Surové železo

Odlité polotovary surového železa - tzv. housky Roztavené 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 % křemíku, 0,5-3,0 % manganu, 0,05-2 % fosforu a až 0,1 % síry. 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 +more_století'>14. století.

Formy uhlíku

V surovém železe může uhlík existovat ve dvou formách: # 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. +more Obsah uhlíku bývá 3,5-4,2 %. # 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: # šedé surové železo - čím více uhlíku se vyloučí ve formě grafitu, tím má tmavší barvu, je měkčí a lépe se obrábí. +more 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 # 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 # 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 - slouží jako zdroj uhlíku: ** jako palivo pro dosažení potřebné teploty ** jako chemikálie: *** vstupuje do reakce jako redukční činidlo *** slučuje se s železem na karbid železa (cementit) * vzduch - potřebný pro udržení hoření, do vysoké pece se vhání předehřátý, může být i obohacený o kyslík. * struskotvorné přísady - umožňující lepší oddělení zbytků hlušiny, nežádoucích příměsí 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 25-80 mm a měly by být zbaveny vody a síry v co největší míře. +more 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.

Chemické reakce

Ve vysoké peci probíhají tyto hlavní reakce: * spalování koksu za vzniku oxidu uhličitého nebo oxidu uhelnatého

: \mathsf{C + O_2\ \to\ CO_2}

: \mathsf{2\,C + O_2\ \to\ 2\,CO}

* redukce železa oxidem uhelnatým nebo uhlíkem

: \mathsf{6\,CO + 2\,Fe_2O_3\ \to\ 4\,Fe + 6\,CO_2}

: \mathsf{3\,C + Fe_2O_3\ \to\ 2\,Fe + 3\,CO}

* vznik strusky

: \mathsf{CaO + SiO_2\ \to\ CaSiO_3}

Bilance procesu

Materiál potřebný na výrobu 1 tuny

2,0-2,4 tuny železné rudy * 1,0-1,4 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

Technické železo

Externí odkazy

Kategorie:Metalurgie Kategorie:Železo