Surové železo

Surové železo se vyrábí ve vysoké peci tavením železné rudy s koksem, vápencem a dalšími přísadami. Má vysoký obsah uhlíku 3,0–4,3 %, a další příměsi 0,5-3,0% Si, 0,5-3,0% Mn, 0,05-2% P a až 0,1% S. Vlivem vysokého obsahu uhlíku je tvrdé a křehké, při ohřátí na teploty 1150 °C až 1250 °C se taví bez přechodu přes tvárný stav. Proto ho není možné tvářet za tepla ani za studena. Nazývá se také nekujné železo a jeho přímé použití je velmi omezené. Je to především výchozí surovina pro výrobu ostatních druhů technického železa – oceli a litiny.

Výroba surového železa byla ve starověké Číně známa už v období rané dynastie Čou (1122-256 před naším letopočtem). V Evropě nebyl postup běžně znám až do 14. století.

Inzerce

Formy uhlíku

V surovém železe může uhlík existovat ve dvou formách:

1. Při pomalém chladnutí, a při větším obsahu křemíku (2–4 %) se vyloučí uhlík ve formě krystalů grafitu, mezi krystaly železa. Takovéto železo má šedý lom, proto se nazývá šedé surové železo. Obsah uhlíku bývá 3,5-4,2 %.
2. Při rychlém chladnutí není pro krystalizaci dostatek času a současně při větším obsahu manganu (do 6 %) tvoří uhlík se železem sloučeninu– karbid železa (Fe₃C), nazývaný cementit. Takovéto železo má bílý lom, proto se nazývá bílé surové železo. Obsah uhlíku bývá až 4,5 %.

Rozdělení

Surové železo pro výrobu oceli se obvykle dopravuje v tekutém stavu. Odlité surové železo a následné produkty se dělí:

1. šedé surové železo – čím více uhlíku se vyloučí ve formě grafitu, tím má tmavší barvu, je měkčí a lépe se obrábí. Dobře se odlévá, více se proto používá pro slévárenské účely. Odlévá se do pískového licího pole.
   • ocelářské
   • slévárenské:
     • šedá litina
       • tvrzená litina
       • očkovaná litina
       • tvárná litina
       • legovaná litina
       • nelegovaná litina
2. bílé surové železo – vyloučený cementit způsobuje jeho tvrdost, většinou se proto dále zpracovává v ocelárnách na ocel. Odlévá se do kovového licího pole.
   • ocelářské
   • slévárenské:
     • bílá litina
       • nelegovaná temperovaná litina
3. speciální surové železo – feroslitina – kromě uhlíku obsahuje další prvky nejčastěji mangan, křemík, chróm, vanad, molybden. Používají se jako přísady při výrobě slitinových – legovaných ocelí a litin.

Výroba

Surové železo se vyrábí ve vysokých pecích redukcí železných rud oxidem uhelnatým nebo uhlíkem při vysokých teplotách. Do technologického procesu vstupují následující suroviny s obsahem železa:

Základní suroviny pro výrobu

• železná ruda – nejčastěji magnetit, hematit, limonit a siderit,
• ocelový odpad – nejčastěji okuje, které vznikají při tváření ocele za tepla a obsahují až 55 % železa, ale také silně znečištěný železný šrot.
• pyritové výpražky – odpad při výrobě kyseliny sírové a obsahují až 60 % železa,
• vysokopecní prach – získaný přečištěním vysokopecního plynu.

Další látky a suroviny pro výrobu

• koks – který plní tři úlohy:
  • slouží jako palivo pro dosažení potřebné teploty, do vysoké pece se vhání předehřátý.
  • uhlík z něho vstupuje do reakce jako redukční činidlo,
  • uhlík z něho nauhličuje vyrobené čisté železo,
• vzduch – potřebný pro udržení hoření,
• struskotvorné přísady – umožňující lepší oddělení hlušiny a popela a vytvoření strusky, například vápenec.

Produkty výroby ve vysoké peci

• surové železo – hlavní produkt,
• vysokopecní plyn – odvádí se a využívá se dále jako palivo,
• vysokopecní struska – dále se zpracovává na vysokopecní cement, struskovou vlnu (vatu), dlažební kostky, struskový štěrk, struskový písek a jiné produkty.

Příprava rud

Před vstupem do vysoké pece je potřeba železné rudy náležitě připravit. Kusy rudy by měly mít velikost 25 až 80 milimetrů a měly by být zbaveny vody a síry v co největší míře. Pro tyto účely se rudy drtí v drtičkách a třídí v magnetických třídičích (oddělení hlušiny). Dále sa drobné kusy a vysokopecní prach spojují  lisováním – briketováním nebo spékáním – aglomerací. Některé rudy se upravují i pražením. Pro dosažení průměrného obsahu železa a hospodárného provozu vysoké pece se míchají různé rudy, tento proces se nazývá homogenizace.

Materiál potřebný na výrobu 1 tuny

• 2-2,4 tuny železné rudy
• 1-1,4 tuny koksu
• 700–800 kilogramů struskotvorných přísad
• 4000 m³ vzduchu

Zároveň vzniká

• 3600-4000 m³ vysokopecního plynu
• 0,5-0,8 tuny vysokopecní strusky

Související články

• Metalurgie
• Výroba oceli
• Ocelárna