Чугун выплавляют в специальных печах – домнах. Процесс плавки идет
непрерывно. Сверху в печь загружают шихту, а в нижнюю часть через фурмы
(рис. 16) подают нагретый воздух и газообразное топливо. Полученные от
сжигания топлива газы проходят через столб шахты и отдают ей свою
химическую и тепловую энергии. Опускающаяся рудная шихта нагревается,
восстанавливается и плавится. Часть кокса расходуется на восстановление
железа, но большая часть его достигает фурм, где и сгорает.
В районе фурм происходит горение кокса при взаимодействии его с
кислородом воздушного дутья. Этот процесс идет с выделением большого
количества тепла и развитием высокой температуры (1800–2000°С):
С + О2 = СО2 + Q; СО2 + С = 2СО
Образующаяся окись углерода является главным восстановителем окислов
железа. Процесс восстановления происходит последовательно от высших
окислов к низшим. Восстановление начинается в верхней части шахты при
температуре 400–500°С и заканчивается в нижней части шахты при
температуре 900–950°С по следующей схеме:
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2 ,
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 ,
FeO + CO = Fe + CO2
В распаре печи при температуре 1300–1400°С происходит науглероживание железа:
3Fe + 2CO = Fe3C + CO2
Цементит (Fe3C) растворяется в железе, образуя чугун с содержанием
углерода 4,3%. Этот сплав имеет температуру плавления 1150°С и поэтому
начинает стекать в горн, растворяя по пути восстановленные марганец,
кремний и другие примеси. Введенные в шихту флюсы взаимодействуют с
пустой породой, образуют при температуре 1100–1200°С жидкий шлак,
который также стекает в горн, но располагается выше чугуна, т.к. имеет
меньшую плотность.
Средняя домна потребляет в сутки 30000 т шихты. Для выплавки 1т чугуна
расходуется:
- кокса – 600 кг;
- природного газа – 100 м3;
- шихты – 1,8т;
- горячего воздуха – 3000 м3;
- воды (идет на охлаждение домны) – 60т.
По мере наполнения горна открывают шлаковые летки и сливают шлак в
ковши – шлаковозы, а через чугунные летки сливают чугун в ковши
чугуновозы, вместимостью 80–100т.
