Производство чугуна. 9

Реферат

По Материаловедению 

Введение:

Производство чугуна.

Чугуном называют сплав железа с углеродом (2... 6,67 %), кроме них в состав сплава могут входить кремний, марганец, сера, фосфор и др. Исходными материалами для производства чугуна являются железные руды, топливо и флюсы. Наиболее часто применяемые железные руды: красный (Fe2O3), магнитный (Fe3O4), бурый (Fe2O3-nH2O), шпатовый (РеСОз) железняки, содержащие 30...70 % железа и пустую породу из различных природных химических соединений (SiO2, А12Оз и др.) и вредные примеси (серы, фосфора). Топливом служит кокс — продукт сухой перегонки (без доступа воздуха) коксующихся каменных углей. Флюсы (плавни) — известняки, доломиты, кварц, песчаники применяют для понижения температуры плавления пустой породы и перевода ее и золы топлива в шлак. Основным способом производства чугуна из руд в настоящее время является доменный процесс, заключающийся в восстановлении железа из руд (оксидов) при высокой температуре и отделении его от пустой породы руды.

Чугун выплавляют в доменных печах (9.2) объемом до 5000 м3, куда руду, кокс и флюсы загружают чередующимися слоями, опускающимися вниз печи под влиянием собственной массы. В нижнюю часть печи — горн через отверстия — фурмы подают   под   давлением нагретый воздух, необходимый для поддержания горения топлива.

Кокс, сгорая в верхней части горна, образует СО2 ;ij[C+O2 = CO2), который поднимается вверх по печи и, встречая на своем пути раскаленный кокс, переходит в оксид углерода: CO2-f-: -f-C=2CO. Оксид углерода восстанавливает оксиды железа до чистого железа по схеме Fe2O3->-F3O4-»-FeO-> -HFe. Этот процесс может быть представлен следующими реакциями: 3F9Q3+ ;+ СО = 2F3O4 + СО2; 2Fe3O4+2CO=6FeO+2CO>; 6FeO+6CO

Цель доменного производства состоит в получении чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Сырыми материалами доменной плавки являются топливо, железные и марганцевые руды и флюс.

Топливом для доменной плавки служит кокс, получаемый из каменного угля. Его роль состоит в обеспечении процесса теплом и восстановительной энергией. Кроме того кокс разрыхляет столб шихтовых материалов и облегчает прохождение газового потока в шихте доменной печи.

Железные руды вносят в доменную печь химически связанное с другими элементами железо. Восстанавливаясь и науглераживаясь в печи, железо

переходит в чугун.С марганцевой рудой в доменную печь вносится марганец для получения чугуна требуемого состава.                                                           

Флюсом называются добавки, загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы руды, офлюсования золы кокса и придания шлаку требуемых технологией выплавки чугуна физико-химических свойств. Для руд с кремнеземистой (кислой) пустой породой в качестве флюса используют материалы, содержащие оксиды кальция и магния: известняк и доломитизированный известняк.

1. Сырые материалы и подготовка их к доменной плавке

1.1 Топливо доменной плавки

В качестве топлива в современной доменной плавке применяют кокс, мазут, природный и коксовый газы и каменноугольную пыль. Основным видом топлива является кокс. Коксом называется пористое спекшееся вещество, остающееся после удаления из каменного угля летучих веществ при нагревании его до 950-1200( С без доступа воздуха. Это единственный материал, который сохраняет форму куска в доменной печи на всем пути движения от колошника к горну. Благодаря этому обстоятельству обеспечивается прохождение газового потока через слой жидких, полужидких и твердых материалов в доменной печи. 
В нижней части печи раскаленный кокс образует своеобразную дренажную решетку, через которую в горн стекают жидкие продукты плавки. Высота столба шихты в современной доменной печи достигает 30 м, поэтому кокс, особенно в нижней части печи, воспринимает большие нагрузки. Отсюда вытекает основное требование, предъявляемое к коксу: высокая механическая прочность как в холодном, так и в нагретом состоянии.

