A nyersvas az első eljárás az acél előállítására, a felhasznált alapanyagok a vasásvány, a koksz és a mészkő. A kokszot üzemanyagként égetik a kemence felmelegítésére, és amikor éget, szén-monoxid szabadul fel, amely egyesül az ércben lévő vas-oxidokkal, és fémvassá redukálja azokat. Lásd öntöttvas a CSH Üzemben
A kohó alapvető kémiai reakciójának egyenlete:
A kemence töltéséből származó mészkövet további szénmonoxid forrásként és fluxusként használják. Ez az anyag az ásványban lévő szilícium-dioxiddal egyesül (amely a kemence hőmérsékletén nem olvad meg) alacsonyabb olvadáspontú kalcium-szilikátot képez. Mészkő nélkül vas-szilikát képződik, ezáltal elveszíti a fémvasat. A kalcium-szilikát és más szennyeződések salakot képeznek, amely a kemence alján az olvadt fémen úszik. A kohókban előállított nyersvas összetétele a következő: 92% vas, 3 vagy 4% szén, 0,5–3% szilícium, 0,25–2,5% mangán, 0,04–2% foszfor és néhány kénrészecske.
A HIGH SÜTŐ gyakorlatilag egy vegyi üzem, amely folyamatosan csökkenti az ércből származó vasat. Kémiailag felszabadítja az ásványi anyagban lévő vas-oxid oxigénjét, hogy felszabadítsa a vasat. Henger alakú acélkapszulából áll, amelyet nem fémes és hőálló anyaggal bélelnek ki, például tűzálló téglák és hűtőlemezek. A kapszula átmérője felfelé és lefelé csökken, és a legnagyobb a teljes magasságának körülbelül egynegyedénél. A sütő alsó része több cső alakú nyílással van felszerelve, amelyeket fúvókáknak neveznek, amelyeken keresztül a levegőt átnyomják. Az alja közelében van egy lyuk, amelyen keresztül a nyersvas átfolyik, amikor a kohót elvérzik (vagy kiürítik). A lyuk felett, de a fúvókák alatt van egy másik lyuk a salak eltávolítására. A kemence felső részében, amelynek magassága kb. 30 m, a kipufogógázok szellőzőnyílásai és egy pár kör alakú garat található, amelyeket harang alakú szelepek zárnak le, amelyeken keresztül a töltet a kemencébe kerül. Az anyagokat kis szekerekben vagy gombócokban viszik a garatokhoz, amelyeket a kemence mellett elhelyezett ferde lift emel fel.
A nyersanyagokat a sütő tetejére töltik (vagy kiürítik). A hozzávetőlegesen 1030 ° C-ra előmelegített levegőt a kemence aljára kényszerítik, hogy elégesse a kokszot. Az égő koksz az érc megolvasztásához szükséges intenzív hőt generálja, és előállítja a vas és az érc elválasztásához szükséges gázokat. Nagyon leegyszerűsített formában a reakciók a következők:
A kohók folyamatosan működnek. A kemencébe kerülő alapanyagot bizonyos számú kis terhelésre osztják, amelyeket 10 és 15 perc közötti időközönként tesznek be. Az olvadt fémen úszó salakot kétóránként eltávolítják, és a nyersvasat naponta ötször vérzik.
A nagyolvasztóba fújt levegőt körülbelül 1030 ° C hőmérsékletre melegítik fel. A fűtést úgynevezett kályhákban, tűzgyártású szerkezetű hengerekben végzik. A téglát több órán át nagyolvasztó gáz égetésével melegítik, ezek a kipufogógázok a kemence tetejéből kerülnek ki. Ezután a lángot eloltják, és a nyomás alatt lévő levegőt átengedik a kályhán. A kohóban felhasznált levegő tömege meghaladja a többi nyersanyag össztömegét.
Lényegében a magas hőmérsékletű gáz halmazállapotú CO nagyobb vonzerőt mutat a vasércben lévő oxigén (Fe2O3) iránt, mint maga a vas, ezért reagálva felszabadul. Kémiailag akkor az ércben redukálódott a vas. Eközben magas hőmérsékleten az olvadt mészkő mésszé válik, amely kénnel és más szennyeződésekkel kombinálódik. Ez salakot képez, amely az olvadt vas tetején úszik.
A második világháború után jelentős előrelépés történt a kohók technológiájában: a kemence nyomás alatt tartása. A sütő szellőzőnyílásaiból származó gázáram fojtásával lehetővé válik a kemence belsejében lévő nyomás 1,7 atmoszférára vagy annál nagyobbra emelése. A nyomástechnika lehetővé teszi a koksz jobb égését és a megnövekedett vastermelést. Sok kohóban 25% -os termelésnövekedés érhető el. Kísérleti létesítményekben azt is kimutatták, hogy a levegő oxigénnel történő dúsításával növekszik a termelés.
Öt-hat óránként 150-375 tonna nyersvasat öntenek a kemence belsejéből egy öntőedénybe vagy forró fémkocsiba. Ezután acélgyártó kemencébe szállítják. A kemencében az olvadt vason úszó salakot külön elvezetik. A kemencéből a fémmel együtt kijutó salakot vagy felesleget a tartály elérése előtt eltávolítják. A nyersvaszal töltött edényt az acélgyárba szállítják (Acélmű).
A modern kohókat az alap-oxigén kemencékkel vagy az oxigén-átalakítókkal, és néha a régebbi, nyitott tégelyes kemencékkel együtt működtetik, egyetlen acélgyár részeként. Ezekben az üzemekben az acélkemencéket nyersvas töltik fel. A különféle kohókból származó olvadt fém nagy keverőkanálba keverhető, mielőtt acélmá alakítják, hogy minimalizálják az egyes kemencékben előforduló esetleges szabálytalanságok hatását.
A frissen előállított nyersvas túl sok szenet és túl sok szennyeződést tartalmaz ahhoz, hogy nyereséges legyen. Finomítani kell, mert lényegében az acél erősen finomított vas, amely kevesebb, mint 2% szenet tartalmaz.
A frissen öntöttvasat "nyersvasnak" nevezik. Az oxigént eltávolították, de még mindig túl sok szenet (kb. 4%) és túl sok szennyeződést (szilícium, kén, mangán és foszfor) tartalmaz, hogy ez hasznos legyen, ezért finomítani kell, mert lényegében az acél erősen finomított vas, amely kevesebb mint 2% szenet tartalmaz.
Az acél nyersvasból történő előállítása nemcsak a szén eltávolítását jelenti a kívánt szint eléréséhez, hanem a benne lévő szennyeződések eltávolítását vagy csökkentését is magában foglalja.
Különféle acélgyártási eljárások alkalmazhatók a nyersvas tisztítására vagy finomítására; vagyis szennyeződéseinek eltávolítására. Mindegyik tartalmazza az alapvető oxidációs folyamatot.
MŰVELETI FINOMÍTÁS:
A kohóban az oxigént gázhalmazállapotú CO (szén-monoxid) hatására távolították el az ércből, amely az ércben lévő oxigénatomokkal kombinálva gázszerű CO2-ként (szén-dioxid) képződik. Most az oxigént használják felesleges szén eltávolítására a nyersvasból. Magas hőmérsékleten az olvadt vasban feloldott szén (C) atomok oxigénnel kombinálódva szénmonoxid gázt képeznek, és így az oxidációs folyamat révén eltávolítják a szenet. Egyszerűsített formában a reakció: