PROCES WIELKOPIECOWY
Otrzymywanie żelaza na skalę techniczną polega na redukcji rud tlenkowych koksem. Powstający produkt , żelazo surowe , czyli surówka , zawiera około 4 % węgla jest kruchy i daje się formować tylko przez odlewanie lub skrawanie . Surówkę przerabia się na stal zawierającą mniej niż 1,7 % węgla , znacznie mniej kruchą , kowalną , dającą się hartować .Wytwarzanie surówki odbywa się w tzw. wielkich piecach .
Wielki piec jest piecem szybowym , pracującym w sposób ciągły w przeciwprądzie schodzącego w dół wsadu i unoszących się ku górze gazów redukcyjnych .Przeciętna średnica tego pieca wynosi 12 m , wysokość 60 m , a jego wydajność wynosi 1000 ton na dobę .Przestrzeń robocza wielkiego pieca składa się z dwóch stożków ściętych , zwróconych do siebie większymi podstawami , połączonymi niezbyt wysokim walcem : podstawy stożków są również połączone z walcami .Kształt przestrzeni roboczej jest uwarunkowany charakterem procesów zachodzących w poszczególnych częściach pieca . Fundament wielkiego pieca składa się z części podziemnej zwanej stopą i nadziemnej zwanej cokołem . Cokół wykonany jest z betonu ogniotrwałego . Wyłożenie ogniotrwałe wielkiego pieca wykonuje się z materiałów szamotowych i węglowych .Pancerz wielkiego pieca służy do ujęcia wyłożenia , uniemożliwia rozparcie przez naciski materiałów wsadowych i zapobiega przenikaniu gazów przez obmurze . Pancerz jest konstrukcją nośną dla urządzenia zasypowego i przewodów gazowych .
Wielki piec chłodzi się przez zraszanie pancerza wodą lub przez wbudowane w wyłożenie chłodnice . Chłodzenie garu i spadków najczęściej odbywa się za pomocą chłodnic skrzynkowych lub rurowych .
Ładowanie pieca odbywa się od góry przez tzw. gardziel , przez którą wprowadza się nabój składający się z 4 ÷ 6 ton koksu , 8 ÷ 12 ton rudy i 2 ÷ 3 ton topnika ; przy czym koks jest dodawany oddzielnie , zaś ruda razem z topnikiem .
Paliwo wielkopiecowe powinno posiadać kilka niezbędnych cech :
dużą reakcyjność
jak najmniejszą ilość domieszek np., duża zawartość popiołu wymaga zwiększenia dodatku topnika do wytworzenia żużla o odpowiednim składzie chemicznym
wysoką wytrzymałość mechaniczną
dużą wartość opałową , gdyż w procesie wymagana jest wysoka temperatura
Paliwem może być koks , węgiel drzewny lub antracyt .
Koks powstaje w procesie suchej destylacji węgla kamiennego w temperaturze 1200 ÷ 1400 K ; koks dla hutnictwa odznacza się zwiększoną wytrzymałością mechaniczną , dobrą przepuszczalnością gazów i jest wytwarzany ze specjalnych gatunków węgla . Ma on za zadanie dostarczenie ciepła oraz zredukowanie tlenków żelaza .
Do rudy dodawane są topniki , czyli materiały , które razem ze złożem płonnym i innymi zanieczyszczeniami utworzą w piecu łatwo topliwą mieszaninę krzemianów wapnia i glinu , a także żelaza i manganu , zwaną żużlem wielkopiecowym , który stosuje się w celu obniżenia temperatury topnienia mineralnych zanieczyszczeń występujących w rudzie . Jeśli zanieczyszczenia rudy mają charakter kwaśny , tzn. są bogate w tlenek krzemu IV , używa się topników zasadowych , najczęściej wapna palonego , jeśli natomiast zanieczyszczenia mają charakter zasadowy ( wapień , dolomit ) używa się topników kwaśnych jak np. glina , skalenie .Niekiedy żużel wykorzystuje się do wyrobu wełny żużlowej , będącej bardzo dobrym materiałem termoizolacyjnym . Ponadto coraz szerzej wykorzystuje się go do celów budowlanych .