Загружаемый в доменную печь кокс не должен содержать ни мелких кусков, ухудшающих газопроницаемость шихты, ни чрезмерно крупных кусков, которые, как правило, поражены трещинами и легко разрушаются в печи с образованием мелких фракций.

Кокс должен быть пористым для обеспечения хорошей горючести в горне печи и обладать высокой теплотой сгорания для получения требуемого количества тепла и необходимой температуры. Теплота сгорания кокса зависит от содержания в нем углерода, которое определяется содержанием золы, вредных примесей и летучих веществ в коксе. Чем выше содержание золы, вредных примесей и летучих веществ в коксе, тем меньше в нем углерода и меньше теплота его сгорания. Кроме того, с увеличением содержания золы и серы в коксе возрастают количество шлака, расход тепла на его расплавление и снижается механическая прочность кокса, а с увеличением содержания серы и фосфора в коксе ухудшается качество чугуна.                                                                                                            

Повышенное содержание летучих веществ в коксе свидетельствует о незавершенности процесса коксования, что приводит к снижению механической прочности кокса. Чрезмерно низкое содержание летучих в коксе, получающееся при пережоге кокса, также отрицательно сказывается на его качестве. Поэтому кокс должен содержать по возможности меньше золы, серы, фосфора и умеренное количество летучих веществ.

В коксе всегда содержится влага, поступающая в кокс при его тушении на коксохимическом заводе или из атмосферы. В связи с тем, что кокс в доменной печи загружают по массе, содержание влаги в коксе должно выдерживаться постоянным для сохранения заданного теплового режима печи.

1.2 Руды и флюсы доменной плавки

Среди металлов железо занимает третье место по распространенности в земной коре (4,2 %) после кремния(26 %) и алюминия(7,4 %). Железо в недрах земли в чистом виде не встречается. Оно входит в состав горных пород в различных химических соединениях. В природе известно более 300 разновидностей горных пород, содержащих железо, но далеко не все они представляют собой железные руды. Железными рудами принято называть такие горные породы, из которых экономически выгодно извлекать железо методом плавки. Экономическая целесообразность извлечения железа из руд зависит от уровня развития техники и характеристики месторождений.

Среди известных видов руд наиболее распространены в природе руды осадочного происхождения. Из этих руд выплавляется более 90 % чугуна.

Железная руда состоит из минерала (орудняющего вещества), пустой породы и примесей. Главной частью руды является рудный минерал, в состав которого входит железо. Чаще всего железо в минерале химически связано с кислородом, реже с другими элементами и соединениями. Пустая порода состоит из кремнезема, глинозема, извести и магнезии, образующих сложные минералы. 
Примеси руд делятся на полезные и вредные. Полезными примесями считаются марганец, хром, никель, ванадий, вольфрам, молибден и др. Вредные примеси – сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец и в большинстве случаев медь – либо ухудшают качество металла, либо разрушающе действуют на огнеупорную футировку доменной печи.

В зависимости от типа рудного минерала железные руды делятся на четыре основные группы:

1. Красный железняк или гематитовая  руда. Минерал гематит – безводный  оксид железа, в чистом виде  содержит 70 % железа и 30 % кислорода. Это наиболее распространенная  железная руда.

2. Магнитный железняк или магнетитовая  руда. Минерал – магнетит (72,4 % железа  и 27,6 % кислорода).

3. Бурый железняк представлен железосодержащими  минералами водных оксидов железа, которые содержат от 59,8 % до 69 % железа.

4. Шпатовый железняк – железная  руда, основу которой составляет  минерал сидерит, содержащий 48,3 % железа.

Кроме перечисленных четырех разновидностей железных руд, железо в значительном количестве (46,6 %) содержится в серном колчедане или пирите. 
Однако пирит в доменную плавку не дают, его используют в качестве сырья в сернокислотной промышленности, а отходы в виде окисленного железа применяют при производстве агломерата. Также находят промышленное применение бедные железные руды: магнетитовые и гематитовые кварциты, в которых содержится до 
45 % кремнезема в виде свободного кварца. Кварциты обогащают, получая железнорудный концентрат, содержащий более 60 % железа.

Критерием оценки железных руд являются:

1. Содержание железа.

2. Тип основного железосодержащего  минерала.

3. Состав и свойства пустой породы.

4. Содержание вредных примесей.

5. Стабильность химического состава.

6. Восстановимость.

7. Куксоватость.

8. Прочность.                                   

9. Пористость. 
10. Влажность.                                  

В настоящее время более 90 % добываемых руд перед загрузкой в доменные печи подвергают специальной подготовке, в процессе которой перечисленные выше характеристики руд значительно изменяются, однако многие из них сильно влияют на качество и свойства конечного продукта. При оценке железной руды прежде всего обращают внимание на содержание в ней железа, которое колеблется в очень широких пределах. Чем выше содержание железа в железной руде, тем экономичнее и производительнее работает доменная печь. К богатым рудам относят руды, содержащие железа 60-68 %, к средним 50-60 % и к бедным 
40-50 %. Куксовые руды с высоким содержанием железа могут перерабатываться в доменной печи без предварительной подготовки, но таких руд мало, и они в основном используются при выплавке стали. Используются также и руды с содержанием железа менее 40 %. Эти руды подвергают обогащению. Нижний предел содержания железа в рудах определяется выгодностью их использования.

Флюсами называются материалы, добавляемые к железной руде и загружаемые в доменную печь для понижения температуры плавления пустой породы, ошлакования золы кокса и получения жидкоподвижного шлака с высокой серопоглатительной способностью. В качестве флюса выбирают материал с химическими свойствами, противоположными химическим свойствам пустой породы. Так как пустая порода руд преимущественно кремнеземистая (кислая), то роль флюса выполняют основные оксиды CaO и частично MgO. Иногда в зависимости от состава пустой породы флюсы могут быть кислыми или глиноземистыми. Оксид кальция входит в состав минерала кальцита, называемого известняком. Кроме известняка, для руд с кислой пустой породой, в качестве флюса используют доломитизированный известняк, состоящий из смеси кальцита и доломита. Доломитизированный известняк применяют для улучшения подвижности шлака, доводя содержание оксида марганца в шлаке до 6- 
8 %.

Важнейшим требованием, предъявляемым к основным флюсам, является низкое содержание в них кремнезема и глинозема и вредных примесей серы и фосфора.

1.3 Подготовка руд к плавке

Необходимость подготовки руд к доменной плавке обуславливается стремлением улучшить технико-экономические показатели работы доменных печей и использовать для получения чугуна сравнительно бедные железные руды.                                        

Чем выше содержание железа в шихте и лучше ее газопроницаемость, тем выше производительность печи, ниже расход кокса и флюсов и лучше качество чугуна.                            

Повышения содержания железа в доменной шихте достигают обогащением железных руд, а улучшения газопроницаемости шихты в доменной печи – окуксованием мелких железных руд и концентратов. Расчетами и опытом установлено, что при повышении содержания железа в руде на 1 % производительность печи возрастает на 2,0 – 2,5 %, а расход кокса снижается на 1,4 – 2 %.

Дробление

Руда может быть в виде кусков до 1500 мм при открытой добыче и до 300 мм при подземной добыче. Дробление руд применяется как самостоятельная операция для получения кусков руды требуемого размера и как вспомогательная операция при обогащении руд для разрушения механических связей между железосодержащим минералом и пустой породой. В зависимости от крупности руды после дробления различают четыре стадии дробления:

1. Крупное (размер кусков после  дробления 100-300 мм).

2. Среднее (40-60 мм).

3. Мелкое (8-25 мм).

