เตาหลอมเหล็ก มีกี่ประเภท?
เตาหลอมเหล็ก (Blast Furnace) เป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมเหล็ก โดยทำหน้าที่หลอมแร่เหล็กให้กลายเป็นเหล็กหลอมเหลว ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตผลิตภัณฑ์เหล็กต่างๆ เช่น เหล็กเส้น เหล็กแผ่น และเหล็กกล้า กระบวนการหลอมเหล็กเป็นขั้นตอนที่เปลี่ยนวัตถุดิบเหล็กให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพและความทนทานสูง การเข้าใจวิธีการทำงานของเตาหลอมเหล็กจึงเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับผู้ที่ทำงานในอุตสาหกรรม ในบทความนี้ เราจะพาไปทำความรู้จักกับเตาหลอมเหล็กแต่ละประเภท เพื่อช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจและสามารถนำความรู้ไปปรับใช้ในการทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
| เลือกอ่านตามหัวข้อ |
กระบวนการผลิตเหล็กโดยใช้ เตาหลอมเหล็ก
กระบวนการผลิตเหล็กประกอบด้วยขั้นตอนหลัก ๆ ดังนี้
1) วัตถุดิบ/เศษเหล็ก : คือแร่เหล็ก โค้ก หินปูน และเศษเหล็กจากการรีไซเคิลที่ใช้ในการถลุงและหลอมเหล็กกล้าใหม่
2) เตาหลอมเหล็ก : คืออุปกรณ์ที่ใช้ในการหลอมแร่เหล็กหรือเศษเหล็กให้กลายเป็นเหล็กหลอม
3) รีดเหล็ก : คือการทำให้เหล็กกล้าที่หลอมแล้วกลายเป็นแผ่นหรือเส้นด้วยการกดหรือรีดผ่านลูกกลิ้ง
4) เหล็กเย็นตัว : คือเหล็กที่ผ่านการหล่อและปล่อยให้เย็นลงจนแข็งตัวเพื่อให้พร้อมสำหรับการใช้งานหรือการขึ้นรูปต่อไป
เตาหลอมเหล็ก สามารถแบ่งออกได้กี่ประเภท ?
เตาหลอมเหล็กแต่ละประเภทมีลักษณะเฉพาะและการใช้งานที่แตกต่างกันไป จะแบ่งออกเป็น 4 ประเภท OH,BO,IF และ EF โดยส่วนใหญ่ ในประเทศไทย จะใช้ IF และ EF เป็นส่วนใหญ่
เตาหลอมเหล็ก ชนิด Open Hearth Furnace (OH)
Open Hearth Furnace (OH) เป็นเตาหลอมเหล็กแบบหนึ่งที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก โดยใช้เชื้อเพลิงเป็นตัวให้ความร้อนจนเหล็กหลอมละลาย แล้วขจัดสิ่งเจือปนออกไปด้วยกระบวนการ Oxidation
หลักการทำงาน
1. เศษเหล็กและหินปูนจะถูกใส่เข้าไปในเตา
2. เชื้อเพลิง (เช่น ก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันเตา) จะถูกเผาไหม้เพื่อสร้างความร้อน
3. ความร้อนจะหลอมเศษเหล็กและหินปูน
4. หินปูนจะทำปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนในเหล็ก (เช่น ซิลิกอน, ฟอสฟอรัส, และกำมะถัน) เพื่อสร้างสารประกอบที่ลอยขึ้นสู่ผิวหน้าของเหล็กหลอมละลาย
5. สารประกอบที่ลอยขึ้นสู่ผิวหน้าจะถูกกำจัดออกจากเตา
6. เหล็กหลอมละลายที่บริสุทธิ์จะถูกเทออกจากเตาและนำไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ
ข้อดีของ Open Hearth Furnace
- ผลิตเหล็กได้ในปริมาณมาก
- สามารถใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบได้
- สามารถควบคุมคุณภาพของเหล็กได้ดี
- มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน
ข้อเสียของ Open Hearth Furnace
- ใช้พลังงานมาก
- ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ
- มีต้นทุนการผลิตที่สูง
ปัจจุบัน Open Hearth Furnace กำลังถูกแทนที่ด้วยเทคโนโลยีที่ใหม่กว่า เช่น Basic Oxygen Furnace (BOF) และ Electric Arc Furnace (EAF) ซึ่งมีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า อย่างไรก็ตาม Open Hearth Furnace ยังคงมีการใช้งานในบางประเทศที่ยังไม่มีเทคโนโลยีที่ใหม่กว่า
เตาหลอมเหล็ก ชนิด Basic Oxygen Furnace (BO)
Basic Oxygen Furnace (BO) เป็นเตาหลอมเหล็กที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตเหล็ก โดยใช้ปฏิกิริยาทางเคมีในการหลอมเหล็ก โดยนำความร้อนที่ได้จากการ Oxidize คาร์บอนและซิลิกอนในโลหะหลอมเหลวไปหลอมเศษเหล็กอีกที แล้วกำจัดสิ่งเจือปนออกไปด้วยกระบวนการ Oxidation
หลักการทำงาน
1. เศษเหล็กและหินปูนจะถูกใส่เข้าไปในเตา
2. ออกซิเจนบริสุทธิ์จะถูกเป่าเข้าไปในเตาผ่านหัวฉีดที่ด้านล่างของเตา
3. ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยากับคาร์บอนและซิลิกอนในเหล็กหลอมละลาย โดยปล่อยความร้อนออกมา
4. ความร้อนที่เกิดขึ้นจะหลอมเศษเหล็กที่เหลือ
5. หินปูนจะทำปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนอื่นๆ ในเหล็ก (เช่น ฟอสฟอรัสและกำมะถัน) เพื่อสร้างสารประกอบที่ลอยขึ้นสู่ผิวหน้าของเหล็กหลอมละลาย
6. สารประกอบที่ลอยขึ้นสู่ผิวหน้าจะถูกกำจัดออกจากเตา
