یکی از فراوان‌ترین عناصر موجود در زمین، آهن محسوب می‌شود. آهن از منبع اولیه‌ای به نام سنگ آهن به دست می‌آید. پس از دستیابی به آهن خام در اشکال متعددی از آن استفاده شده یا به مواد عالی‌تری ارتقا پیدا خواهند کرد. در بسیاری از این موارد لازم است تا آهن را ذوب کنیم. برای این کار نیاز به تکنولوژی یا سیستم‌های مخصوصی خواهد بود که برای این کار ساخته شده‌اند. سیستم‌هایی که کوره نامیده شده و ممکن است برای هر عنصر، نیاز به استفاده از نوع متفاوتی از آن‌ها داشته باشیم. لذا کوره ی بُلَند کوره‌ای عمودی است که در کارخانه‌های ذوب فلز برای استخراج فلز، به ویژه آهن، از سنگ معدنی استفاده می‌شود. کوره بلند به عنوان اصیل ترین روش جداسازی آهن از سنگ آهن شمرده می شود. به همراه سنگ آهن، کک و آگلومره هم داخل کوره بلند ریخته می شود. در کوره بلند سوخت جامد، معمولاً کُک همراه با جریان دمشی هوا می‌سوزد و کانی‌ها را ذوب می‌کند. در این مقاله به بررسی کوره بلند پرداخته و با روش کار آن آشنا خواهیم شد.
کوره بلند چیست؟
کوره بلند عبارت است از کوره‌ای عمودی که در کارخانه‌های ذوب آهن به‌منظور احیاء سنگ آهن و استخراج این فلز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوره اصیل‌ترین و قدیمی‌ترین روش احیاء آهن از سنگ معدن به شمار می‌رود و کاربردهای فراوانی دارد. جالب است بدانید که چین یکی از اولین کشورهایی است که در قرن پنجم میلادی وجود کوره‌های بلند ذوب فلزات در آن گزارش شده است. در اروپا نیز قدمت کوره‌های بلند به قرون‌وسطی بازمی‌گردد.
در ایران اولین و بزرگترین کوره بلند متعلق به شرکت ذوب‌آهن اصفهان بوده که توسط شوروی سابق طراحی و تولید شده است. همچنین کوره‌های بلند دیگری هم در ظرفیت‌های کوچکتر و با فنّاوری جدید توسط شرکت پوسکو کره جنوبی در ایران ساخته‌شده است.
اجزا و بخش های مختلف کوره بلند
کوره بلند از دو مخروط ناقص تشکیل شده که از قاعده بزرگ روی یکدیگر قرار دارند. گفتنی است که جدار خارجی کوره بلند را از صفحات فولادی درست می‌کنند و قسمت داخلی آن را نیز با لایه‌ای از مواد نسوز می‌پوشانند. جهت خنک کردن کوره هم معمولاً از جریان آبی که در بین دیواره کوره وجود دارد استفاده خواهد شد.
کوره‌های بلند را به ارتفاع ۳۰ تا ۸۰ متر می‌سازند و قطر آن‌ها در بزرگترین قسمت بین ۱۰ تا ۱۴ متر در نظر گرفته می‌شود. قسمت تحتانی کوره، استوانه‌ای شکل بوده که به آن بوته گفته می‌شود. در این قسمت مواد مذاب و سرباره 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 تعبیه شده است.
لازم است بدانید که در طراحی کوره‌های جدید شیب تنوره کاهش یافته است. همچنین علیرغم بزرگ شدن کوره؛ ابعاد بوته تغییر چندانی نیافته است. دلیل این گونه طراحی استفاده از سنگ آهن مرغوب و تغلیظ شده به شمار می‌رود. در اطراف قسمت بالایی بوته شیپورک‌هایی وجود دارد که هوای گرم (با دمای حدودی ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد) مورد نیاز جهت احتراق کک را به داخل کوره دمش خواهند کرد.
نقش آهک (کک) در کوره بلند چیست؟
کک با هوای ورودی واکنش داده و از این طریق دو فعالیت اصلی را به انجام می‌رساند. اولین اقدام آن، ایجاد گرمای مورد نیاز جهت ذوب فلزات خواهد بود. واکنش آهک و هوای ورودی به شدت گرمازا بوده و بدین ترتیب، به کک گداز آور هم گفته می‌شود.
کاربرد کوره بلند
به طور کلی، جهت ذوب فلزات و آهن‌آلات از کوره ذوب فلز یا آهن استفاده می‌گردد. امروزه صنایع مختلفی به این فرایند وابسته هستند و حتی بعضی از آن‌ها نیز به ساخت آن در کارخانه‌هایشان اقدام کرده‌اند. در ادامه به کاربردهای کوره بلند در بخش‌های مختلف پرداخته و کلیات آن‌ها را بررسی خواهیم کرد.