Процесс дробления характеризуется степенью и эффективностью дробления. 
Степень дробления определяют отношением максимальных размеров кусков до и после дробления: i = D/d, где i – степень дробления; D и d – максимальный размер кусков до и после дробления соответственно.

Эффективность дробления определяют выходом дробленого материала на единицу израсходованной электроэнергии. Дробление – наиболее дорогая операция в системе подготовки руд.

Мелкое и тонкое дробление называют измельчением и применяют только для руд, идущих на обогащение. Крупное, среднее и мелкое дробление осуществляют преимущественно в конусных дробилках.

                                              
Грохочение

Грохочением называется разделение руды на классы по крупности. Для руд, поступающих на металлургический завод без обогащения, грохочение является самостоятельной и очень важной операцией, в процессе которой

выделяют мелкую руду (0-10 мм) для агломерации, а крупную (более 10 мм)                                                                                                    сортируют на два класса: доменную (10-30 мм) и мартеновскую (30-80 мм).

При обогащении руд на обогатительных фабриках грохочение является вспомогательной операцией, совмещаемой с дроблением руд. Это позволяет загружать в дробильные устройства только те фракции, которые подлежат дроблению, а следовательно, уменьшить расход электроэнергии на дробление, повысить производительность дробильных устройств и качество дробления. 
Грохочение руд осуществляется на механических ситах.

 
Усреднение

Железные руды по условиям залегания и добычи всегда имеют непостоянный химический состав. Значительные и частые колебания содержания железа и пустой породы в рудах вызывают нарушение теплового состояния доменной печи и химического состава шлака. Это приводит к нарушению ровного хода печи, при котором неизбежны повышение расхода кокса, снижение производительности печи и ухудшение качества выплавляемого чугуна.

Чтобы уменьшить отрицательное влияние непостоянства химического состава руд на показатели доменной плавки, руды подвергают усреднению. Усреднением называют перемешивание железорудных материалов с целью выравнивания химического и гранулометрического составов. В связи с тем, что почти все добываемые руды подвергают окуксованию, основное назначение усреднения состоит прежде всего в уменьшении колебаний содержания железа и кремнезема в рудах. Необходимо добиться такого усреднения руд, при котором колебания содержания железа и кремнезема в руде не превышали бы (0,5 % от среднего значения.

 
Обогащение

Обогащением называется процесс разделения рудного минерала и пустой породы с целью повышения содержания металла в руде и уменьшения содержания пустой породы, а в некоторых случаях и вредных примесей. Все способы обогащения основаны на различии физических свойств рудных минералов и пустой породы. В результате обогащения руды получают:

1. концентрат – продукт, в котором  содержится большая часть извлекаемого металла.

2. хвосты – отходы при обогащении  руды, в которых содержится незначительное  количество металла;

3. промежуточный продукт, в котором  содержание металла больше, чем  в хвостах и меньше, чем в  концентрате.

Промежуточный продукт подвергают повторному обогащению.

В зависимости от метода обогащения и устройства аппарата степень извлечения железа при обогащении железных руд может изменяться от 60 до 95 
%. Различают пять основных методов обогащения руд:

1. рудоотборка, основанная на различии  цвета и блеска кусков рудного  минерала и пустой породы;

2. промывка, основанная на разной  размываемости кусков рудного  минерала и пустой породы;

3. гравитационное обогащение –  разделение в жидкой среде  рудных минералов и пустой  породы в зависимости от плотности  зерен;

4. флотация – метод обогащения, основанный на различии физико- механических свойств поверхности  частиц рудного минерала и  пустой породы;

5. магнитная сепарация (самый распространенный  метод обогащения), основанная на  различии магнитных свойств минерала  и пустой породы.

1.4 Окуксование руд

Окуксованием железных руд называются процессы превращения мелких руд и концентратов в кусковые материалы с целью улучшения хода металлургических процессов в печах различного типа для получения металлов из руд. 
Окуксование руд широко применяется в металлургии черных и цветных металлов. 
В металлургии черных металлов окуксованию подлежат все мелкие руды и концентраты, из которых получают металл в доменном, сталеплавильном и электрометаллургическом производствах.

