3. Навуглецьовування заліза і утворення чавуну

Губчасте залізо, що утворилося після відновлення, — це твердий пористий продукт. В інтервалах температур від 400—500 °С до 1100 - 1200 °С починається і продовжується насичення заліза вуглецем:

3Fe + C = Fe₃C

3Fe + 2CO = Fe₃C + C0₂ + Q

Навуглецьоване залізо розплавляється, переходить у рідкий стан, розчиняє відновлені домішки і стікає до горна домни. В горні збирається рідкий, залізовуглецевий сплав — чавун.

4. Відновлення домішок

У доменній шихті разом із залізом і вуглецем — основними елементами, що утворюють чавун, завжди присутні домішки, які є корисними або шкідливими для властивостей чавуну.

Корисні домішки кремнію (Si) і марганцю (Μn) відновлюються із оксидів (Si0₂, Мn0₂ та ін.) і переходять у чавун.

Шкідливими домішками у чавуні с фосфор (Р) і сірка (S). Відновлений фосфор практично повністю переходить у чавун. Відновлена сірка частково окислюється до сірчастого газу (S0₂) і виходить разом з доменним газом, частково утворює сполуки, які переходять до шлаку, а деяка частка утворює сірчасте залізо (FeS), що розчиняється у чавуні.

5. Утворення шлаку

При температурі близько 900 °С вапняк розпадається з утворенням оксиду кальцію і діоксиду вуглецю:

СаСО₃ = СаО + С0₂

Оксид кальцію при температурах вище 1000 °С взаємодіє з кремнеземом SiO₂, глиноземом Аl₂О₃ та іншими складовими породи і коксової золи. Утворюється шлак, який плавиться в розпарі та заплечиках і стікає у горно, та спливає на поверхню чавуну. Чавун із печі випускають у ковші — чавуновози, у виливниці. Шлак випускають у шлаковози.

Продуктами доменного виробництва є чавуни, шлак, доменний газ і доменний пил.

Основний продукт — чавуни. Залежно від призначення їх поділяють на переробні, ливарні, спеціальні і леговані.

Переробний білий чавун є сировиною для переробки його в сталь. Частка переробного чавуна становить близько 90 % всього, що виробляється. В ньому вуглець перебуває у вигляді цементиту Fe₃C, що надає переробному чавуну білого кольору, твердості і низької пластичності. Шляхом відпалу з нього отримують ковкий чавун.

Ливарний (сірий) чавун є важливим конструкційним матеріалом, має добрі ливарні властивості, добре обробляється металорізальними інструментами, але досить крихкий, погано витримує ударні навантаження. Широко застосовується в машинобудуванні, будівництві тощо. З нього виробляють корпусні деталі машин, станини, санітарно — технічне обладнання, труби і таке інше.

Із ливарного чавуну одержують модифікований (високоміцний), додаючи до розплаву модифікатори (магній та ін.). Модифікований чавун має підвищену міцність, пластичність і ударну в'язкість.

Спеціальні чавуни — феросплави. До них належать феросиліцій і феромарганець, їх використовують для розкислення і легування сталей.

Леговані чавуни одержують з руд, що мають включення легуючих елементів (Сr, Ni, Si), або легуванням чавуну в процесі плавки. Вони мають підвищену міцність та корозієстійкість, краще працюють в агресивних і високотемпературних середовищах.

Шлак — розплавлена суміш породи, попелу, рудних домішок, флюсів та ін. Його застосовують для виробництва будівельних матеріалів, мінеральних добрив і т. д.

Доменний газ містить значну кількість горючих газів (CO, H₂), має теплотворну здатність до 950 кал/м³. Після очищення від колошникового пилу використовується в домнах для нагріву дуттьового повітря, а також як паливо.