa surového v plamencových pecech pudlovacích. Kov stýká se pří tom pouze se žhavými plyny a užívá se proto paliva jakéhokoliv. Zkujňování ve výhních, t. zv. frišování, vyskytuje se dnes jen zřídka, na př. ve Štýrsku, v některých hutích při výrobě kos.

V pudlovnách nastává okysličení surového železa působením plamene a vlivem strusky, kterou vyložena je nístěj peci. Struska ta obsahuje značné množství kysličníků. Pudlovací pec (vyobr. č. 4866.) skládá se z ohniště a peciště s , jež od sebe odděleny jsou můstkem. Plyny odvádějí se z peciště do komína, jdou z ohniště přes můstek do peciště, působí zde na roztopenou litinu v nístěji a táhnou pak sopouchem do komína. Aby se urychlilo oduhličení, tedy zkujnění, mísí se roztopené železo železnými misidly, pudluje se (angl. to puddle = mísiti). Míšení děje se otvory k ve dvířkách, jež jsou zároveň otvory zkušebními. Tyč se totiž občas vytahuje a železo na ní nabalené se zkouší, jak dalece je zkujněno. Nístěj spočívá na podkladě z kolejnic, travers a litých ploten, chlazených ze zpodu vzduchem a často i vodou. Vyjma místa, kde dvířkami železo do peci se sází, nístěj je kolem do kola obložena dutým železem nístějovým. Přední a zadní čásť pod můstkem ohňovým a kouřovým u sopouchu jsou rovny a tak položeny, že dělník od dvířek má dobrý přehled a dobře může veškerý materiál propracovati. Zadní čásť nístějového železa proti ústí má tvar kruhový, jehož střed je v otvoru k. Ohniště i peciště jsou zaklenuty, klenutí má poněkud sklon k sopouchu. Otvorem d přikládá se palivo. Zařizují se také peci pudlovací s topením plynovým. Aby se zdivo nerozstoupilo, je pevně staženo kleštinami.

Pudlovati lze každé železo, béře se však obyčejně železo chudé křemíkem, jež neobsahuje také příliš mnoho vázaného uhlíku, tedy surové železo bílé. Zavážka rozprostře se s jistým množstvím strusky od posledního chodu po nístěji a převede se v krátké době, aniž má vzduch přístupu, do stavu tekutého. Při roztápění železo jednou se obrátí, aby se dokonale rozpustilo. Roztopené železo míchá se pak dlouhými, z předu poněkud zahnutými tyčemi. Tím železo přichází v lepší styk s kyslíkem obsaženým v plynech ohňových a ve vzduchu, jenž dovnitř proudí dvířkami, okysličuje se na kysličník železitý, jenž zase přeměňuje mangan a křemík v kysličníky, kdežto uhlík se spálí na kysličník uhelnatý. Roztopená lázeň při tom vře a železo víc a více houstne, tak že míšení stává se obtížnějším, poněvadž se železo na tyče balí. Po období varu propracuje se železo důkladně tyčemi a stahuje se k ohňovému můstku, aby v silnějším žáru snáze z něho vytekla struska. Pak se přidávají ještě látky, jež jsou bohaty kysličníky železa, aby se urychlilo okysličení fosforu, a v propracování pokračuje se potud, až se odstraní ze železa skoro veškerý uhlík. Těstovitý balvan rozdělí se na 6—8 dílů, t. zv.  čili , z nichž u zadní stěny peci vytéká při prudším ohni řídká, fosforem bohatá struska. Z peci vyňatý vlk nakládá se na vozík a dopravuje se pod buchar, kde se z něho vymačkává čásť strusky. Vlk vyválí se pak v hrubé tyče, jež se rozstřihávají, vrství a svazují do , t. zv.  čili . Pakety zahřívají se v pecech pálacích do svarového žáru, znovu se kovou pod buchary, aby z nich vyšla struska, a upravují se kladivy nebo válci v přiměřený tvar. Při paketování vkládá se do balíků také staré kujné železo, aby se zužitkovalo. Obyčejně sází se do peci pudlovací 200—300 kg najednou a propracuje se za 24 hod. 10—20 sazeb v jediné peci. Opalu bývá 5—15% z váhy surového železa. Váha spotřebovaného uhlí odpovídá váze surového železa, při výrobě oceli as o třetinu více, poněvadž je na delší dobu třeba vyššího žáru. Ruční pudlování je dosti namáhavé a nahrazuje se zvlášť v Anglii pudlováním strojovým. Otáčivé peci pudlovací nedávají však výrobek tak rovnoměrný, jako se nabývá prací ruční. Svářkové železo a svářková ocel obsahují vždy jistý příměsek strusky, jenž porušuje jejich pevnost. Kromě toho se na povrchu snadno odlupuje a na svarových místech třepí. Kolejnice dělávaly se dříve výhradně ze železa svářkového a musily býti vyměňovány častěji než nynější kolejnice plávkové.

