תנור רם
הנדסת תהליך וכימיה

תנורים רמים עובדים על העיקרון של חיזור בו פחמן חד-חמצני, שהוא מחזר חזק יותר לחמצן בעפרת הברזל מאשר היסוד ברזל, מותיר את הברזל בצורתו היסודית. תנורים רמים נבדלים מכבשנים אחרים בכך שבתנור רם גזי הפליטה באים במגע ישיר עם העפרה והברזל, כך שפחמן חד-חמצני מפעפע בעפרה וגורם לתחמוצת הברזל לברזל טהור בתערובת עם פחמן. תנור רם פועל בתהליך זרימה נגדית בניגוד לכבשנים אחרים. הבדל בולט נוסף בין תנור רם לכבשנים אחרים להפקת מתכת, הוא שתנור רם פועל כתהליך מתמשך ורציף לתקופות ארוכות של זמן, כיוון שהפעלתם וכיבויים אורך זמן רב, בעוד שכבשנים אחרים פועלים באופן מחזורי, בכל מחזור הם מעבדים כמות נתונה של עפרה. 
פחמן חד-חמצני גורם גם להפחתת שיעור הצורן בברזל הגולמי. הצורן מגיב לסידן חמצני (שהוא תוצאה של אבן גיר שרופה) ויוצר סיג הצף על פני הברזל הגולמי המותך. המגע הישיר של גזי הפליטה עם הברזל גורם לזיהום הברזל בגופרית, אם היא קיימת בחומר הדלק. באופן היסטורי, כדי לייצר ברזל באיכות גבוהה ללא זיהום בגופרית, נעשה שימוש בפחם עץ.
הטור היורד של עפרת ברזל, תלחים, קוק וחומרים מגיבים נוספים, חייב להיות אוורירי דיו כדי לאפשר לגז הלוהט לעבור דרכו כלפי מעלה. לצורך כך נעשה שימוש בקוק בחתיכות גדולות, היוצרות חללים בחומר, ונמנע ככל הניתן השימוש בחומר בעל חלקיקים קטנים. הקוק חייב להיות גם מוצק דיו כדי שלא ימעך מן המשקל המונח עליו. הקוק חייב גם להיות בעל תכולה נמוכה של גופרית, זרחן ואפר. לצורך כך, קוק לשימוש בתנורים רמים מיוצר מפחם מטלורגי, שהוא פחם נדיר יחסית ומחירו גבוה.
התגובה הכימית העיקרית להפקת ברזל מותך היא:
ניתן לחלק תגובה זו למספר שלבים, בשלב ראשון הגזים הלוהטים המוזרמים אל התנור הרם יוצרים תגובה עם הפחמן הנמצא בקוק אשר תוצאתה היא פחמן חד-חמצני וחום:
פחמן חד-חמצני לוהט הוא גורם מחזר לעפרת הברזל ומגיב עם תחמוצת ברזל כדי ליצור ברזל מותך ופחמן דו-חמצני. בהתאם לטמפרטורה בחלקי התנור השונים (האזור החם ביותר הוא בתחתית התנור) הברזל מחוזר במספר שלבים. בראש התנור, הטמפרטורה נעה בדרך כלל בין 200 ל-700 מעלות צלזיוס בעוד שבתחתיתו היא עשויה להגיע ל-2300 מעלות. החל מטמפרטורה של 850 מעלות תחמוצת הברזל מחוזרת באופן חלקי לתחמוצת:
כאשר הטמפרטורה עולה ל-1100 מעלות לערך, במורד התנור, הברזל מחוזר עוד בתגובה:
פחמן דו-חמצני, פחמן חד-חמצני שלא הגיב וחנקן הנמצא באוויר החם עולה במעלה התנור תוך כדי ירידת חומר גלם מראש התנור אל אזור התגובה הכימית. ככל שהחומר יורד יותר, הגזים הזורמים בכיוון הנגדי מחממים את החומר והופכים את אבן הגיר לסיד ופחמן דו-חמצני:
הסיד שנוצר מגיב עם תחמוצות מזהמות שונות הקיימות בברזל (הבולטת שבהן היא צורן) ויוצר סיג פאיאליטי שהוא בעיקרו סידן סילקטי (calcium silicate), CaSiO3:
ככל שתחמוצת הברזל נעה כלפי תחתית התנור, החל מן האזור שבו הטמפרטורות מגיעות עולות מעל 1300 מעלות, מתחילה התגובה הבאה:
הפחמן הדו-חמצני שנוצר עובר חיזור אף הוא על ידי דלק הקוק:
אותו שיווי משקל כימי, תלוי טמפרטורה, באטמוספירת הגז בתנור נקראת תגובת בודארד:
ברזל גולמי המיוצר בתנור רם מכיל שיעור גבוה יחסית של פחמן, בדרך כלל בין 4-5%, דבר הגורם לו להיות פריך ובעל שימוש מסחרי מיידי מוגבל. בחלק מן הברזל הגולמי נעשה שימוש לייצור ברזל יצוק. רוב הברזל הגולמי מתוצרת תנורים רמים עובר עיבוד נוסף להפחתת תכולת הפחמן ומשמש לייצור פלדה בדרגות איכות שונות.
אף שיעילות התנורים הרמים משתפרת כל העת, התהליך הכימי המתרחש בתוך התנור נשאר קבוע. על פי המכון האמריקאי לברזל ופלדה: "תנורים רמים ישרדו גם באלף הבא כיוון שבתנורים גדולים ויעילים ניתן לייצר מתכת לוהטת במחירים תחרותיים לשיטות ייצור ברזל אחרות." " אחד החסרונות הבולטים של תנורים רמים הוא פליטת פחמן דו-חמצני בתהליך הפקת ברזל מתוך תחמוצת ברזל בעזרת פחמן. נכון לשנת 2016 לא נמצא תחליף יעיל מבחינה כלכלית לשימוש בפחמן ותעשיית הפלדה היא אחד התורמים הבולטים של פליטת פחמן דו-חמצני לאטמוספירה.
עם אתגר זה של פליטת גזי חממה מתמודדת תוכנית אירופית הנקראת ULCOS, אשר מטרתה ייצור פלדה עם פליטות פחמן דו-חמצני נמוכות. קיימות הצעות למספר תהליכי ייצור חליפיים לברזל, במטרה להפחית את פליטת פחמן דו-חמצני במהלך הייצור במחצית.