تولید فولاد
یک از اصلی‌ترین کاربردهای کوره‌های بلند در تولید فولاد است. این فرایند بدین صورت است که ابتدا از کوره‌های بلند برای ذوب سنگ آهن و تولید آهن مذاب استفاده خواهد شد در ادامه آهن مذاب حاصل شده را در کوره ذوب فولاد پردازش می‌کنند تا با تنظیم ترکیب آن و حذف ناخالصی‌ها، تبدیل به فولاد شود.
ریخته‌گری
از کوره‌های بلندی همچون کوره‌های کوپلا به صورت وسیع برای ذوب آهن و تولید محصلات چدنی بهره‌گیری می‌شود. از این ریخته‌گری به طور معمول در صنایعی همانند خودروسازی، ماشین آلات، ساخت و ساز و سایر صنایعی که به قطعات چدنی نیاز دارند استفاده خواهد شد.
صنایع خودروسازی
یکی از مصرف‌کنندگان عمده محصولات آهن و فولاد، صنعت خودروسازی محسوب می‌شود. به‌گونه‌ای که برخی از کارخانه‌های تولید کننده خودرو برای ساخت برخی از قطعاتشان یا شخصاً از کوره‌های ذوب آهن استفاده می‌کنند یا از کارخانه‌های تولید فولاد در این زمینه یاری می‌گیرند. برخی از قطعاتی که نیاز به این کوره‌ها دارند عبارت‌اند از میل‌لنگ، قطعات انتقال، اجزای شاسی و … که نقش بسیار مهمی را در عملکرد خودرو از خود نشان می‌دهند.
ساخت و ساز و زیرساخت
همان‌طور که می‌دانید جهت ساخت مصالح ساختمانی مختلفی از جمله میلگردهای تقویت‌کننده پروفیل و قوطی آهن که در پروژه‌های زیربنایی و سازه‌های بزرگ بکارگرفته می‌شوند، نیاز به استفاده از کوره‌های بلند خواهد بود. استحکام و دوام فولاد تولید شده از کوره‌های بلند، آن را به یک ماده ایده آل برای این کاربردها بدل نموده است و از طرفی، مقاومت ساختاری آن‌ها را در شرایط محیطی مختلف فراهم می‌سازد.
ماشین آلات و تجهیزات
مواد اولیه لازم برای تولید قطعاتی مانند چرخ‌دنده‌ها، یاتاقان‌ها، شفت‌ها، شیرها و سایر قطعاتی که نیاز به استحکام و مقاومت بالایی در برابر سایش دارند در کوره‌های بلند به تولید می‌رسد. بنابراین می‌توان گفت که این کوره‌ها نقش بسیار مهمی در صنایع تولید ماشین‌آلات ایفا نموده و در صورت نبود آن‌ها این صنایع به کل متوقف خواهند شد.
کشتی‌سازی و صنایع دریایی
یکی دیگر از کاربردهای کوره‌های بلند، تولید مواد اصلی به کار رفته در صنایع کشتی‌سازی و مهندسی دریایی به شمار می‌رود. به عبارتی دیگر، آهن و فولاد تولید شده در این کوره‌ها منجر به ساخت صفحات فولادی، لوله‌ها و سایر قطعات به کار رفته در کشتی‌ها و صنایع دریایی شده و نقش مهمی را در موجودیت این صنایع ایفا خواهند کرد.
صنعت انرژی و تولید نیرو
برای ساخت نیروگاه‌ها، خطوط لوله، برج‌های انتقال، توربین‌های بادی و سایر زیرساخت‌های تولید انرژی از آهن و فولاد حاصل شده در کوره‌های بلند استفاده می‌گردد. به همین خاطر می‌توان بیان داشت که این کوره‌ها یکی از اساسی‌ترین و پایه‌ای‌ترین نقش‌ها را در صنایع تولید نیرو بر عهده دارند و عدم وجود آن‌ها به مختل شدن کامل این صنایع منجر می‌شود.
فرایند تولید فولاد در کوره بلند
امکان تولید فولاد و برخی فلزات مانند مس و سرب در کوره بلند وجود دارد. اصولا، فرآیند تولید فولاد در کوره بلند این‌گونه است که هوا با فشار بالا داخل محفظه شده و با ترکیبی از سنگ معدن، کک و فلاکس موجود در کف کوره واکنش می‌دهد. نتیجه آن، مذاب فلز، سرباره و مقداری گاز است. گازها از بالای کوره خارج می‌شوند و مذاب به پاتیل‌های کوچکتر هدایت شده و در نهایت، جهت ریخته‌گری به واحدهای دیگر منتقل می‌شوند. در کل، پروسه تولید فولاد با کوره بلند، بسیار ساده است و پیچیدگی خاصی ندارد.
