کوره بلند قدیمی ترین کوره صنعتی تولید فولاد در مقیاس انبوه است که امروزه نیز در بسیاری از کشورهای صنعتی و پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرد. با مطالعه این مقاله می‌توانید در رابطه با ساختار، نحوه کار و عملکرد این کوره‌ها به خوبی آشنا شوید.

کوره بلند چیست؟

کوره بلند یک کوره به شکل عمودی است که از آن در کارخانه‌های ذوب آهن برای احیاء سنگ آهن و استخراج این فلز استفاده می‌شود. این کوره اصیل‌ترین و قدیمی‌ترین روش احیاء آهن از سنگ معدن محسوب می­شود. پس از اینکه  دانستیم کوره بلند چیست، بد نیست نگاهی به تاریخچه این کوره‌ها داشته باشیم.

تاریخچه تولید فولاد با کوره های بلند

چین یکی از اولین کشورهایی است که از قرن پنجم میلادی به تکنولوژی تولید فلزات با استفاده از کوره‌های بلند دست یافت. قدمت این کوره‌ها در اروپا نیز به قرون وسطی برمی‌گردد. در ایران اولین و بزرگ‌ترین نوع این کوره‌ها،  کوره بلند ذوب آهن اصفهان است که توسط شوروی سابق طراحی و ساخته شده است. انواع دیگر این کوره ها، با ظرفیت‌های کمتر و فناوری جدیدتر توسط شرکت پوسکو کره جنوبی در ایران ساخته شده است. کوره‌های روسی به مدل‌های زنگ‌دار و کوره‌های کره‌ای به مدل­های بدون زنگ معروف هستند و با تکنولوژی به‌روزتری ساخته شده‌­اند. حال می‌خواهیم شمارا با طر کار این کوره‌ها آشنا نماییم.

طرز کار کوره بلند

در کوره بلند سنگ آهن به همراه کک حاصل از زغال سنگ و آهک از بالا وارد کوره شده و از پایین هوای داغ با دمای 800 تا 1200 درجه سانتیگراد به درون کوره دمیده می‌­شود. در اثر حرارت حاصل از سوختن کک، سنگ آهن ذوب خواهد شد.

 کک به دو منظور وارد کوره  می­‌شود: 1) به عنوان منبع تامین حرارت و 2) به عنوان ماده احیا کننده‌ آهن

کربن موجود در کک موجب احیای اکسید آهن شده و آن را به آهن فلزی تبدیل می­‌کند. مازوت و گاز طبیعی نیز به عنوان عوامل تسهیل کننده به کوره وارد شده و به احیای آهن کمک می­‌کنند.

سرباره کوره بلند

در ادامه بررسی طرز کار کوره بلند باید گفت که پس از آنکه آهن احیا شد، به صورت چدن خام از بخش پایینی کوره که بوته نام دارد خاج می­‌شود. گازهای مونو اکسید کربن و دی اکسید کربن حاصل از سوختن کک نیز از بالای کوره خارج می‌­شوند. آهک اضافه شده به کوره و ناخالصی­‌های موجود در سنگ آهن مانند انواع کلسیت‌­ها، سیلیکات­‌ها، اکسیدها و سولفورها نیز با هم ترکیب می‌­شوند و سرباره کوره بلند را تولید می­‌کنند.

 چگالی سرباره نسبت به آهن کمتر است؛ بنابراین بالاتر از آهن مذاب قرار گرفته و هر کدام از دریچه مخصوص به خود تخلیه می­‌شوند. چدن خام حاصل از این مرحله کربن زیادی دارد و خلوص آهن آن در حدود 95‌% است.

چدن خام تولید شده خوراک واحدهای فولاد سازی و کارگاه­های ریخته­‌گری چدن می‌­شود. این چدن خام را نمی­‌توان به طور مستقیم به محصولات مورد نظر تبدیل نمود. به این منظور باید مراحل فولادسازی بر روی چدن خام انجام شود. در این روش برخی از ناخالصی­‌ها که کیفیت فولاد را پایین می‌­آورند، مانند کربن اضافی، گوگرد و فسفر حذف می‌­شوند. محصول خروجی از این مرحله 99‌% آهن خواهد داشت.

حال که با طرز کار این کوره تولید فولاد آشنا شدید، خالی از لطف نخواهد بود که به کوره قوس الکتریکی که یکی دیگر از انواع کوره های تولید فولاد و علی الخصوص تولید فولاد ابزار است نیز نگاهی داشته باشید.

اجزای کوره بلند | ساختار کوره بلند

کوره بلند از دو مخروط ناقص تشکیل شده است که از قاعده بزرگ روی هم قرار گرفته‌­اند. جدار خارجی کوره را از صفحات فولادی درست می‌کنند و قسمت داخلی آن را با لایه‌ای از مواد نسوز می‌پوشانند. برای خنک کردن کوره معمولاً از جریان آبی که در بین دیواره کوره وجود دارد استفاده می­‌شود.

 کوره­‌های بلند را به ارتفاع ۳۰ تا ۸۰ متر می‌سازند و قطر آن‌­ها در بزرگترین قسمت بین ۱۰ تا ۱۴ متر است. قسمت تحتانی کوره، استوانه‌ای شکل بوده و به آن بوته گفته می­‌شود که مواد مذاب و سرباره در آن جمع می‌شوند. بوته اغلب دارای دو محل خروجی است که یکی در بالا، برای خروج سرباره و دیگری در پایین، برای خروج آهن خام مذاب در نظر گرفته شده است.

 در طراحی کوره‌های جدید شیب تنوره کاهش یافته است. همچنین علیرغم بزرگ شدن کوره؛ ابعاد بوته تغییر نکرده است. دلیل این گونه طراحی استفاده از سنگ آهن مرغوب و تغلیظ شده است.

در اطراف قسمت بالایی بوته شیپورک‌هایی وجود دارد که هوای گرم (با دمای حدودی ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتی­گراد) مورد نیاز برای احتراق کک را به داخل کوره دمش می­‌کنند.

در کوره بلند چه چیزی تولید می ­شود؟

محصول کوره بلند را آهن خام می‌نامند. اهن خام دارای ۳ تا ۴ درصد کربن و نقطه ذوب آن در حدود ۱۳۰۰درجه سانتی‌گراد است. این محصول را به دلیل شکنندگی زیاد و ناخالصی‌های فراوان نمی‌توان در صنعت مورد استفاده قرار داد. با تنظیم درجه حرارت کوره بلند و کنترل مقدار سیلسیم و منگنز موجود در آن می‌توان دو نوع آهن خام به دست آورد که با نام‌های آهن خام سفید و آهن خام خاکستری شناخته می­شوند.