Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В присутствии металлического железа восстановление кремния из твердого кремнезема начинается при 1050°, но при этом необходим контакт с твердым углеродом. Так как контакт между твердыми веществами недостаточен, то восстановление при температуре 1050° не может развиться в заметном масштабе.
Известную роль играет восстановление кремния из газообразной моноокиси SiO.
Исследования (П.В. Гельда) показали, что скорость восстановления из твердого кремнезема углеродом мало чувствительна к степени измельчения обоих реагентов. Это объясняется тем, что скорость определяется в данном случае уже не контактом твердого кремнезема и углерода, а взаимодействием газообразной моноокиси кремния с восстановителем, развивающимся в объеме кусочков, которые подвергаются восстановлению. Следовательно, восстановление кремния из твердого свободного кремнезема до начала шлакообразования хотя и возможно, но не дает заметного количества кремния, тем более, что при 1000—1300° уже начинается соединение кремнезема с основаниями, образование силикатов и, наконец, шлаков.
Кремний восстанавливается, главным образом, из жидкого шлака.
Исследования показывают, что в извлеченных пробах материалов из распара содержание кремния значительно ниже, чем в чугуне на выпуске. Большей частью в науглероженном чугуне распара содержится не более 0,2—0,3% Si. Следовательно, кремний в основном восстанавливается из шлака ниже распара.
Таким образом, количество, состав и свойства шлака оказывают влияние на количество восстанавливаемого кремния. Однако при восстановлении из шлака потребуются более высокие температуры начала восстановления Si, приближающиеся к 1500°.
Главнейшими условиями восстановления кремния являются: достаточно большое количество свободного кремнезема, из которого восстанавливается кремний, высокая температура и запас тепла в нижних частях печи, где происходит восстановление.
Для обеспечения первого условия нужно работать на тем более кислых шлаках, чем больше кремния должно содержаться в чугуне. При древесноугольной плавке на чистых по сере горючем и рудах обычно работают на шлаках, содержащих больше 50—60% SiO2. При этом, чем кислее шлак (см. рис. 94), тем он имеет и более высокую температуру плавления. Этим обеспечивается и второе условие — высокая температура горна. При кислых шлаках и высокой температуре лучше улетучивается SiO, из которой легче восстанавливается кремний.
Однако при плавке на коксе, когда присутствие серы исключает работу на кислых шлаках, приходится применять основные шлаки, а повышения содержания кремния в чугуне добиваются иными путями.
Для этого, например, увеличивают основность шлака, учитывая, что при повышении содержания CaO в шлаке на 2—3% (см. рис. 94, область 30—45% SiO2 при 50—55% CaO) повышается температура плавления на 100 — 200° В этом случае незначительное уменьшение содержания SiO2 в шлаке (что противодействует восстановлению кремния) компенсируется повышением температуры горна (облегчающим восстановление), причем второй фактор в некоторых случаях действует сильнее первого. Однако приходится все же значительно увеличивать расход кокса и нагрев дутья для покрытия потребности тепла на восстановление кремния, диссоциацию образующихся силикатов, расплавление тугоплавкого шлака в увеличенном количестве (вследствие добавления к нему извести) и разложения карбонатов. Этот путь оправдывается только при восстановлении небольших количеств кремния.
В других случаях, если позволяет состав руд, работают на сравнительно основных шлаках, но с повышенным содержанием глинозема (например, 16—18% вместо обычных 5—10%) и пониженным содержанием кремнезема. Как видно из рис. 94, в области 30—45% SiO2 и 50—55% CaO замена шлака, содержащего 40% SiO2, 8% Al2O3 и 52% СаО, шлаком, содержащим 30% SiO2, 19% Al2O3 и 51 % СаО — т. е. увеличение содержания в нем Al2O3 за счет SiO2, ведет к повышению температуры плавления шлака почти на 250°. При этом увеличивается отношение в шлаке CaO:SiO2. Все это способствует повышению нагрева горна и, следовательно, усиленному восстановлению кремния при более полном удалении серы в шлак.
Роль глинозема в этом случае объясняется, во-первых, повышением температуры плавления шлака, а во-вторых, тем, что в породе содержится не чистый Al2O3, а алюмосиликат, например, каолинит (Al2O3*2SiO2*2Н3O), который при нагреве разлагается, выделяя, кроме водяного пара, свободную SiO2, а глинозем переходит в силиманит (Al2O3*SiO2), а затем в муллит (3Аl2O3*2SiO2). Освобождающийся кремнезем восстанавливается легче, чем тот, который вошел в соединение с основанием (М.А. Павлов).
