Cesta od železnej rudy po oceľový výrobok, ako je napríklad plotový panel, nerezová komínová rúra alebo zváraná kari sieť , je dlhá. Všetky operácie spadajú do ťažkého priemyslu s vysokou pridanou hodnotou a vyžadujú skutočnú odbornosť. Zistite, ako vyzerá celý proces výroby od železa po ušľachtilú oceľ.
Výroba ocele, železných kovov a ich zliatin, je energeticky i technologicky náročný proces. Zatiaľčo spracovaním železných a predovšetkým oceľových výrobkov sa zaoberá mnoho firiem, vrátane tých malých, samotnú produkciu kovu nájdeme vzhľadom k nevyhnutnému vybaveniu len u niekoľkých málo subjektov.
1. Ťažba železnej rudy
Železná ruda je vo všeobecnosti vstupnou surovinou na výrobu všetkých železných kovov. Ide o horninu s podielom mnohých ďalších prvkov a zďaleka nie každá železná ruda je preto vhodná na následné spracovanie v hutách.
Samotný obsah železa nad hranicou 22% je len jednou z nutných, nie však jediných podmienok - minimálne rovnako dôležitý je i obsah oxidu kremičitého, ktorý určuje výslednú zásaditosť rudy.
- Zo všetkých existujúcich železných rúd sa dnes k ďalšiemu spracovaniu najviac používa hematit, magnetit a limonit. Ich svetoznáme ložiská sa nachádzajú v Rusku, Číne, USA, Švédsku alebo v Brazílii.
Ťažba prebieha častejšie v povrchových než v podzemných baniach a prvá operácia je vždy zbavovanie sa hlušiny - rudných prísad, ktoré sú neproduktívne na výrobu železa. Až potom má vzniknutá surovina dostatočne zvýšený podiel železa a je možné ju v procese výroby ďalej využiť.
2. Spracovanie rudy vo vysokých peciach v hutách
Ruda sa najskôr pomocou drvenia, triedenia a prania zbavuje maxima nežiadúcich zložiek, ktoré by bránili taveniu a menili požadované vlastnosti výsledného kovu.
Potom už môže byť dopravená do vysokej pece - desiatky metrov vysokej šachty z žiaruvzdorných materiálov. Z vonkajšieho pohľadu má pec tvar kužeľa s širokou základňou, vo vnútri sa ale približne od svojej jednej tretiny výšky smerom dolu zušuje tiež. To preto, aby bola schopná konštrukčne ustáť extrémne zaťaženie nielen teplom, ale aj tlakom tekutého kovu.
Horné vyústenie pece tvorí sadzobňa (kychta), kadiaľ sa do jej útrob sype vsádka rudy, koks, tavivá v podobe vápenca a prípadne potrebných prísad.
Procesy v jednotlivých častiach pece je možné rozdeliť do 4 fáz:
.jpg)
- Pôsobením teplôt v rozmedzí 200 až 500 °C dochádza najskôr k vysúšaniu vsádky.
- Následne nastáva fáza chemickej redukcie pri teplotách 500-900 °C, kedy sa ruda zbavuje kyslíka.
- Nauhličovanie je proces, kedy sa čisté železo sýti kyslíkom uvoľňovaným z koksu a výsledkom je tzv. surové železo. Teploty sa v tejto časti pece pohybujú okolo 900-1100 °C.
- Pri dosiahnutí teplôt až k 2000 °C prebieha tavenie a môže dôjsť k odpichu - odpúšťania surového železa do nisteje - a súčasne i k finálnemu oddeleniu trosky ako vedľajšieho produktu.
3. Samotná výroba ocele
V praxi sa len ťažko môžete stretnúť s čistým železom. V skutočnosti je svet okolo nás plný ocele - zliatiny síce stále s vysokým obsahom železa, ale tiež podielom uhlíka a ďalších prvkov.
Určujúci pre rozlíšenie, či ide o železo alebo oceľ, je práve obsah uhlíka.
- O oceli hovoríme vo chvíli, kedy je obsah C nižší než 2,14 %. Oceľ je pre väčšinu aplikácii vhodnejšia pre svoju pevnosť, pružnosť, húževnatosť a dobré vlastnosti na ďalšie tvarovanie.
Výroba ocele zo surového železa prebieha v oceliarňach procesom nazývaným skujňovanie. Jeho účelom je zníženie obsahu uhlíka pod spomínanú hranicu, zbavenie kovu nežiaducich prvkov a naopak obohatenie - legovanie - inými prvkami, ktoré dodajú požadované vlastnosti.
Najčastejšie sa na výrobu ocele využíva zariadenie nazývané kyslíkový konvertor. Do kúpeľa vnútri jeho masívneho tela je vháňaný čistý kyslík, ktorého reakciou s uhlíkom obsiahnutým v železe vzniká teplo nutné na tavenie.
4. Ušľachtilé vlastnosti ušľachtilej ocele
Pretože oceľ vo svojej základnej podobe nemusí vyhovovať všetkým účelom použitia, naučilo sa ľudstvo efektívne manipulovať s jej vlastnosťami. Metalurgia ako odbor práce so zložením a charakterom výsledného kovu je schopná pomerne presne dopredu definovať výslednú pevnosť, tvrdosť a napríklad aj odolnosť voči korózii.
K takým zmenám v zložení a charakteristike ocele slúžia elektrické oblúkové pece 👇
- V zariadení s tromi elektródami, medzi ktorými vzniká elektrický oblúk s obrovskou teplotou až 3800 °C, sa taví vsádka na ďalšie spracovanie.
- Oceľ spracovaná v konvertore je zmiešaná s legujúcimi prvkami - legúrami - a odpadovými prísadami.
- Výsledkom je potom nástrojová alebo konštrukčná oceľ, prípadne oceľ s pridanými prvkami zaisťujúcimi práve odolnosť voči korózii.
- Na samotnom konci popísaných oceliarskych procesov sú zliatky základných tvarov ako vstupné polotovary pre valcovne plechov, oceľových rúr a ďalších výrobkov.
Výroba železa na Slovensku
Výroba železa a jeho spracovanie patria k najstarším výrobným odvetviam na Slovensku. Priaznivé podmienky pre rozvoj slovenského železiarstva vytvárali hlavne bohaté ložiská železnej rudy, najmä v oblasti Spišsko-gemerského rudohoria.
Oceliarsky priemysel zabezpečuje zamestnanosť a stabilitu domáceho hospodárstva a je jedným z hlavných pilierov slovenského priemyslu.
Najväčšími výrobcami ocele na Slovensku sú spoločnosti U.S. Steel Košice a Železiarne Podbrezová. Spoločnosť US Steel Košice je najväčším integrovaným výrobcom ocele v strednej Európe. Kapacita jej výroby presahuje 4,5 mil. ton ocele ročne.
Železiarne Podbrezová a.s. sú integrovaným výrobcom ocele a sú jedným z lídrov v rámci európskych a svetových producentov bezšvíkových oceľových rúr.
© ATREON