Освобожденный углерод в
присутствии железа переходит в раствор.
Науглероживание губчатого железа
частично уже происходит в области температур, где завершается
восстановление РеО до Ре. По мере повышения температуры
науглероживание ускоряется и углерод, растворившийся в поверхностном
слое кусков железа, диффундирует к центру. Диффузия углерода приводит
постепенно к превращению губчатого железа в сплав железа с углеродом,
когда в твердом состоянии образуются карбиды железа.
Науглероживание железа в
основном происходит в области заплечиков печи и несколько выше их.
Температура плавления науглероженного железа значительно ниже
температуры плавления чистого железа (1540°С). Так, сплав железа с 4,3 %
углерода плавится при 1147°С. В некоторый момент, когда температура
плавления сплава железа с 2—3 % С становится равной температуре
доменных газов, начинается оплавление кусков железа и образование капель
сплава при 1250—1300°С, т. е. к концу полного восстановления оксидов
железа на горизонте распара и верхней части заплечиков.
Капли железоуглеродистого
расплава сливаются в струйки и стекают в горн печи. При движении вниз
металл контактирует с кусками раскаленного кокса и путем прямого
растворения углерода ЗРе-[-С = РезС дополнительно науглероживается.
Благодаря науглероживанию в жидком состоянии концентрация углерода в
металле повышается до 3,5—4,5 %. Конечное содержание углерода в
чугуне будет определяться следующими факторами: 1) химическим составом
металла, т. е. содержанием в нем кремния, марганца и других
элементов, влияющих на растворимость углерода в железе; 2)
температурой нагрева чугуна; 3) длительностью пребывания чугуна
в нижней части печи. Чугун тем больше насыщается углеродом, чем
дольше он находится в контакг те с раскаленным коксом и чем выше его
температура. Высокий нагрев увеличивает растворимость углерода в железе.
После выпуска чугуна из печи и некоторого его охлаждения углерод
выделяется из сплава в виде твердого чешуйчатого графита или спели,
которая при хранении чугуна в ковше или в миксере всплывает на
поверхность. Кроме углерода, в железо переходят фосфор, кремний,
марганец, сера. Содержание углерода в литейном чугуне составляет ~4,0
%, а в передельном 4,5 %.