Вопрос о влиянии содержания глинозема на восстановление кремния еще требует изучения. В ряде случаев он облегчает восстановление, в других — не оказывает влияния. Иногда намеренно увеличивают кислотность шлака, особенно при выплавке ферросилиция или литейного чугуна высоких марок. При горячем ходе и высоком расходе кокса, соответствующем выплавке высококремнистых чугунов и ферросплавов, большая часть серы шихты (до 30—50%) улетучивается в колошник и, следовательно, не требуется, чтобы шлак поглощал много остающейся серы.
Работа на основных шлаках вообще мало благоприятствует восстановлению значительных количеств кремния и, даже несмотря на связанный с нею повышенный нагрев горна, требует для успешного восстановления кремния значительного расхода тепла. Это видно из рис. 141, иллюстрирующего влияние температуры и присутствия извести на степень потери кислорода силикатом марганца: до температур 1400° CaO способствует более успешному восстановлению, так как при этих температурах восстанавливается почти только марганец. При более высоких температурах картина меняется: в присутствии извести потеря кислорода меньше, так как марганец уже успел в значительной степени восстановиться и начинает восстанавливаться кремний; но процесс этот уже не улучшается, а значительно ухудшается присутствием извести.
В связи с отмеченной ролью состава и плавкости шлака в восстановлении кремния следует обратить внимание на роль количества шлака.
Общеизвестно, что чем больше шлака на единицу чугуна, тем хуже технико-экономические показатели плавки: выше расход известняка и расход кокса, ниже производительность. Расчет и опыт свидетельствуют о том, что на каждую единицу шлака требуется израсходовать около 0,4 единицы кокса, с которым дополнительно вносится сера.
Раньше полагали, что для плавки нужно некоторое минимальное количество шлака, ниже которого опускаться нельзя, так как известное количество шлака необходимо не только для растворения серы, но и как своеобразный тепловой «буфер» в печи, воспринимающий якобы тепловые толчки процесса и обеспечивающий таким образом равномерный состав и температуру чугуна. Однако опыт последнего времени показывает, что при выплавке малокремнистых чугунов при подготовленной шихте и ровном ходе печи, даже при выходе шлака 0,2—0,3 на единицу чугуна, печи работают хорошо, а чугун получается ровный по составу.
При производстве чугунов с повышенным содержанием кремния и при неподготовленной шихте малое количество шлака помешает ровному ходу и получению равномерных по содержанию кремния чугунов, главным образом, в связи с регулирующей ролью шлака.
Это значение выхода шлака наглядно показано М.А. Павловым на следующем простом примере. Пусть количество шлака составляет 400 кг на 1000 кг чугуна. При изменении содержания кремния в чугуне на 1 % в связи с изменением количества тепла, используемого на восстановление в нижней части печи, соответствующее количество кремния равно 10 кг. Окислившись, этот кремний даст 60/20*10 = 21,4 кг SiO2, что изменит содержание кремнезема в шлаке на 21,4/200*100 = 5,4 %. Следовательно, при похолодании печи содержание SiO2 в шлаке увеличится на 5,4%, при разогреве — уменьшится на столько же. Из диаграмм свойств шлаков видно, что при таком изменении содержания SiO2 и соответствующих изменениях содержания других компонентов резко изменяется температура плавления и вязкость шлака. Если бы количество шлака составляло не 400, а 1400 кг на 1 т чугуна, изменение содержания SiO2 в шлаке составило бы не 5,4%, a 21,4/1400 * 100 = 1,4%. В этом случае свойства шлака не изменились бы так резко, как в предыдущем, и ход печи был бы ровнее.
В рассмотренном случае количество шлака действительно является фактором, регулирующим ход: чем шлака больше, тем меньше тепловые толчки влияют на ход печи и состав чугуна. Эти рассуждения могут быть отнесены и к малокремнистым чугунам: и здесь тепловые толчки вызовут изменение состава и свойств шлака, тем более резкие, чем меньше шлака. Правда, тепловые толчки не могут вызвать такого изменения содержания кремния в малокремнистом чугуне, как в литейных, ввиду незначительного его содержания в передельных чугунах.
Большое количество шлака до известной степени полезно при выплавке как кремнистых, так и малокремнистых чугунов, но только при необеспеченной устойчивости теплового режима печи. При подготовленных же и усредненных материалах, ровном ходе печи и правильном за ней уходе, тепловые толчки исключаются, и нет необходимости создавать специальные тепловые «буферы» в виде большого количества шлака.
