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 ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ 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: ۱) به عنوان منبع تامین حرارت و ۲) 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 ۹۵% 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 ۹۹% 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.
