1. ساختار و اصل کار کوره اجاق باز
شکل کوره اجاق باز شبیه یک خانه مسطح است. کوره روباز با آجر نسوز ساخته شده و ساختار اصلی آن شامل سر کوره، محفظه کوره، کانال صعودی، اتاق ذخیره حرارت، اتاق رسوب و دودکش می باشد. با توجه به اسیدیته و قلیائیت متفاوت مواد نسوز مورد استفاده، کوره های اجاق باز به کوره های اجاق باز قلیایی و کوره های اجاق باز اسیدی تقسیم می شوند. با توجه به استفاده از آهن خام با محتوای فسفر بالا و مقدار زیادی ضایعات فولادی، در حال حاضر از اکثر کوره های باز قلیایی استفاده می شود. کوره اجاق باز یک فضای مستطیل شکل است که از قسمت بالای کوره، دیواره کوره و پایین کوره تشکیل شده است. اندازه یک کوره اجاق باز بر حسب خروجی فولاد قابل ذوب در هر کوره بیان می شود. به عنوان مثال، یک کوره 300 تنی اجاق باز به این معنی است که هر کوره می تواند 300 تن فولاد را ذوب کند. فولادسازی اجاق باز از گاز زغال سنگ یا نفت سنگین به عنوان سوخت استفاده می کند و سوخت و هوا را از طریق سر کوره وارد کوره می کند. قبل از اینکه آهن مذاب وارد کوره شود، باید تا دمای حدود 1100 درجه حرارت داده شود تا اطمینان حاصل شود که کوره می تواند به دمای بالای 1700 درجه برسد و در هنگام فولادسازی باعث صرفه جویی در مصرف سوخت شود.
2. مواد اولیه فولادسازی اجاق باز
مواد خام اصلی برای تولید فولاد اجاق باز قراضه فولاد و چدن (بلوک آهن مذاب یا چدن) است که آهن خام حدود 50-80 درصد مواد خام و بقیه ضایعات فولاد است.
3. فرآیند فولادسازی اجاق باز
فرآیندهای اصلی تولید فولاد اجاق باز شامل بارگیری، ذوب، تصفیه، اکسید زدایی و ضربه زدن به فولاد است. ابتدا قراضه فولاد، سنگ آهن، سنگ آهک و غیره در کوره بارگذاری می شوند. هنگامی که این مواد کوره تا دمای بالاتر از نقطه ذوب آهن خام (1100 درجه) گرم می شوند، آهن مذاب به داخل کوره ریخته می شود. به این مرحله دوره تغذیه می گویند. پس از مخلوط شدن آهن مذاب، حرارت آن ادامه می یابد و عناصری مانند کربن، منگنز و سیلیکون اکسید می شوند. پس از ذوب کلیه مواد کوره وارد دوره ذوب می شود. از طریق واکنش اکسیداسیون، محتوای کربن، گوگرد، فسفر، منگنز، سیلیکون و غیره به طور مداوم کاهش می یابد. در این زمان، آهک عامل سرباره می تواند ناخالصی های ناخواسته را به سرباره تبدیل کرده و به تدریج آنها را از بین ببرد و فولاد را به ترکیب مورد نیاز برساند. این دوره را دوره پالایش می نامند. در نهایت، اکسید زداهایی مانند فروآلیاژها برای اکسید زدایی اضافه می شوند. هنگامی که فولاد به ترکیب مورد نیاز رسید، می توان آن را از فولاد خارج کرد. این مرحله نهایی است که به عنوان دوره اکسیداسیون شناخته می شود. مراحل فوق مطلق نیستند، زیرا فرآیند واقعی فولادسازی پیوسته و با مراحل متناوب و همپوشانی است. از ابتدای تغذیه، مواد کوره شروع به گرم شدن کرده است و واکنش ناخالصی های اکسید کننده در طول دوره ذوب نیز در حال انجام است. اما در هر مرحله، تمرکز متفاوت است. به عنوان مثال، مرحله ذوب بر ذوب ضایعات فولاد متمرکز است، در حالی که مرحله پالایش بر روی ناخالصی های اکسید کننده تمرکز دارد. بنابراین منطقی است که فولادسازی را به چهار مرحله تقسیم کنیم. کوره اجاق باز می تواند فولاد معمولی و فولاد با کیفیت بالا را تصفیه کند. معایب آن زمان ذوب طولانی، سرمایه گذاری بزرگ در ساخت و ساز، راندمان حرارتی سوخت پایین و راندمان پایین تولید است. به عنوان مثال، فرآوری یک کوره فولادی در یک کوره 300 تنی اجاق گاز حدود 7 ساعت زمان می برد. با این حال، در شرایط فعلی در چین، فولادسازی اجاق باز همچنان در بین روشهای مختلف فولادسازی جایگاه خاصی دارد. به منظور بهبود کیفیت ذوب و راندمان تولید، فرآیندهای مختلف دمش اکسیژن در کوره های اجاق باز اتخاذ شده است که نتایج قابل توجهی را به همراه داشته است.
4. شاخص های فنی و اقتصادی اصلی فولادسازی اجاق باز
(1) ضریب بهره برداری پایین: به تولید فولاد در هر متر مربع سطح زیرین در روز و شب اشاره دارد. هر چه ضریب بهره برداری از کف کوره بیشتر باشد، بهره وری نیروی کار این کوره اجاق باز بیشتر است. (2) عمر کوره اجاق باز: مفهوم عمر کوره اجاق باز و عمر مبدل یکسان است که به گرمای کوره های فولادسازی از ساخت جدید تا آسیب اشاره دارد و عمر کوره کوره اجاق باز نامیده می شود. (3) نرخ مصرف سوخت: به مقدار سوخت مصرف شده در هر تن فولاد تصفیه شده اشاره دارد. با توجه به سوخت های مختلف مورد استفاده، برای مقایسه، گرمای مصرفی به ازای هر تن فولاد تصفیه شده بر حسب کیلو کالری در هر تن فولاد محاسبه می شود.