Однако все же при чугунах с высоким содержанием кремния шлака должно быть несколько больше, чем при малокремнистых, чтобы отношение количества кремнезема, подлежащего восстановлению, к количеству невосстанавливаемого кремнезема не было чрезмерно велико. Если бы это случилось, то сравнительно незначительные изменения состава чугуна резко отразились бы на составе шлака и повлияли бы на ровность хода печи.
На рис. 141 показано влияние температуры на восстановление кремния. Обратимся к более подробному изучению этого фактора.
Из рассмотрения общих свойств шлаков и регулирующей их роли в процессе видно, что чем выше температура плавления шлака, тем выше температура горна. Это должно вызвать повышение содержания в чугуне кремния. Многочисленные данные, опубликованные В.Е. Васильевым. подтверждают это. На рис. 96 приведены результаты обработки состава шлаков и содержания кремния в соответствующих чугунах. Данные эти свидетельствуют о том, что с повышением температуры плавления шлака повышается содержание кремния в чугуне. Поскольку исследование ограничилось шлаками, содержащими 34—37% SiO2 при 49—52% CpO повышение температуры плавления сочеталось с увеличением основности шлака и содержания в нем глинозема.
Перегрев шлаков выше температуры плавления примерно одинаков. Поэтому более тугоплавкие шлаки имеют и более высокую температуру на выпуске и, следовательно, чем выше действительная температура выпуска шлака из печи, тем выше содержание кремния в чугуне. Это подтверждается многими исследованиями. Так, по В.И. Логинову, повышению температуры шлака на 8—10° отвечает повышение на 0,1 % содержания кремния в чугуне. Сводка результатов многих исследований приводится на рис. 142 и 144 (В.Г. Воскобойников). На рис. 143 приведены результаты более позднего исследования Г.А. Воловика, а на рис. 145 и 146 — опыты А.П. Любана.
Чтобы установить непосредственную связь содержания в чугуне Si с температурой шлака на выпуске при разных основностях, В.Г. Воскобойников обработал различные данные, приведенные на рис. 142, разбив все шлаки на четыре группы (табл. 16).
Оказалось, что в пределах каждой группы температура шлаков на выпуске четко связана с содержанием кремния в чугуне.
Для каждой группы получились такие выражения для температур выпуска шлака:
Лабораторные исследования подтвердили связь между температурой шлака и содержанием кремния в чугуне, а также степенью восстановления кремния из кремнезема шихты.
На рис. 145 приведены результаты исследования влияния присутствия железа на восстановление Si. Из рисунка видно, что кремний легче восстанавливается из шлака, чем из силиката. Это объясняется тем, что при соответствующих температурах силикат извести еще остается твердым, а шлак уже жидкий. Из жидкого же вещества восстановление легче, чем из твердого.
На рис. 146 приводятся результаты определения А.П. Любаном степени восстановления кремния древесным углем из жидкого шлака состава 41,02% SiO2, 46,36% CaO1 10,53% Al2O3, 1,67% MgO и 0,38 96 FeO, находившегося над жидким чугуном при разных температурах в течение 3 1/2 часа. Диаграмма не только подтверждает влияние температуры на восстановление Si, но свидетельствует о том, что при заданных условиях для каждой температуры и для данного шлака устанавливается предельная степень восстановления, которая уже не может быть превзойдена, каким бы длительным не было действие углерода на шлак при той же температуре. Это объясняется тем, что при восстановлении кремния значительно снижается содержание кремнезема в шлаке и растет содержание кремния в чугуне. Так как оба эти фактора одновременно уменьшают интенсивность восстановления кремния, то по достижении содержания кремния в чугуне (рис. 146). определяемого при данном составе шлака температурой, восстановление прекращается. Следовательно, при данном составе шлака температура устанавливает предельное содержание кремния в чугуне.
Имеются данные о влиянии на восстановление кремния одновременно температуры и состава шлака. Исследование С.К. Трекало показало, что с повышением температуры сверх 1550° степень восстановления кремния возрастает в зависимости от основности шлака. Для шлака с отношением CaO/SiO2 = 1 степень восстановления при 1700°равна 43—45%, при 1900°—70%; у кислых шлаков — выше, чем у основных (рис. 147).
В действительных условиях температуры шлака и чугуна в горне не превышают величин, приведенных на рис. 146. Поэтому в доменных печах не удается выплавить ферросилиция, содержащего более 12—1596 кремния.
Температуры же шлака 1500—1600°, необходимые для получения ферросилиция обычного состава, обеспечиваются, кроме тугоплавких шлаков, повышенным расходом кокса и максимально возможным нагревом дутья.
Учитывая расход тепла на восстановление кремния из силикатов, на расплавление тугоплавких шлаков в увеличенном количестве и другие условия, можно рассчитать, что на каждый лишний процент кремния в чугуне требуется около 0,1 добавочного расхода кокса. Таким образом, если при передельном чугуне, содержащем около 1 % Si, расход кокса составлял 0,7, то при переходе на литейный чугун, содержащий 3% Si, потребуется кокса 0,7 + 2 * 0,1 = 0,9, а при выплавке ферросилиция, содержащего 12% Si, соответственно: 0,7 + 11 * 0,1 =1,8. В последнее время расход кокса на ферросилиций иногда удается сократить до 1,5 за счет значительного повышения температуры дутья. При значительном увеличении расхода кокса сверх величины в 2,5—2,75 раза большей, чем при передельных чугунах, с целью получения таких температур, при которых содержание кремния в чугуне повысилось бы более чем до 13—14%, не получается удовлетворительных результатов: температура колошника и газов в шахте повышается, а температура горна остается неизменной. Следствием этого будет раннее образование железистых шлаков, охлаждающих горн и противодействующих дальнейшему восстановлению кремния.
Из сказанного следует, что для успешного восстановления кремния требуется:
а) достаточно кислый за счет кремнезема шлак или основной шлак с повышенным содержанием глинозема;
б) высокий (до известного предела) расход кокса;
в) максимально высокий нагрев дутья;
г) руда, в которой окислы железа хорошо перемешаны с кремнеземом; после восстановления и науглероживания железа это обеспечит интенсивный контакт кремнезема с углеродом карбида;
д) легковосстановимая руда при трудноплавкой породе, обеспечивающая достаточный нагрев горна при нежелезистых первичных шлаках.
Последнее условие не всегда обязательно. В практике были случаи выплавки ферросилиция из шихты, содержащей до 100% сварочного шлака, основной составляющей которого является трудновосстановимый силикат железа. При этом кремний восстанавливался только после диссоциации силиката железа по реакции (FeO)2 SiO2 → 2FeO + SiO2, но при условии отсутствия избытка извести, могущего связать кремнезем и затормозить восстановление. С другой стороны, тесная связь окисла железа с кремнеземом облегчает восстановление кремния. Поэтому при кислых шлаках, обычно применяемых при плавке ферросилиция, возможно было применение для шихты больших количеств сварочного шлака.
При соблюдении всех указанных условий можно восстановить кремний в заданной степени без увеличения времени пребывания шихты в печи. Тогда суточная производительность печи при переходе на выплавку чугуна с иным содержанием кремния изменится обратно пропорционально относительному расходу кокса: при прежней скорости схода количество сожженного в единицу времени горючего не изменится, но на единицу горючего при более кремнистом чугуне будет дано меньше руды (в пропорции, отвечающей снижению относительного расхода кокса); поэтому соответственно снизится и производительность печи.
Если указанные условия не соблюдены при работе на основных и малоглиноземистых шлаках или когда в руде плохо перемешаны окислы железа и кремнезем, или когда нагрев дутья недостаточен, или руда трудно восстанавливается и т. д., то приходится замедлять ход печи уменьшением количества дутья в единицу времени. При этом удлиняется время пребывания шихты в зоне умеренных температур, где протекает непрямое восстановление. При сокращающемся соответственно этому прямом восстановлении железа сохраняется тепло для усиления восстановления кремния. В этом случае производительность печи снижается в большей мере, чем увеличивается расход кокса. Производительность снижается поэтому и от возрастания удельного расхода кокса, и от увеличения времени пребывания шихты в печи. Как показали недавние исследования В.Л. Щедрина и В.Л. Покрышкина, при повышении давления газов в горне несколько понижается содержание кремния в чугуне. Это объясняется тем, что реакция SiO2 + 2С → Si + 2СО, протекающая с увеличением объема и давления газа, задерживается с возрастанием давления.