В доменном производстве окуксованием железорудного сырья достигают:

1. уменьшения выноса газовым потоком  мелких фракций руды из доменной  печи;

2. повышения газопроницаемости столба  шихтовых материалов;

3. улучшения использования тепловой  энергии и восстановительной  способности газового потока;

4. улучшения протекания процессов  восстановления, шлакообразования  и перевода серы в шлак.

В итоге окуксование сырья позволяет значительно увеличить производительность доменных печей, сократить расход кокса и повысить качество чугуна.

Существует три метода окуксования руд и концентратов:

1. агломерация (процесс спекания мелких  руд и концентратов путем сжигания  топлива в слое спекаемого  материала или подвода высокотемпературного  тепла извне);

2. окатывание (процесс получения из  концентрата сырых шаров диаметром 10

– 25 мм и последующего их обжига при температуре 1200 – 1350( С);

3. брикетирование (процесс прессования  пылеватых руд и концентратов  в куски одинаковой формы с  добавкой или без добавки связующих  веществ).

В черной металлургии наибольшее распространение получила агломерация и окатывание руд.

2. ДОМЕННЫЙ ПРОЦЕСС

    Доменная печь работает по  принципу противотока. Шихтовые  материалы – агломерат, кокс и  др. – загружают сверху при  помощи засыпного (загрузочного) аппарата. Навстречу опускающимся материалам  снизу вверх движется поток  горячих газов, образующихся при  сгорании топлива (кокса), а также  природного газа.   

  В доменной печи протекают  следующие основные процессы.   

  Восстановление железа. Этот процесс  происходит последовательно от  высших окислов к низшим и  далее к чистому металлу (принцип  А.А. Байкова): Fe2O3 – Fe3O4 – FeO – Fe *.   

  Главными восстановителями железа  в доменной печи являются окись  углерода и твердый углерод  кокса. Некоторое количество железа  восстанавливается водородом.

*   Восстановление в две стадии Fe2O3 – Fe3O4 – Fe происходит при температурах ниже 570º С и в доменной печи не получает развития.    

  Восстановление окисью углерода  называется косвенным (непрямым) восстановлением  и происходит по реакциям   

  3Fe2O3  + CO  =  2Fe3O4 + CO2 + Q;          

Fe3O4  + CO  =  3FeO + CO2  - Q;   

FeO + CO  =  Fe  + CO2  + Q.   

  Восстановление Fe2O3 начинается при сравнительно низких температурах (400-500º С) в верхней части шахты печи. По мере опускания рудных материалов повышаются температура и содержание СО в доменных газах; при этом создаются условия для окончательного восстановления железа. Эти процессы заканчиваются в нижней части шахты печи при температурах около 900-950º С.   

  Одновременно в шахте печи  происходит также косвенное восстановление  окислов железа водородом по  реакциям, аналогичным реакциям  восстановления окисью углерода   (например, 3Fe2O3  + Н2  = 2Fe3O4  + Н2О  и т. д.).    

  Значение косвенного восстановления  очень велико. В зависимости от  условий работы печи окисью  углерода СО и водородом восстанавливается 60-80% всего железа. Остальная часть  железа восстанавливается твердым  углеродом.   

  Восстановление твердым углеродом  называется прямым восстановлением. Оно происходит при температурах  выше 950-1000º С (зона распара печи) по реакции FeO + C = Fe + CO – Q.    

  Следует отметить, что эта реакция  отражает лишь конечный результат  процесса прямого восстановления, который протекает в две стадии:     

  FeO + CO = Fe + CO2 + Q    

CO2 + Cкокса = 2CO2 – Q        

  FeO + Cкокса = Fe + CO2 – Q

     Таким образом, при прямом  восстановлении расходуется только  углерод кокса, хотя реагентом, взаимодействующим  с FeO, является окись углерода  СО. Непосредственное восстановление  окислов железа при контакте  с углеродом кокса практически  не происходит. В прямом восстановлении  могут также участвовать водород  и сажистый углерод.    

