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: MnО₂ à Mn₂О₃ à Mn₃О₄ à MnО.Закись марганца восстанавливается твердым углеродом по реакция Mn + CO - Q.

Эта реакция протекает при температурах выше 1000^оС с поглощением тепла. Поэтому для восстановления марганца требуется увеличивать расход кокса и температуру дутья.

Кремний находится в пустой породе руды и в золе кокса в виде свободного кремнезема SiO₂ или в виде силикатов. Восстановление кремния происходит по реакции SiO₂ + 2C= Si + 2CO- Q

Другие полезные примеси - никель, ванадий, хром 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% и т. д.

Фосфор - вредная примесь железных руд находится в них главным образом в виде Р₂О₅·3СаО. 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 (и в стали). Основное количество серы вносит кокс, часть железная руда, агломерат, окатыши. В доменной печи 10-20% серы удаляется в виде газообразных соединений (SO₂ H₂S и др.). Остальная часть серы переходит в чугун и в шлак в виде сульфидов FeS, CaS и др. Сульфид железа 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 + CaS +Q.Сульфид кальция CaS нерастворим в чугуне и находится в шлаке.

Шлакообразование начинается примерно в распаре печи. Первичный шлак образуется в результате сплавления CaO, SiO₂, AI₂О₃ и других окислов, находящихся в составе флюса и пустой породы. 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% СаО; 38-40% SiO₂; 7-10%AI₂O₃).

Одна из важнейших характеристик шлака - его основность, т.е., отношение содержания основных окислов к содержанию кислотных окислов. В заводской практике основность нередко определяется упрощенно, как О = %(СаО)/%(SiO₂).