При увеличении расхода кокса выше 1,8 повысить температуру шлака и, следовательно, степень восстановления кремния нe удается. Однако из рис. 147 видно, что степень восстановления кремния может быть повышена и иным путем — понижением основности шлака. Исследования А.П. Любана привели к заключению, что если бы в шлаке ниже распара кремнезем не был связан с известью в силикат, то при плавке ферросилиция можно было бы получить более высокое содержание кремния в металле. В.А. Сорокин лабораторными опытами и расчетами показал, что в доменной печи можно получить 45%-ный ферросилиций, если постепенно довести содержание кремнезема и глинозема в шлаке до 74—78%, составляя шихту не из железной руды, а из стружки с кварцитом. Известняк следует вводить по потребности, чтобы сумма (SiO2+Al2O3) составляла 55—60%, а потом повышалась до 74—78%.
Однако проблема получения высокопроцентного ферросилиция в доменных печах не решена. Такие сплавы получаются только в электрических печах.
Прежде полагали, что в доменной печи раньше восстанавливается марганец, а после него — кремний. Основанием для таких предположений было меньшее сродство марганца к кислороду, чем кремния.
Однако порядок восстановления элементов в печи определяется не только термодинамическими условиями, но и рядом физических факторов. Поэтому, если в основном кремний действительно восстанавливается в заплечиках и горне из жидкого шлака, когда значительная часть марганца уже восстановлена, то первые порции металлического кремния могут появиться в шахте или в распаре при взаимодействии паров SiO с углеродом. Вот почему в последнее время некоторые полагают, что кремний восстанавливается раньше марганца, а восстановление последнего происходит не углеродом, а кремнием
Следовательно, восстановление марганца тем больше, чем горячее ход печи, т. е. чем больше кремния в чугуне.
Это вытекает из зависимости между основностью шлака и показателем
Исследование Коотца, Эльсена и других показало, что с увеличением основности шлака значение КMn уменьшается, т. е. понижается содержание кремния в чугуне (при той же температуре шлака), возрастает в нем содержание марганца и снижается закись марганца в шлаке. Ho при неизменной основности шлака и при неизменном KMn имеем
Следовательно, в этом случае увеличение содержания кремния в чугуне √[Si] вызовет возрастание [Mn] и понижение (Mn).
Н.М. Якубцинер, обрабатывая данные о влиянии температуры шлака на содержание кремния и марганца в чугуне, получил для марганца кривую, аналогичную кривой для кремния, приведенной на рис. 144: с повышением температуры шлака возрастает и содержание марганца в чугуне.
Титан, являющийся аналогом кремния, входит в шихтовые материалы в виде TiO2 и восстанавливается, переходя через несколько ступеней окисления. Хотя восстановление до промежуточных окислов возможно и газом, конечная реакция протекает с твердым углеродом. Расход тепла на процесс более высокий, чем при восстановлении кремния; поэтому последний переходит в чугун раньше титана и в большей степени. Даже при плавке руд, содержащих много TiO2, содержание титана в чугуне может составлять только десятые доли процента. Восстановление титана облегчается при пониженной основности шлака. Как отмечалось, титан может соединяться с углеродом в карбид, присутствие которого (механическая примесь) в шлаке резко понижает подвижность последнего.
Фосфор входит в шихту в виде прочных соединений (фосфатов железа и кальция) и восстанавливается непосредственно из этих солей. Восстановление его из фосфата железа происходит, в основном, при умеренных температурах, а из апатита — при 1200—1300° и выше, т. е. главным образом из шлака.
В последнем случае восстановление возможно окисью углерода, водородом и твердым углеродом, но, в основном, на реакцию расходуется твердый углерод, так как продукты восстановления (CO2 и H2O) неустойчивы; кроме того, они тормозят процесс.
Восстановление фосфора ускоряется присутствием железа и кремнезема. Железо энергично поглощает фосфид железа и активно соединяется с фосфором (в парообразном состоянии). Поэтому степень восстановления фосфора в присутствии железа гораздо большая, чем без него (рис. 148). Улетучивание фосфора с газами ничтожно.
Энергичную возгонку восстановленного фосфора и поглощение его паров железом в нижних горизонтах печи А.П. Любан подтверждает таким фактом: часто в пробах металла, извлеченного из распара, фосфора оказывается больше, чем в чугуне на выпуске. Это на первый взгляд парадоксальное явление можно объяснить тем, что в распаре присутствует не только фосфор, поступивший из вышележащих горизонтов, но и тот, который восстановился и испарился в нижних горизонтах, а близ распара был поглощен металлом. Металл, опускаясь вниз и смешиваясь с нижеобразовавшимся чугуном, лишенным фосфора, обеднялся им.
