طرز کار کوره بلند در تولید فولاد

مهم ترین فرآیندی که در کوره بلند انجام می شود احیای اکسیدهای آهن و ذوب آهن خام و تفکیک آن از ناخالصی ها است.

کوره بلند تأسیسات عظیمی است. سنگ آهن، ذغال سنگ و سنگ آهک از بالا وارد شده، و هوای پیش گرم از کف دمیده می شود.

مواد خام6 تا 8 ساعت نیاز دارند تا به کف کوره برسند، و محصولات نهایی یعنی چدن مذاب و سرباره در آن جا تشکیل می شوند.

این محصولات مایع طی فاصله های معین از کوره بیرون کشیده می شوند. هوای داغی که به کف کوره دمیده می شود به بالای کوره در 6 تا 8 ثانیه بعد از واکنش های شیمیایی زیاد صعود می کند.

از زمانی که کوره بلند شروع به کار می کند، کار آن به مدت 4 تا 10 سال با توقف های کوچک جهت انجام عملیات نگهداری ادامه می یابد.

فرآیند:
اکسیدهای آهن در قالب سنگ معدن خام، قرص یا زینترن (کلوخه) وارد کوره بلند می شوند. سنگ خام از زمین خارج شده و به تکه های 1.25 تا 3.75 سانتی متر قالب زده می شود.

این سنگ یا هماتیت است یا مگنتیت و به میزان 50 تا 70 درصد محتوی آهن است. این آهن به دست آمده از کانی می تواند مستقیما به داخل کوره بلند بدون هیچ عملیات اضافی تخلیه شود.

سنگ آهن که محتوی مقدار کمی آهن است باید برای ذوب شدن آماده شود.

قرص ها از سنگ دارای آهن کمتر تولید می شوند. این کانی در یک نوع پودر له و خرد شده و سپس ماده زائد که ناخالصی نامیده می شود می تواند جدا گردد.

پودر مملو از آهن باقی مانده به صورت توپ هایی غلتانده شده و در یک کوره برای تولید قرص های قوی، به اندازه تیله سوزانده می شوند که این قرص ها حاوی 60 تا 65 درصد آهن هستند.

زینترن از سنگ خام رقیق شده، زغال کوچک، سنگ آهن به اندازه شن و تعداد کثیری مواد زائد فولادی که حاوی مقداری آهن هستند تولید می شود.

این مواد رقیق شده برای به دست آوردن محصول مورد نظر تناسب بندی شده و سپس با هم مخلوط می گردند.

این مخلوط ماده خام روی رشته زینترن قرار داده می شود و با گاز قابل اشتعال کوره آتش می گیرد و با حرارت ناشی از زغال رقیق ذوب شده به تکه های بزرگ تر 1.25 تا 5 سانتی متر تبدیل می شود.

سنگ آهن، قرص ها و زینترن ها بدون هیچ ناخالصی، تبدیل به آهن مذاب تولید شده در کوره بلند می شوند.

زغال از ترکیب چند زغال کک تولید می شود. زغال در درون یک پودر قرار گرفته و سپس درون یک اجاق تخلیه می گردد.

سپس پخته می شود و بخش زیادی از ماده سبک آن از جمله روغن و تفاله خارج می گردد. زغال پخته شده که زغال کک نام دارد، بعد از 18 تا 24 ساعت از زمان واکنش از اجاق خارج می شود.

زغال کک سرد شده و به تکه های 2.5 تا 10 سانتی متر تقسیم می شود. کک محتوی 90 تا 93 درصد کربن، مقداری سرباره و سولفور است. اما در مقایسه با کک خام بسیار قوی است.

تکه های قوی کک با ارزش انرژی بالا، حرارت و گازهایی را تولید می کنند که مورد نیاز فرآیند کاهش و ذوب سنگ آهن، قرص ها و زینترن هستند.

ماده خام نهایی در تولید سنگ آهن در سنگ آهک پرورش داده می شود. سنگ آهک به وسیله انفجار توسط ماده قابل انفجار از زمین خارج می شود.

این ماده سپس به تکه های 1.25 تا 3.75 سانتی متری تقسیم می شود تا به گدازه کوره بلند تبدیل گردد.

این گدازه می تواند به سنگ آهک با کلسیم بالا، سنگ آهک که حاوی منیزیم یا مخلوطی از دو نوع سنگ آهک است خالص سازی شود.

از زمانی که سنگ آهک ذوب می شود تا سرباره جهت خارج کردن سولفور و دیگر ناخالصی ها تشکیل گردد، اپراتور کوره بلند می تواند انواع مختلف سنگ را مخلوط کرده تا سرباره شیمیایی مورد نظر را تولید کند.

محصول دیگر فرآیند ساخت آهن، علاوه بر آهن مذاب و سرباره، گازهای داغ است. این گازها از بالای کوره خارج می شوند و از میان وسایل تمیزکننده گاز عبور می کنند.

در این وسایل مواد ریز از گاز جدا شده و گاز خنک می شود. این گاز مقدار قابل توجهی انرژی دارد بنابراین به عنوان سوخت در اجاق های کوره که به عنوان پیش گرم کن هوای ورودی کوره بلند استفاده می شود به کار می رود.

هر گازی که در اجاق ها نسوخته باشد به محل دیگ فرستاده می شود تا برای تولید بخاری که یک دمنده توربینی را می چرخاند تا هوای فشرده به عنوان هوای سرد وارد اجاق ها شود استفاده گردد.

کوره بلند یک واحد با جریان مشخص است که در آن مواد جامد پایین می آیند و گازها بالا می روند.

در این راکتور فرآیندهای زیاد شیمیایی و فیزیکی وجود دارند که محصول نهایی مطلوب که چدن است را تولید می کنند. یک نمونه چدن از لحاظ شیمیایی به صورت زیر است.

لزوم وجود کوره بلند:
کوره بلند اولین گام در تولید فولاد از اکسید آهن به حساب می آید. اولین کوره های بلند در قرن چهاردهم ظهور کردند و روزانه یک تن فولاد تولید می کردند.

تجهیزات کوره بلند دمشی پیوسته در حال تکامل هستند و کوره های مدرن و عظیم روزانه 13000 تن فولاد تولید می کنند.

اگرچه تجهیزات پیشرفت می کند و نرخ های تولید بالاتری به دست می آید، عملیات داخل کوره بلند یکسان باقی می ماند.

کوره های بلند تا هزاره بعدی باقی خواهند ماند زیرا کوره های با کیفیت و بزرگ می توانند چدنی تولید کنند که از نظر قیمت قابل رقابت با دیگر فنون تولید آهن باشد.