Výroba surového železa

Tzv. surové železo se vyrábí ve vysokých pecích z kyslíkatých rud. Vysoká pec (viz obrázek) má výšku asi kolem 30 m a průměr 10 m. Každá vysoká pec pracuje nepřetržitě několik let. Shora se pec neustále plní železnou rudou, koksem a struskotvornými přísadami (zejména vápencem nebo dolomitem). Do spodní č ásti pece se neustále vhání horký vzduch obohacený kyslíkem. Uhlík se nejprve oxiduje kyslíkem na oxid uhelnatý (za teploty až 2000 °C). Oxid uhelnatý pak v redukčním pásmu postupně redukuje rudu na tuhé, pórovité surové železo.
Ve spodní části pece probíhá přímá redukce oxidu železnatého uhlíkem. Surové železo stéká ke dnu vysoké pece, odkud se jednou za čtyři až šest hodin vypouští. Struska, vznikající při redukci rudy reakcí příměsí (hlušiny) se struskotvornými přísadami, se s železem nemísí, plave na něm a chrání železo před oxidací horkým vzduchem. Struska se vypouští horní výpustí. Používá se ve stavebnictví, např. při výrobě tvárnic. Plyny odcházející z vysoké pece (kychtové plyny) jsou stále bohaté na oxid uhelnatý, spalují se proto a získané teplo se využívá k předehřívání vzduchu vháněnéno do vysoké pece.

Vysokou pec lze rozdělit na 6 teplotních zón:
Kychta: V kychtě vysoké pece dochází k zavážení vsázky a odvádění vysokopecního
plynu
Šachta: V šachtě předává horký vysokopecní plyn své teplo pevné vsázce. Teplota
vsázky vzrůstá proti teplotě okolí na cca 950°C a oxidy železa se v této zóně částečně
redukují.
Rozpor vysoké pece: Rozpor připojuje šachtu k sedlu vysoké pece. V této části roste
teplota dále z 950°C asi na 1250°C. Nastává další redukce oxidů železa a začíná
reakce s koksem.
Sedlo: Reakce koksu pokračují v zóně sedla. Tvoří se tavenina železa a strusky.
Výfučny: V této zóně se do pece zavádí proud horkého vzduchu pomocí řady výfučen
(mezi 16 - 42). Výfučny jsou umístěny okolo horního obvodu nístěje a jsou propojeny
velkou rourou (okružní větrovod) obtočenou okolo pece ve výšce sedla. Teplota tady
může přestoupit 2000°C a oxidy se zcela zredukují.
Nístěj: Nístěj shromažďuje tekuté surové železo a strusku. Okolo nístěje jsou
umístěny jeden až čtyři odpichové otvory, při čemž je jeden nebo dva v kteroukoliv
dobu v provozu.
Šachta, rozpor, sedlo a pás výfučen mají typické chlazení vodou, nístěj se chladí
vodou, olejem nebo vzduchem. Pec je vyzděna žáruvzdorným materiálem (nístěj mívá
tloušťku přinejmenším až 1,5 m)
Produkce surového železa se u vysokých pecí pohybuje asi od 0,5 Mt/rok u malých až
do téměř 4 Mt/rok u velkých vysokých pecí.

Surovina pro výrobu surového železa se získává ve vysokých pecích. Celková výška vysoké pece může vyjímečně být až 80m, její průměr až 12m a její kapacita vic než 1000m3. Je v provozu nepřetržitě 5 - 10 let, potom je nutná nová stavba. V takových vysokých pecích se vyrábí surové železo, což je meziprodukt, který můsí být dále zpracován.

 

Rudy : magnetit, krevel, hnědel, ocelek, šamoisit (chamoisit).
o Těžba – povrchově v lomech nebo v hlubinných dolech.
o Zhutňování – aglomerace.
o Úprava – třídění, drcení, briketování.

Paliva : dle skupenství :
o pevná – dřevo, dřevěné uhlí, hnědé uhlí, černé uhlí, koks
o tekutá – nafta, dehtové oleje apod.
o plynná – plyn zemní, koksový, vysokopecní elektrická energie.

Vysoká pec je neustále shora plněna železnou rudou, koksem a vápencem. Koks slouží hlavně jako palivo pro roztavení železné rudy, vápenec váže nečistoty obsažené v železné rudě.

Další zpracování surového železa na ocel se nazývá zkujňování. Tím se ze surového křehkého železa v pevném stavu stává elastická ocel. Zkujňování se provádí v kyslíkovém konvertoru, Siemens - Martinské peci a v elektrické peci. Oceli získané touto cestou jsou velmi čisté. Nazývají se ušlechtilé oceli.

Podle složení rozlišujeme oceli legované a nelegované, podle použití nástrojové a konstrukční oceli.

Podle druhu dalšího zpracování oceli mluvíme o slévání, válcování, tažení a protlačování.

Ocelový odlitek je ocel odlitá do formy. Ocelové odlitky se používají pro velmi namáhané strojní a motorové díly. Produkty válcoven jsou tyčové a tvarové oceli, plechy, trubky a ocelové dráty. Tažené výrobky jsou především dráty a hladké oceli s malým průřezem. Na protlačovacím stroji se vyrábí tvarové oceli s komplikovaným průřezem.

zdroj: NUTSCH, W. Příručka pro truhláře. 2006, ISBN 80-86706-14-1