  Значение прямого восстановления  обосновал акад. М.А. Павлов, доказавший  ошибочность ранее общепризнанной  теории французского металлурга  Грюнера. По Грюнеру, восстановление  железа должно происходить только  косвенно (так называемый идеальный  ход). М.А. Павлов установил, что наиболее  экономичная работа печи (с наименьшим  расходом кокса) может быть обеспечена, когда происходит как косвенное, так и прямое восстановление  железа. Оптимальное соотношение  между прямым  и косвенным восстановлением зависит от температуры воздушного дутья, количества используемого природного газа и других факторов.     

  Науглероживание железа. Восстановление  железа начинается при 400-500

º С и заканчивается при 1300-1400ºС (в распаре печи). При этих температурах железо (T пл. = 1539º С) находится в твердом состоянии в виде пористой губчатой массы.    

  Уже в шахте доменной печи  при температурах выше 400-500º С  наряду с восстановлением железа  происходит и его науглероживание  за счет окиси углерода СО  по реакции  3Fe + 2CO = Fe3 C + CO2  + Q*.   

  Карбид железа Fe3С хорошо растворяется в твердом железе и постепенно образуется сплав железа с углеродом. С увеличением содержания углерода температура плавления сплава значительно понижается и достигает минимального значения 1147º С при 4,3%. В зонах печи с высокими температурами – обычно в нижней части шахты – начинается плавление сплава. Жидкий сплав – чугун, стекая вниз, омывает куски раскаленного кокса и дополнительно интенсивно науглероживается. В нем также растворяются восстановленный марганец, кремний, сера и другие примеси. Конечный состав чугуна устанавливается в горне. При этом большое значение имеют состав, свойства и количество шлака.   

  Восстановление других элементов. В доменную печь  с шихтовыми материалами попадают марганец, кремний, сера и другие элементы в виде различных химических соединений. Эти элементы частично или полностью восстанавливаются и входят в состав чугуна, улучшая или ухудшая его свойства.   

  Постоянными полезными примесями  чугуна являются марганец и  кремний, вредными – сера и  фосфор.   

  Марганец – постоянная примесь  железных руд. При выплавке чугунов  с повышенным содержанием марганца  в доменную печь загружается  марганцовая руда.

Высшие окислы марганца восстанавливаются до закиси марганца MnO окисью углерода, аналогично окислам железа: MnO2 → Mn2O3 → Mn3O4  → MnO. Закись марганца восстанавливается твердым углеродом по реакции MnO + C = Mn + CO – Q.   

  Эта реакция протекает при  температурах выше 1100º С с поглощением  тепла. Поэтому для восстановления  марганца требуется увеличить  расход кокса и температуру  дутья. Например, при выплавке зеркального  чугуна с 10-25% Mn расход кокса увеличивается  в 2-2,5 раза. Значительная часть MnO находится  в виде силикатов, из которых  может быть выделена известью.     

  Таким образом, дополнительным условием  для увеличения степени восстановления  марганца является достаточное  количество извести CaO в шлаке, т.е. его повышенная основность.    

  Кремний находится в пустой  породе руды и в золе кокса  в виде свободного кремнезема SiO2  или в виде силикатов (SiO2· 2СaO и др.).   

  Восстановление кремния происходит  из кремнезема SiO2  по реакции SiO2  + 2С = Si + 2СО – Q **.

____________________

* Конечная (итоговая) реакция процесса  науглероживания, протекающего в  две стадии.

** Итоговая реакция. Восстановление  кремния происходит в две стадии: SiO2 → SiO → Si.

По-видимому, кремний восстанавливается из SiO2 и карбидом железа Fe3C.    

