داخل الفرن العالي

كيف تظل المباني الكبيرة التي نراها حول العالم الحديث شاهقة؟ لديها هياكل من الفولاذ، وهي قوية بما يكفي لدعم المواد الثقيلة الأخرى مثل الخرسانة. فهذا هو السبب في أن الفولاذ هو أحد أهم المنتجات في العالم – ومن ثم فإن الأفران العالية [أفران الصهر] Blast furnaces التي تصنعه مهمة جداً أيضاً. وتصنع الأفران العالية حديد الزهر السائل والساخن جداً. ففي عام 2016 تمكن ما يصل إلى 900 فرن عالٍ من صنع وصهر أكثر من بليون طن من هذا الحديد، الذي سرعان ما تحول إلى فولاذ واستُخدم في معظم أنحاء العالم. وينتج كل منها ما يصل إلى 12,000 طن من الحديد الزهر المصهور يومياً، ويعمل في نحو 19 يوماً من أصل 20 يوماً. فبعض الخطوات الكيميائية الإضافية تحول الحديد الزهر إلى فولاذ.
تبدو الأفران العالية كمزهريات طويلة. تصب السيور الناقلة خليطاً من كريات صخرية صغيرة من الهيماتيت، والغنية بالحديد والأكسجين أيضاً، والفحم الغني بالكربون ومكونات أخرى في الأعلى. لصنع الفولاذ، يجب فصل الحديد عن الأكسجين. للعمل بذلك؛ تنفخ سخانات قوية جداً الهواء الساخن في قاع الأفران بقوة تكفي لأن يتدفق إلى أعلى عبر الصخور. فهذا الهواء ساخن بما يكفي لإشعال الفحم، ويمكن أن تزيد درجة حرارة اللهب على °2,000س.
ويساعد هذا في النهاية على رفع حرارة المزيج بما يفوق °1,500س، مما يخلط المكونات معاً. ويتفاعل بعض الكربون من الفحم مع الأكسجين، ويتدفق بعيداً في صورة أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون. ويحتوي الحديد الزهر المصهور المتوهج بالبرتقالي المتبقي على القليل من الكربون والعناصر غير المرغوب فيها مثل الكبريت والمنغنيز. ترسل مصانع الفولاذ Steelworks هذا المعدن الساخن بسرعة ليختلط بالصخور الأخرى لإزالة العناصر غير المرغوب فيها. يمكنها بعد ذلك إضافة عناصر أخرى تجعل الفولاذ أقوى، ومن ثم سكبه في قوالب. وإذا لم تكن حريصاً، فقد تكون هذه عملية خطيرة- لكن هذا ما يلزم لتسخير قوة الفولاذ القيمة.