Železo  má posud tu nevýhodu, že v odlitcích snadno povstávají dutiny buď následkem smrštění při chladnutí, nebo vlivem plynů v roztopeném železe rozpuštěných. Závadě té odpomáhá se posud mechanickým zpracováváním, na př. kováním železa pod silnými buchary, nebo zamezuje se předem přísadami železa zrcadlového, křemičitého nebo ferroaluminia.

Způsoby výroby železa plávkového byly v posledních letech značně zdokonaleny, tak že je dosti pravděpodobno, že plávkové železo zatlačí železo získané pudlováním a frišováním. Plávkové železo vyrábí se 1. přetavováním železa v kelímcích, 2. způsobem Bessemerovým a Thomasovým, 3. způsobem Siemens-Martinovým.

Kelímková ocel je nejstarším druhem plávkové oceli. V kelímcích chráněno je železo před působením plynů, tak že do něho nevnikají ani plyny, ani jiné látky škodlivé. Plávkové železo kelímkové bývá proto výborných vlastností a dochází mnohostranného upotřebení přes vysokou cenu. Tavením v kelímcích nelze však vyloučiti fosfor, síru pak jen měrou obmezenou; proto zpracují se tímto způsobem jen druhy železa dostatečně čisté, železo svarové frišováním neb pudlováním nabyté, ocel cementová neb odpadky plávkového železa. Kelímky bývají zařízeny na obsah až 50 kg a možno jich použiti 2—3kráte, v některých hutích používá se jich však také jen jednou. Hotoví se z rozemleté tuhy, hlíny a starých kelímků. Ocel svarová dává se do kelímků ve zvláštní peci již předehřátých a sází se v nich do plamencové peci s topením Siemensovým (vyobr. č. 4867.). Menší množství taví se v pecech Piatových, Baumannových a Basse-Salveových, vytápěných koksem a zařízených jen pro jeden kelímek. Peci ty jsou sklopné, kelímků možno užíti 20—30krát a na 1000 kg oceli je třeba 1200 kg koksu. Pec Piatova pracuje s přirozeným tahem, obě ostatní se slabými dmychadly. Ve velikých pecech stojí kelímky ve dvou řadách vedle sebe, a to až 50—100 kelímků. Obsah kelímků přichází po několika hodinách do varu, částečnou redukcí kysličníků v železe obsažených tvoří se kysličník uhelnatý, jenž uniká. Povařená ocel nechá se ustáti, aby nalita do forem nestoupala. Jakost oceli je dobrá, když na tyči železné usazuje se jasně hnědá struska. Tyč vsunuje se do kelímku otvorem v jeho víku. Má-li býti vyrobena ocel zvláště tvrdá, přidává se k roztopenému železu ferrochróm a ferrowolfram. Za 24 hodin sází se do peci 3—5krát a vyrobí se z 1050 kg svarové oceli pomocí 1400–1500 kg uhlí kamenného 1000 kg oceli plávkové.

Vedle oceli kelímkové vvrábí se v kelímcích ještě t. zv.  a ocel  č. . Litina mitisová je velmi měkká, vyžaduje však velmi vysokých teplot při výrobě. Vyrábí se nejlépe při topení naftovém (v Rusku a Sev. Americe). Pravá ocel damascenská hotovila se z kujného železa velmi čistého, získaného zkujňováním ve výhni tím způsobem, že se žíhala a z části roztápěla v uzavřených kelímcích za přítomnosti dřevěného uhlí. Nyní se říká damascenská ocel také výrobku připravovanému žíháním železné rudy s tvrdým dřevem, listím stromovým ve hliněných uzavřených kelímcích nebo svařováním tyčí železných ovinutých drátem ocelovým s tyčemi ocelovými ovinutými drátem železným.