Присутствие кремнезема облегчает и ускоряет восстановление фосфора из фосфата кальция газообразным и твердым восстановителями (рис. 149). При этом аморфный кремнезем лучше, чем кристаллический. способствует восстановлению фосфора (рис. 150). Действие кремнезема можно объяснить тем, что он разлагает фосфорно-кальциевую соль, вытесняя из нее фосфорный ангидрид:
Восстановительная атмосфера в доменной печи, большие количества кремнезема в шихте и в шлаке, присутствие значительных масс железа, а также сравнительно небольшие количества восстанавливаемого фосфора являются основными условиями, обеспечивающими полное восстановление фосфора и переход его в чугун.
В отдельных случаях возможен переход некоторого количества фосфора в шлак. Это может иметь место при холодном ходе печи, когда не хватает тепла на восстановление фосфора, а в шлаке остается невосстановленное железо в виде FeO, легко связывающей фосфорный ангидрид, растворяющийся в шлаке. Это возможно также при восстановлении больших количеств фосфора (плавка феррофосфора, содержащего 14—18% Р), когда в шлаке оказывается 0,8—1,9% фосфорного ангидрида, или при выплавке томасовского чугуна, когда в шлаке остается 5—10% всего фосфора шихты.
Обычно же в доменных шлаках содержатся сотые доли фосфора. Практически, для удобства технических расчетов, принимают, что фосфор шихты полностью восстанавливается и переходит в чугун. В действительности переходит в чугун около 95% всего фосфора.
Перевод фосфора в шлак возможен только в окислительных основных процессах (конверторные, мартеновский и другие, когда имеются условия окисления фосфора и связывания фосфорного ангидрида основаниями.
Мышьяк ведет себя в доменной печи так же, как и фосфор: восстанавливается и переходит в чугун при любых шлаках при холодном и горячем ходе печи. В отличие от фосфора As дает летучие соединения, поэтому не весь мышьяк шихты переходит в чугун. Он содержится в некоторых рудах, в частности, в керченских. Присутствуя в металле, мышьяк ухудшает свариваемость последнего. Одно из средств борьбы с ним — снижение среднего содержания мышьяка в рудной смеси добавлением в шихту руды, не содержащей мышьяка (например криворожской). Другой путь — удаление мышьяка в виде летучей As2O3 в восстановительной атмосфере, что удается частично осуществить при агломерации керченских руд. Удаление мышьяка в виде As2O3 возможно также при восстановительном обжиге перед магнитным обогащением руды.
Из рассмотрения условий восстановления разных элементов при высоких температурах можно заключить, что скорость восстановления и количество восстанавливаемого элемента определяется составом газа, его температурой, а также температурой, составом и количеством шлака, возможностью удаления восстановленного вещества из сферы реакции (растворение в чугуне), активностью восстановителя, содержанием восстанавливаемого окисла в шлаке и восстановленного элемента в чугуне и другими факторами.
В заключение приводим табл. 17, составленную Н.И. Красавцевым по данным разных исследований состава металла по высоте печи.
Из табл. 17 заключаем:
1. Марганец успевает частично восстановиться до распара, но наиболее интенсивно его восстановление протекает ниже распара.
2. Кремний уже содержится в металле распара (десятые или сотые доли процента, а при ферросилиции — несколько процентов), но основная его масса переходит в металл в заплечиках и горне. Лишь при выплавке малокремнистого чугуна восстановление кремния в нижних частях печи незначительно.
3. Фосфор в значительной степени восстанавливается выше распара, но некоторое его количество восстанавливается ниже распара. Ввиду возгонки его и поглощения металлом, трудно по содержанию фосфора в металле распара установить, какая его часть восстановилась выше, а какая ниже этого горизонта.
Науглероживание металла в разных зонах печи зависит от температурных условий, степени восстановления железа, содержания закиси железа в шлаке и степени контакта восстановленного железа с углеродом и с железистым шлаком. Нерасплавившаяся губка содержит преимущественно менее 1 % углерода, а по расплавлении жадно им насыщается. В распаре встречается металл, содержащий более 3 % углерода, а иногда такой металл обнаруживается даже и на нижнем горизонте шахты.
По некоторым предположениям, основанным на наблюдениях (М.Б. Позин), металл окончательно науглероживается только в металлоприемнике, где находится длительное время в соприкосновении с коксом. Поэтому в целях выпуска из печи чугуна с возможно низким содержанием углерода предлагалось осуществить непрерывный его выпуск или исключить пребывание кокса в металлоприемнике, соорудив в нем огнеупорный или металлический конус в центре.
Проблема получения в доменных печах малоуглеродистого чугуна, как и проблема регулирования содержания углерода в чугуне, пока не решена.