  Эта реакция протекает с поглощением  тепла при температурах не  ниже 1450 С. Поэтому для выплавки  чугуна с повышенным содержанием  кремния необходимо значительно увеличивать расход кокса и применять высокотемпературное дутье, обогащенное кислородом. Для увеличения количества свободного кремнезема в шлаке необходимо уменьшать в нем содержание извести CaО, т.е. понижать его основность.

Другие полезные примеси – никель, ванадий, титан и т.д. – попадают в доменную печь в виде примесей железной руды. При доменной плавке никель восстанавливается и переходит в чугун полностью, хром – на 85-95%, ванадий – на 70-80%.   

  Фосфор – вредная примесь железных  руд находится в них главным  образом в виде P2O5 · 3СaO. Восстановление фосфора происходит окисью углерода СО, водородом, а также твердым углеродом. Весь фосфор, внесенный шихтой, восстанавливается и переходит в чугун практически полностью.   

  Сера – особенно вредная примесь  в чугуне (а также в стали). Основное  количество серы вносит кокс, часть – железная руда, агломерат, окатыши. В доменной печи 10-20% серы  удаляется в виде соединений. Остальная часть серы переходит  в чугун и в шлак в виде  сульфидов FeS, CaS и др. Сульфид железа FeS хорошо растворяется в чугуне.    

  В условиях доменной плавки  основным способом десульфурации, т.е. удаления серы из металла, является образование сульфида  кальция CaS по реакции FeS + CaO = FeO + CaO + Q.   

  Сульфид кальция CaS нерастворим в  чугуне и находится в шлаке. Наиболее интенсивно эта реакция  протекает при прохождении капель  чугуна через слой шлака.   

  Из этой реакции следует, что  одним из основных условий  удаления серы из металла является  достаточное количество извести CaO в шлаке. Удалению серы способствует  высокая температура в горне; с нагревом уменьшается вязкость  шлака, что улучшает диффузию  сульфидов и способствует восстановлению FeO.   

  Часть серы удаляется с помощью  магнезии MgO (всегда содержащейся  в шлаке), а также марганца по  реакциям FeS + MgO = FeO + MgS и FeS + Mn = Fe + MnS.   

  Сульфид магния MgS нерастворим в  металле, а сульфид марганца MnS растворяется  незначительно. Широкое распространение  получило внедоменное удаление  серы из чугуна. При выдержке  его в ковшах-чугуновозах и  в миксере часть серы может  переходить из металла в шлак  в виде сульфида марганца MnS, так  как растворимость этого соединения  в металле при понижении температуры уменьшается. Такой способ дает хорошие результаты при содержании в чугуне более 2% Mn.    

  Одним из опробованных в промышленных  масштабах способов внедоменного  удаления серы является обработка  чугуна в выпускном желобе  или в чугуновозе содой NaCO3 (1% от массы чугуна).    

Сера удаляется по реакции FeS + NaCO3  = FeO + Na2S + CO2. Образующийся  при этом сернистый натрий Na2S переходит в шлак. В настоящее время проводят исследование работы по изысканию других недефицитных и дешевых реагентов.    

  Шлакообразование начинается примерно  в распаре печи. Первичный шлак  образуется в результате сплавления CaO, SiO2,  Al2O3  и других окислов, находящихся в составе флюса и пустой породы руды. При определенных соотношениях по массе эти тугоплавкие окислы могут образовывать легкоплавкие смеси  – сплавы с Т пл = 1150-1200˚ С. Стекая вниз и накапливаясь в горне, шлак существенно изменяет свой состав. В результате взаимодействия с расплавленным чугуном и остатками несгоревшего кокса в шлаке восстанавливаются окислы железа и марганца, в нем растворяются FeS, MnS, зола кокса и т.д. Химический состав шлака определяет состав чугуна и поэтому при выплавке передельных, литейных и других чугунов всегда подбирают шлак соответствующего состава. Типовой состав шлака: 40-50% CaO; 38-40% SiO2; 7-10% Al2O3.