Bessemerův r. 1855 zavedený způsob výroby plávkového železa a oceli, t. zv. , záleží v tom, že roztopeným železem prohání se vzduch, jehož působením okysličují se cizí přimíšeniny železa, totiž uhlík, křemík, mangan a fosfor, a železo se zkujňuje. Železo je při tom ve zvláštní nádobě, hrušce podobné, jež proto podle svého vynálezce nazývá se  neb také  (vyobr. č. 4868). Dno hrušky možno odšroubovati. Opatřeno je četnými svislými otvory 20—25 mm v prům. neb otvory pro kuželovité cihly. Ke dnu připojuje se litá komora, opatřená víkem a postranním hrdlem, k němuž se přivádí vzduch od jednoho z čepů, na nichž konvertor visí. Druhý čep je plný a nese ozubené kolečko, do kterého zabírá ozubená tyč spojená s pístní tyčí tlakového vodního stroje. Pouští-li se tlaková voda pod píst nebo nad píst tohoto stroje, klesá nebo stoupá ozubená tyč a tím dostane se do pohybu i konvertor. Přechází ze svislé polohy do polohy vodorovné neb se i obrátí dnem vzhůru. Aby železo v hrušce udrželo se v roztopu, musí míti jistý obsah křemíku a fosforu, jež při foukání se spalují. Fosfor při tom zároveň snižuje bod tavení železa, jež ho mnoho obsahovati nesmí, protože konvertor Bessemerův je vyložen jen látkami kyselými. Železo k bessemerování je proto vždy sice bohato křemíkem, však chudo fosforem. Při bessemerování spaluje se fosfor až v posledním období. Pro zpracování železa bohatého fosforem navrhoval sice Zenger vyzdění hrušky látkami zásaditými, ale teprve r. 1878 podařilo se Angličanům Thomasovi a Gilchristovi vyzděním hrušky z cihel dolomitových za současného přidávání vápna získati ze železa fosforem bohatého výrobek způsobilý ku prodeji a upotřebení. Tento způsob výroby plávkového železa, t. zv. , má značnou důležitost pro naše domácí ž., poněvadž naše rudy jsou zvláště fosfornaté.

Železo k bessemerování, chudé fosforem (nejvýš 0·1%) a sírou (0·02%), s obsahem uhlíku 3·5—4%, křemíku 1—2%, manganu 0·5—2%, roztápí se v kupolních pecech nebo se pouští přímo z vysoké peci do hrušky uvedené do polohy 1. se hřbetem dolů (vyobr. č. 4868.). Pak se konvertor vztyčí do polohy 2. a zároveň nechá se působiti vítr. Týž prodírá se otvory ve dně hrušky do litiny a tato ve hrušce vře a klokotá. Křemík, mangan a menší množství železa se spalují a přecházejí z části do strusky, z hrušky šlehá krátký červeně žlutý průhledný plamen a množství jisker. Podle plamene toho hutník posuzuje průběh celého processu. Plamen se zvolna mění, stává se delším, nabývá barvy modravě bílé a jeví ve spektru čáru silně žlutou, k níž přidružují se později temné čáry v červeně barvě a na pravo čáry zelené pochodící od par manganových. V hrušce to silně vře, až vyletuje struska a železo a z ústí vystupuje hustý hnědý kouř stále houstnoucí obsahující mnoho kysličníků manganu a železa. Plamene pak zase ubývá, var jest ukončen, uhlík téměř všechen spálen a železo zkujněno. Obsahuje však jisté množství kysličníku železnatého (as 1%), jenž železo činí lámavým za červeného žáru. Aby se tento kysličník odstranil, zastaví se vítr, hruška se sklopí a dá se do ní přísada roztopeného železa zrcadlového při výrobě oceli, nebo ferromanganu při výrobě kujného železa. Mangan redukuje kysličník železnatý, kdežto uhlík obsažený v zrcadlovině přechází do železa. Přísadou ferroaluminia zvyšuje se někdy hustota železa. Při výrobě druhů bohatých uhlíkem přidává se přímo koks neb tuha. Směs promíchává se ve vzpřímené hrušce proudem vzduchu a z nakloněné hrušky béře se pak na konec zkouška lžicí s dlouhým držadlem. Obsah lžíce vylévá se do důlku v písku a jakmile ztuhne, vykove se v tyč, jež na jednom konci rozkove se v plech, jenž se ochlazuje, proráží, ohýbá, natrhává atd. Vyhovuje-li zkouška, slévá se z obsahu hrušky nejdříve struska na železe plovoucí, zbylý pak obsah tekutého železa neb oceli vylévá se do veliké pánve (vyobr. č. 4869. a č. 4870.) a z této do litých, vápnem vytřených jehlancových forem, t. zv.  (vyobr. č. 4871.) nebo do kokyl umístěných na vozech. Ztuhlý obsah kokyly zove se  neb . Aby se zamezilo nebezpečné napětí a ingoty náhle se neochlazovaly, nechávají se chladnouti v jamách vyrovnávacích (vyobr. č. 4872). Za 24 hodiny lze pomocí tří hrušek, z nichž každá pojme 15 t železa, vyrobiti asi 600 t plávkového železa. Opalu bývá 8—12%. Kyselá struska bessemerových konvertorů zůstává posud nezužitkována. Někdy zpracuje se ve vysoké peci.

