Чугунът е първият процес за получаване на стомана, основните използвани материали са железен минерал, кокс и варовик. Коксът се изгаря като гориво за нагряване на пещта и при изгарянето му се отделя въглероден окис, който се комбинира с железните оксиди в рудата и ги редуцира до метално желязо. Вижте чугун в CSH Plant
Уравнението за основната химическа реакция на доменна пещ е:
Варовикът от пещта се използва като допълнителен източник на въглероден окис и като поток. Този материал се комбинира със силициевия диоксид, присъстващ в минерала (който не се топи при температури на пещта), за да образува калциев силикат, с по-ниска точка на топене. Без варовика се образува железен силикат, като по този начин се губи метално желязо. Калциевият силикат и други примеси образуват шлака, която плава върху разтопения метал на дъното на пещта. Чугунът, произведен в доменните пещи, има следния състав: 92% желязо, 3 или 4% въглерод, между 0,5 и 3% силиций, 0,25% до 2,5% манган, от 0,04 до 2% фосфор и някои сярни частици.
ВИСОКАТА ФУРНА е практически химически завод, който непрекъснато намалява желязото от руда. Химически освобождава кислорода от железния оксид в минерала, за да освободи желязото. Състои се от цилиндрична стоманена капсула, облицована с неметален и топлоустойчив материал, като огнеупорни тухли и охлаждащи плочи. Диаметърът на капсулата намалява нагоре и надолу и е най-голям в точка, приблизително една четвърт от общата й височина. Долната част на фурната е снабдена с няколко тръбни отвора, наречени дюзи, през които въздухът се прокарва. Близо до дъното има дупка, през която тече чугунът, когато доменната пещ се обезвъздуши (или изпразни). Над този отвор, но под дюзите има още един отвор за отстраняване на шлаката. Горната част на пещта, чиято височина е около 30 м, съдържа отвори за отработените газове и двойка кръгли бункери, затворени от звънчевидни клапани, през които зарядът се въвежда в пещта. Материалите се носят до бункерите в малки колички или лъжички, които се повдигат от наклонен асансьор, разположен извън пещта.
Суровините се зареждат (или изпразват) в горната част на фурната. Въздухът, който е предварително загрят до приблизително 1030ºC, се вкарва в основата на фурната, за да изгори кокса. Изгарящият кокс генерира интензивна топлина, необходима за топене на рудата, и произвежда газовете, необходими за отделяне на желязото от рудата. В много опростена форма реакциите са:
Доменните пещи работят непрекъснато. Суровината, която ще се постави в пещта, се разделя на определен брой малки товари, които се влагат на интервали между 10 и 15 минути. Шлаката, плаваща върху разтопения метал, се отстранява веднъж на всеки два часа, а чугунът се обезкървява пет пъти на ден.
Въздухът, издухван в доменната пещ, се загрява предварително до температура от приблизително 1030ºC. Отоплението се извършва в така наречените печки, цилиндри с огнеупорни конструкции. Тухлата се загрява в продължение на няколко часа чрез изгаряне на доменна пещ, която е отработените газове, които излизат от горната част на пещта. След това пламъкът се гаси и въздухът под налягане се прекарва през печката. Теглото на въздуха, използван в доменна пещ, надвишава общото тегло на другите суровини.
По същество газообразният CO при високи температури има по-голямо привличане за кислорода, присъстващ в желязната руда (Fe2O3), отколкото самото желязо, така че той ще реагира с него, за да го освободи. Тогава химически желязото е редуцирано в рудата. Междувременно при висока температура разтопеният варовик се превръща във вар, която се комбинира със сяра и други примеси. Това образува шлака, която плава върху разтопеното желязо.
След Втората световна война е представен голям напредък в технологията на доменните пещи: налягане в пещта. Чрез регулиране на газовия поток от отворите на фурната е възможно да се увеличи налягането във фурната до 1,7 атмосфери или повече. Техниката под налягане позволява по-добро изгаряне на кокс и повишено производство на желязо. В много доменни пещи може да се постигне увеличение на производството с 25%. В експериментални съоръжения също е показано, че производството се увеличава чрез обогатяване на въздуха с кислород.
На всеки пет до шест часа, 150 до 375 тона чугун се прецеждат от вътрешността на пещта в съд или гореща метална количка. След това се транспортират до пещ за производство на стомана. Плаващата шлака върху разтопеното желязо в пещта се източва отделно. Всяка шлака или излишък, който излиза от пещта заедно с метала, се отстранява, преди да достигне контейнера. След това контейнерът, напълнен с чугун, се транспортира до стоманодобивния завод (стоманодобивен завод).
Съвременните доменни пещи работят в комбинация с основни кислородни пещи или кислородни конвертори, а понякога и с по-стари пещи с отворен тигел, като част от един завод за стомана. В тези заводи стоманените пещи са заредени с чугун. Разтопеният метал от различни доменни пещи може да се смеси в голям черпак, преди да се превърне в стомана, за да се сведе до минимум ефектът от възможни нередности в някои от пещите.
Прясно произведеното чугун съдържа твърде много въглерод и твърде много примеси, за да бъде печелившо. Той трябва да бъде рафиниран, тъй като по същество стоманата е силно рафинирано желязо, което съдържа по-малко от 2% въглерод.
Прясно чугунът се нарича "чугун". Кислородът е отстранен, но все още съдържа твърде много въглерод (около 4%) и твърде много примеси (силиций, сяра, манган и фосфор), за да бъде полезен, тъй като той трябва да бъде рафиниран, тъй като по същество стоманата е силно рафинирано желязо, което съдържа по-малко от 2% въглерод.
Производството на стомана от чугун предполага не само отстраняване на въглерода, за да го доведе до желаното ниво, но и отстраняване или намаляване на съдържащите се в него примеси.
Различни процеси на производство на стомана могат да се използват за пречистване или рафиниране на чугун; тоест да се отстранят примесите му. Всеки от тях включва основния процес на окисляване.
ДОПЪЛНЕНИЕ НА АРАБИА:
В доменната пещ кислородът се отстранява от рудата чрез действието на газообразен CO (въглероден окис), който се комбинира с кислородните атоми в рудата, за да завърши като газообразен CO2 (въглероден диоксид). Сега кислородът ще се използва за отстраняване на излишния въглерод от чугуна. При висока температура, въглеродните (С) атоми, разтворени в разтопено желязо, се комбинират с кислород, образувайки въглероден окис газ и по този начин отстраняват въглерода чрез процеса на окисление. В опростена форма реакцията е: