Surové železo

thumb|250px|Odpich surového železa.
thumb|250px|Roztavené surové železo.
**Surové železo** je bezprostredný produkt tavenia železnej rudy s koksom, vápencom a ďalšími prísadami vo vysokej peci. Má vysoký obsah uhlíka - viac ako 2,14 %, typicky aj viac ako 3,5 %. Vplyvom vysokého obsahu uhlíka je tvrdé a krehké, pri ohriatí na teploty 1150&nbsp;°C až 1250&nbsp;°C sa taví bez prechodu cez tvárny stav. Preto ho nie je možné tvárniť za tepla ani za studena. Nazýva sa tiež **nekujné železo** a jeho priame použitie je veľmi obmedzené. Je však východiskovým materiálom pre výrobu ostatných druhov technického železa.

Výroba surového železa bola v Číne známa už v období neskorej dynastie Zhou (1122 - 256 pred naším letopočtom). V Európe nebol postup bežne známy až do 14. storočia.

## Forma uhlíka
V surovom železe môže uhlík existovať v dvoch formách:
# Pri pomalom chladnutí, a pri väčšom obsahu kremíka (2 - 4%) sa vylúči uhlík vo forme kryštálov grafitu, medzi kryštálmi železa. Takéto železo má sivý lom, preto sa nazýva **sivé surové železo**. Obsah uhlíka býva 3,5 - 4,2%.
#  Pri rýchlom chladnutí, nie je pre kryštalizáciu dostatok času a súčasne pri väčšom obsahu mangánu (do 6%) tvorí uhlík so železom zlúčeninu - karbid železa (Fe3C), nazývaný aj cementit. Takéto železo má biely lom, preto sa nazýva **biele surové železo**. Obsah uhlíka býva až 4,5 %.

## Rozdelenie
Surové železo a následné produkty sa delia:
# **sivé surové železo** - čím viac uhlíka sa vylúči vo forme grafitu, tým má tmavšiu farbu, je mäkšie a lepšie sa obrába. Dobre sa odlieva, väčšina sa preto používa na lejárske účely.  
#* oceliarske
#* lejárske:
#** sivá liatina
#*** tvrdená liatina
#*** očkovaná liatina
#*** tvárna liatina
#*** legovaná liatina 
#*** nelegovaná liatina 
# **biele surové železo** - vylúčený cementit spôsobuje jeho tvrdosť, väčšina sa preto ďalej spracováva v oceliarňach na oceľ. 
#* oceliarske
#* lejárske:
#** biela liatina
#*** nelegovaná temperovaná liatina
# **špeciálne surové železo** - ferozliatina - okrem uhlíka obsahuje ďalšie prvky najčastejšie mangán, kremík, chróm, vanád, molybdén, vanád. Používajú sa ako prísady pri výrobe zliatinových - legovaných ocelí a liatin. 
 
## Výroba
Surové železo sa vyrába vo vysokých peciach redukciou železných rúd oxidom uhoľnatým, alebo uhlíkom pri vysokých teplotách. Do procesu vstupujú nasledovné suroviny s obsahom železa:
* **železná ruda** - najčastejšie magnetit, hematit, limonit a siderit, 
* **oceľový odpad**- najčastejšie **okoviny**, ktoré vznikajú pri tvárnení ocele za tepla a obsahujú až 55% železa,
* **pyritové výpražky** - odpad pri výrobe kyseliny sírovej a obsahujú až 60% železa,
* **vysokopecný prach** - získaný prečistením vysokopecného plynu.
Okrem nich do procesu vstupuje:
* **koks** - ktorý plní 3 úlohy:
** slúži ako palivo pre dosiahnutie potrebnej teploty, .
** uhlík z neho vstupuje do reakcie ako redukčné činidlo,
** uhlík z neho nauhličuje vyrobené čisté železo,
* **vzduch** - potrebný pre udržanie horenia, do pece sa vháňa predohriaty.
* **troskotvorné prísady** - umožňujúce lepšie oddelenie hlušiny a popola a vytvorenie *trosky*, napríklad vápenec.
Produktmi vysokej pece sú:
* **surové železo** - hlavný produkt,
* **vysokopecný plyn** - využíva sa ako palivo,
* **vysokopecná troska** - táto sa ďalej spracováva na vysokopecný cement, troskovú vlnu, dlažobné kocky, troskový štrk, troskový piesok a iné produkty.

### Príprava rúd
Pred vstupom do vysokej pece je potrebné železné rudy pripraviť. Kusy rudy by mali mať veľkosť 25 až 80 milimetrov a mali by byť zbavené vody a síry v čo najväčšej miere. Na tieto účely sa rudy drvia v drvičoch a triedia v magnetických triedičoch (oddelenie hlušiny). Ďalej sa drobné kusy a vysokopecný prach spájajú lisovaním - briketovaním, alebo spekaním - aglomeráciou. Niektoré rudy sa upravujú aj pražením. Pre dosiahnutie priemerného obsahu železa a hospodárnej prevádzky vysokej pece sa miešajú rôzne rudy, tento proces sa nazýva homogenizácia.

### Chemické reakcie
Vo vysokej peci prebiehajú tieto hlavné reakcie:
* spaľovanie koksu za vzniku oxidu uhličitého alebo uhoľnatého
:**C + O<sub>2</sub> → CO<sub>2</sub>** 
:**2 C + O<sub>2</sub> → 2 CO**
*redukcia železa oxidom uhoľnatým alebo uhlíkom
:**6 CO + 2 Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> → 4 Fe + 6 CO<sub>2</sub>** 
:**3 C + Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> → 2 Fe + 3 CO**
* vznik trosky 
:**CaO + SiO<sub>2</sub> → CaSiO<sub>3</sub>**

### Bilancia procesu
Na výrobu 1 tony surového železa sa spotrebuje:
*2 - 2,4 t železnej rudy,
*1 - 1,4 t koksu,
*700 – 800&nbsp;kg troskotvorných prísad,
*4000 m3 vzduchu.
Zároveň vznikne:
*3600 – 4000 m3 vysokopecného plynu,
*0,5 - 0,8 t vysokopecnej trosky.

Kategória:Hutníctvo
Kategória:Zliatiny železa
Kategória:Výroba surového železa