Při zásaditém způsobu výroby podle Thomasa a Gilchrista užívá se surového železa, jež obsahuje 2—3% fosforu, 0·2—0·5% křemíku, 1—2% manganu a 3 až 4% uhlíku. Před pouštěním železa do konvertoru dává se do hrušky menší množství páleného vápna. Po spuštění větru počne se spalovati křemík a mangan, jež dávají s vápnem zásaditou strusku. Pak se jako při způsobu kyselém okysličuje uhlík a je průběh reakce i zde charakterisován modravým plamenem. Oduhelnění trvá jen několik minut a pak teprve nastává okysličení fosforu na kyselinu fosforovou, jež se spojuje se železem na železitý fosfat, který se zase mění vápnem ve fosfat vápenitý a kysličník železnatý. Struska bohatá fosforem vypouští se pak do železných vozíků a přidává se jako při bessemerování určité množství železa zrcadlového.  obsahuje 12 až 24% anhydridu kyseliny fosforečné a je jako t. zv.  cenným hnojivem. Thomasovo zařízení o třech konvertorech dává za hodinu as 600 t plávkového železa.

Výroba kujného železa a oceli podle způsobu Siemens-Martinova provádí se od r. 1865 tím způsobem, že surové železo a železo kujné, většinou železo staré, roztavuje se společně v peci plamencové za působení Siemensova topení regenerativního.

Peci Martinovy jsou buď pevné nebo pohyblivé. Nejznámější jsou peci pevné (vyobr. č. 4873. a č. 4874.). Prohloubená nístěj spočívá na deskách železných, chlazených ze zpoda vzduchem neb i vodou, jež však způsobuje časté přerušení chodu. Podle toho, zda rozpouštějí se v nístěji druhy železa fosforem bohaté či chudé, je nístěj vyložena buď látkou zásaditou nebo kyselou, v onom případě dolomitem, v tomto látkami bohatými kyselinou křemičitou.

V nístěji roztaví se nejdříve surové železo a přidává se pak za stálého míchání železo kujné a to různé odpadky starého železa, kolejnic, plechu atd. Vzájemná množství jsou různá a řídí se druhem železa. Směs má obsahovati asi tolik uhlíku, co budoucí ocel. Je-li železo silně fosfornaté, nístěj před vložením železa vystele se páleným vápnem. Kyslíkem z topicích plynův okysličuje se uhlík, křemík a mangan. Přídavkem čisté rudy železné, magnetovce nebo krevele, značně se urychluje okysličení. Konec processu pozná se podle zkoušky. Přihlíží se k tomu, aby v železe byl správný obsah uhlíku. Na konec přidávají se ferromangany, aby se odstranil kysličník železnatý. Peci Martinovy stavějí se na 8—40 t železa. Jedno tavení trvá as 10 hod. a je při něm as 8% odpadku. Druhů Martinova železa bohatých uhlíkem užívá se na lití velikých předmětů, druhů chudých uhlíkem místo železa pudlovaného.

 získává se žíháním kujného železa chudého uhlíkem v prachu dřevěného uhlí. Plochá železa vkládají se do vyzděných skříní, obloží se dřevěným uhlím a uzavírají se tak, aby vzduch neměl přístupu. Pak se železo v těchto pecech cementovacích udržuje po několik dní, ba i neděl v červeném žáru, při čemž přijímá do sebe uhlík, ovšem více na povrchu než uvnitř. Aby se dostala ocel rovnoměrná, přetavuje se v kelímcích, nebo se pruty svazují a kovou. Povrchní zuhelnatění provádí se dnes často u ploten pancéřových, střel atd. pomocí svítiplynu, jehož obsah aethylenu způsobuje zuhelnatění. Plotny zahřívají se za tím účelem na 1000—1200° C a přijímají pak uhlík z plynu, jenž přes ně proudí. Povrch se pak kalí tím, že se postříkává studenou vodou.

 čili  vyrábí se žíháním surového železa za přítomnosti látek kyslíkatých. Béře se k tomu bílé železo, jehož odlitky se vkládají do vyzděných skříní, do prachu krevele nebo ocelku a pak se as po tři dny udržují v jasném, červeném žáru. Rudy předávají pak jistou čásť svého kyslíku železu, v němž se spaluje uhlík na kysličník uhelnatý. Ostatní příměsky mnoho se nemění, ale při delším žíhání přechází snadno jisté množství síry z rud do železa, jež stává se lámavým za červeného žáru. Železo temperované dá se ohýbati a kovati tak jako železo kujné.

 získá se tím, že k roztavenému železu chudému uhlíkem přidává se čistý nikl nebo ferronikl.

 povstane přídavkem manganu nebo ferromanganu k roztopené oceli. Přídavkem chrómu a ferrochrómu získá se , velmi tvrdá a pevná, tak jako předcházející druhy oceli speciálních a méně známé druhy ,  a . V nejnovější době konají se pokusy vyráběti ocel elektrometallurgicky. Jednotlivé způsoby práce a výsledky jsou však posud většinou tajemstvím. Edison mele rudy na prášek, z něhož elektromagnety vybírají železo, a z těchto pilin se lisují cihly pro výrobu surového železa. JPok.

Železářství