7. เหล็กหลอมละลายที่บริสุทธิ์จะถูกเทออกจากเตาและนำไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ
ข้อดีของ Basic Oxygen Furnace
- ผลิตเหล็กได้ในปริมาณมาก
- มีประสิทธิภาพสูง
- เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่า Open Hearth Furnace
- มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่า Open Hearth Furnace
ข้อเสียของ Basic Oxygen Furnace
- ไม่สามารถใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบได้ทั้งหมด
- ต้องใช้หินปูนในปริมาณมาก
- ก่อให้เกิดเสียงดังและฝุ่นละออง
ปัจจุบัน Basic Oxygen Furnace เป็นเทคโนโลยีหลักที่ใช้ในการผลิตเหล็กทั่วโลก โดยมีส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 60%
เตาหลอมเหล็ก ชนิด Induction Furnace (IF)
Induction Furnace (IF) เป็นเตาหลอมโลหะที่ใช้การเหนี่ยวนำทางไฟฟ้าเพื่อให้เกิดความร้อนจนโลหะหลอมละลาย โดยใช้การเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กและเกิดความร้อนจากความต้านทานไฟฟ้าของโลหะชนิดนั้น
หลักการทำงาน
1. โลหะที่จะหลอมจะถูกวางไว้ในภาชนะที่ไม่นำไฟฟ้า (Crucible)
2. กระแสไฟฟ้าสลับ (AC) จะถูกส่งผ่านคอยล์เหนี่ยวนำที่อยู่รอบๆ Crucible
3. คอยล์เหนี่ยวนำจะสร้างสนามแม่เหล็กแปรผัน ซึ่งจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าวนในโลหะ
4. กระแสไฟฟ้าวนจะทำให้โลหะเกิดความร้อนและหลอมละลาย
ข้อดีของ Induction Furnace
- สามารถหลอมโลหะได้หลากหลายชนิด
- มีความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิสูง
- ไม่มีการปนเปื้อนจากเชื้อเพลิง
- มีประสิทธิภาพสูง
- เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
ข้อเสียของ Induction Furnace
- ต้นทุนการลงทุนสูง
- ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก
- ไม่เหมาะสำหรับการหลอมโลหะในปริมาณมาก
การใช้งาน
Induction Furnace ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น
- การหลอมโลหะมีค่า (เช่น ทองคำ, เงิน, แพลตตินัม)
- การหลอมโลหะผสม (เช่น เหล็กกล้า, เหล็กหล่อ)
- การหลอมโลหะสำหรับการหล่อ
- การหลอมโลหะสำหรับการเชื่อม
- การหลอมโลหะสำหรับการเคลือบผิว
ประเภทของ Induction Furnace
มี Induction Furnace หลายประเภท โดยแบ่งตามลักษณะการใช้งานและประเภทของโลหะที่หลอม เช่น
- Coreless Induction Furnace : ไม่มีแกนเหล็กอยู่ภายใน Crucible เหมาะสำหรับการหลอมโลหะที่มีจุดหลอมละลายสูง
- Channel Induction Furnace : มีรางน้ำโลหะเหลวอยู่ภายใน Crucible เหมาะสำหรับการหลอมโลหะในปริมาณมาก
- Vacuum Induction Furnace : ทำงานในสภาวะสุญญากาศ เหมาะสำหรับการหลอมโลหะที่มีปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ง่าย
เตาหลอมเหล็ก ชนิด Electric Arc Furnace (EF)
Electric Arc Furnace (EF) เป็นเตาหลอมโลหะที่ใช้วิธีการอาร์คด้วยไฟฟ้าเพื่อหลอมเหล็ก โดยใช้ความต่างศักดิ์ทางไฟฟ้าระหว่างแท่งอิเล็กโทรดกับเศษเหล็ก
หลักการทำงาน
1. เศษเหล็กจะถูกใส่เข้าไปในเตา
2. แท่งอิเล็กโทรดจะถูกจุ่มลงไปในเศษเหล็ก
3. กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านแท่งอิเล็กโทรดและเศษเหล็ก ทำให้เกิดอาร์คไฟฟ้า
4. ความร้อนจากอาร์คไฟฟ้าจะหลอมเศษเหล็ก
5. เหล็กหลอมละลายจะถูกเทออกจากเตาและนำไปขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ
ข้อดีของ Electric Arc Furnace
- สามารถใช้เศษเหล็กเป็นวัตถุดิบได้
- มีประสิทธิภาพสูง
- เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
- มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ
ข้อเสียของ Electric Arc Furnace
- ก่อให้เกิดเสียงดังและฝุ่นละออง
- ต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก
- ไม่สามารถผลิตเหล็กคุณภาพสูงได้เท่ากับเตาหลอมชนิดอื่นๆ
การใช้งาน
Electric Arc Furnace ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น
- การหลอมเหล็กสำหรับการผลิตเหล็กกล้า
- การหลอมเหล็กสำหรับการหล่อ
- การหลอมเหล็กสำหรับการรีไซเคิล
ประเภทของ Electric Arc Furnace
มี Electric Arc Furnace หลายประเภท โดยแบ่งตามลักษณะการใช้งานและประเภทของเศษเหล็กที่ใช้ เช่น
- Direct Arc Furnace : ใช้เศษเหล็กขนาดใหญ่เป็นวัตถุดิบ
- Indirect Arc Furnace : ใช้เศษเหล็กขนาดเล็กเป็นวัตถุดิบ
- Ultra-High Power (UHP) Electric Arc Furnace : ใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากเพื่อหลอมเหล็กในเวลาอันสั้น
