Powietrze potrzebne do spalania koksu wdmuchiwane jest przez dysze umieszczone u dołu pieca . Zostaje ono uprzednio podgrzane do temperatury 1000 do 1100 K , co znacznie ułatwia osiągnięcie wysokiej temperatury wewnątrz pieca , dochodzącej do 1900 K w najgorętrzych jego częœciach . Produktem spalania koksu jest w tych warunkach tlenek węgla .Gazy wędrujące ku górze napotykają na przemian warstwy rudy i koksu . Tlenek węgla , CO , redukując rudęutlenia się do dwutlenku węgla , natomiast w zetknięciu się z kolejną warstwą koksu ulega ponownej przemianie w tlenek

CO + C = 2 CO

reagujący w następnej warstwie rudy itd .

Procesy zachodzące w warstwach rudy stopniowo przesuwających się ku dołowi zależą od temperatury panującej w danej strefie pieca . W najwyższych jego częœciach , gdzie utrzymuje się temperatura od 400 do 500 K , następuje osuszanie i odwadnianie wsadu . Redukcja rozpoczyna się w temperaturze ok. 700 K i początkowo polega na redukcji żelaza III do II :

3 Fe O + CO = 2 Fe O + CO

Fe CO + CO = 3 Fe O + 4 CO

W miarę dalszego wzrostu temperatury następuje redukcja tlenków do metalu :

Fe O + CO = Fe + CO

Fe O + 4 CO = 3 Fe + 4 CO

wydzielającego sięw postaci gąbczastej masy .

Nawęglanie powoduje obniżenie się temperatury topnienia metalu , który zaczyna się topić już po osiągnięciu temperatury 1400 K . Warstwa żużla pokrywająca stopione żelazo chroni je od utleniania tlenem z powietrza wdmuchiwanego do pieca . W nowoczesnych wielkich piecach spust odbywa się co 4 do 6 godzin ; w takich odstępach czasu otrzymuje się większe iloœci surówki , która nie może być od razu przerobiona w stalowni , z tego powodu w niektórych hutach surówkę przeróbczą zlewa się do ogromnych zbiorników , zwanych mieszalnikami , o pojemnoœci przekraczającej 2000 ton .

Surówka uzyskana w procesie wielkopiecowym zawiera przeciętnie 2,5 do 4,0 % węgla , 0,3 do 3 % krzemu , 0,5 do 6 % manganu , 0,1 do 2 % fosforu oraz 0,01 do 0,05 % siarki.

Przy powolnym oziębianiu oraz dużej zawartoœci krzemu i małej manganu zawarty w niej węgiel wydziela się w postaci grafitu , więc surówka ma barwę szarą ; w przypadku szybkiego studzenia oraz dużej zawartoœci manganu węgiel wydziela się w postaci węglika żelaza ( cementytu ) , a surówka ma barwę białą .