Masovn er en sjaktovn for fremstilling av råjern. I en masovn jernmalm redusert med kull i form av koks eller trekull. Energien til prosessen kommer enten fra forbrenning av kull, eller ved tilførsel av elektrisk kraft.
Masovner drevet med trekull var lenge enerådende. I Norge ble ovnstypen første gang tatt i bruk 1622 ved Bærum Jernverk. Den siste masovnen ble slukket ved Næs Jernverk i 1909.
Masovner kan være svært store, gjerne 70 meter høye og 14 meter brede, og kan daglig produsere 3000–5000 tonn råjern, de største opp til 10 000 tonn. Ovnen blir kontinuerlig fylt fra toppen med en blanding av jernoksid, koks og kalkstein. Til hvert tonn produsert råjern går det med rundt to tonn jernmalm og cirka 550 kg koks.
Temperaturen i masovner varierer fra 1500–1600 °C nederst til rundt 500 °C øverst i ovnene.
Etter hvert har man gått over til å erstatte koksen med olje eller naturgass. Da kan også hydrogen brukes som reduksjonsmiddel ved siden av karbonmonoksid. I elektromasoven brukes elektrisk energi til oppvarmingen, mens selve reduksjonen av jernoksidene foregår ved hjelp av koks. Koksforbruket er omtrent halvparten av det man finner i en alminnelig masovn.
Masovnanlegg.
Koksens forbrenning foregår ved at det blåses inn varm trykkluft nedenfra. Det viktigste reaksjonsmiddelet er karbonmonoksidgass (CO). Den dannes ved reaksjon mellom den innblåste luften og overskudd av karbon. Karbonmonoksidet strømmer opp gjennom ovnen og reduserer jernoksidet til jern i de ovenforliggende lagene, etter følgende reaksjonsligning:
\[\ce{Fe2O3(s) + 3CO(g) -> 2Fe(s) + 3CO2(g)}\]
For å få reduksjonen mest mulig fullstendig, er et stort overskudd av karbonmonoksid nødvendig. Gassen som forlater ovnen øverst, giktgassen, er så rik på karbonmonoksid (25–30 prosent) at den er brennbar og kan brukes til å forvarme luften som blåses inn i masovnen. Jernet som dannes ved reduksjonen av de oksidiske malmene i masovnens mellomste og nedre deler, er svært fint fordelt og har et svamplignende utseende. Det virker som en god katalysator for reaksjonen 2CO(g) ⇆ C(s) + CO2(g).
Ved de moderate temperaturene (500–900 °C) i ovnens øvre og mellomste deler er denne reaksjonen skjøvet over mot høyre, det vil si at noe karbonmonoksid spaltes under utskillelse av fint fordelt karbon. Dette karbonet virker dels reduserende på jernoksid:
\[\ce{Fe2O3(s) + 3C(s) <=> 2Fe(s) + 3CO(g)}\]
Dels løser det seg i det fremstilte, metalliske jernet. Sammen med utskilt karbon og dannet slagg synker jernet etter hvert nedover mot varmere områder av ovnen, det smelter, og kan oppta nye mengder av utskilt karbon. Det smeltede tunge jernet synker helt ned i bunnen av ovnen. Fra tid til annen tappes det enten i store beholdere for i flytende form å tilføres stålverket, eller i sandformer, hvor det under avkjølingen blir til barrer.
Slagget flyter ovenpå jernet og beskytter det mot oksidasjon fra blåseluften. Slagget tappes ut kontinuerlig eller med korte mellomrom. Det støpes ofte i former til slaggstein som blir brukt til bygningsstein, til brolegging og så videre. Slagget anvendes også til veifyll, som tilsats til betong og som råstoff ved sementbrenning.
Kalkstein (kalsiumkarbonat) blir tilsatt for å rense jernet. Den dekomponerer til kalsiumoksid og karbondioksid etter reaksjonsligningen:
\[\ce{CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g)}\]
Kalsiumoksidet reagerer med sure oksider som kvarts (SiO2) og difosforpentaoksid (P2O5) og amfotære oksider som aluminiumoksid (Al2O3) i malmen og danner slagg som kan tappes flytende fra ovnen.
Flytende råjern tappes ut i bunnen av ovnen. Det inneholder 90–95 prosent jern, 3–5 prosent karbon, 2 prosent silisium og spor av andre grunnstoffer som var til stede i malmen. Smeltepunktet for råjern er rundt 1150 °C, mens rent jern smelter ved 1540 °C.
Karbon i jernet gjør det sprøtt. For å få et seigere og smibart jern, må noe av karbonet i råjernet fjernes (se bessemerprosess). Det gjør man ved å smelte råjernet og tilsette oksygengass slik at karbonet forbrennes. Samtidig blir jernet tilsatt andre grunnstoffer i form av ferrolegeringer for å få stål med ønskede egenskaper.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.