39 บทที่ 6 การถลุงเหล็ก

บทที่ 6 การถลุงเหล็ก

      เมื่อรู้จักกับเหล็กประเภทต่าง ๆ แล้ว ในบทนี้ เรามาดูกระบวนการถลุง หรือผลิตเหล็กกัน ในการผลิตเหล็กกล้ามีขั้นตอนหลัก ๆ อยู่สองขั้นตอนที่เป็นพื้นฐาน ดังในรูป

รูปขั้นตอนการผลิตเหล็ก

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปกระบวนการผลิตเหล็ก

      กระบวนการพื้นฐานโดยรวม ก็คือนำ แร่เหล็ก (Iron ore) ที่ขุดได้จากเหมืองใต้ดิน มาผ่านกระบวนการหลอมในเตาถลุงเหล็ก ที่เรียกว่า เตาหลอมเหล็ก หรือเตาบลาสต์ (Blast furnace) ผลที่ได้จากการหลอม จะได้เหล็กแท่งที่เรียกว่า เหล็กดิบ หรือเหล็กพิก (Pig iron) 

      จากนั้นก็นำไปหลอมใน เตาหลอมเหล็กกล้า (Steel-making furnace) ผลจากเตาหลอมนี้ก็จะได้ เหล็กกล้า มาใช้งาน นี้คือกระบวนการคร่าว ๆ เพื่อให้เห็นภาพรวมในการผลิตเหล็กกล้า ส่วนรายละเอียดจะกล่าวในหัวข้อต่อ ