Доменний чавун

Доменний чавун — чавун, виплавлюваний у доменних печах (на відміну від синтетичного та модифікованого чавунів, що виробляються поза доменними печами). Містить, крім заліза й вуглецю, кремній, марганець, фосфор і сірку, іноді (залежно від складу руди) хром, нікель, мідь, титан тощо. Доменні чавуни, залежно від їхнього хімічного складу, поділяють на ливарний чавун, переробний чавун і спеціальні чавуни (феросплави).^[1]

У світі щорічно виплавляється близько 1,15 млрд т доменного чавуну (дані 2016 року).^[2] Частка переробного чавуну у загальній кількості продукції доменних печей світу становить понад 95 %. У доменних печах виплавляються лише деякі види феросплавів і порівняно в дуже невеликій кількості. У 2014 році в доменних печах в усьому світі було виплавлено 496 тис. т феросплавів (0,042 % продукції доменних печей, 0,86 % всіх феросплавів, виплавлених у різних печах).^[3] Точних даних щодо кількості доменного ливарного чавуну немає, однак вона становить незначний відсоток від всього доменного чавуну.

Залежно від виду палива, з використанням якого було виплавлено чавун, розрізняють коксовий доменний чавун (виплавлюваний з використанням кам'яновугільного коксу) і деревновугільний доменний чавун (виплавлюваний з використанням деревного вугілля).^{[4] (с. 215)} До винайдення коксу весь чавун у доменних печах виплавляли лише на деревному вугіллі. Крім того, виплавлявся чавун також й на кам'яному вугіллі, зокрема антрациті. В більшості країн, зокрема в Україні, виплавляється лише коксовий доменний чавун. Хоча в Бразилії досі (перше десятиріччя 21 століття) поряд з коксовим чавуном у промислових масштабах виплавляється й деревновугільний чавун.^[5]

Доменний переробний і ливарний чавун містить 93-95 % заліза, 2,14 — 4, 5 % вуглецю, 0,5 — 3 % кремнію, 0,010 — 0,070 % сірки, 0,3 % фосфору у мартенівському, 0,07 % фосфору у бесемерівському та 1,6 — 2 % у томасівському (з 1970-х років не виплавляється). Залізо у чавуні є продуктом відновлення з оксидів заліза залізної руди. Вуглець потрапляє у чавун внаслідок розчинення в ньому вуглецю коксу як у твердій фазі, так і під час контакту крапель металу зі шматками коксу при стіканні у горно доменної печі. Кремній потрапляє у чавун з кремнезему SiO₂, що вноситься у доменну піч разом з пустою породою, внаслідок часткового відновлення Si. Сірка, що є шкідливою домішкою, потрапляє у доменну піч переважно з коксом і у значно меншій мірі — з залізорудною сировиною. В доменній печі вона розподіляється між газом, чавуном і шлаком. Вживається заходів з несірчення чавуну під час доменного процесу. Додаючи в доменний ливарний або переробний чавун, розлитий у ковші, гранульований або чушковий магній, одержують рафінований доменний чавун, в якому менше сірки й неметалевих включень. Фосфор вноситься у доменну піч з рудними матеріалами. У доменній печі він відновлюється, повністю переходить у чавун, а потім частково у сталь. Є шкідливою домішкою.

Вид виплавляємого чавуну визначається складом матеріалів у шихті і співвідношенням його з паливом.

Виплавка переробного й ливарного чавунів провадиться у доменних печах однакової конструкції. Для виплавлення феросплавів у конструкцію доменних печей вносяться деякі зміни (через підвищення вихідних колошникових газів до 500—600 °C^{[4] (с. 264)} шахта печі охолоджується до колошика, а не на 2/3 її висоти, як у звичайної доменної печі).

• В. С. Богушевський, О. В. Шматко. Споживчі властивості продукції доменного цеху [Архівовано 22 квітня 2022 у Wayback Machine.]. // Спеціальна металургія: вчора, сьогодні, завтра. Збірник праць співробітників і студентів кафедри «Фізико-хімічні основи технології металів» [Архівовано 6 червня 2017 у Wayback Machine.] [Електронне видання]. — К.: НТУУ «КПІ», 2011. — 322 с.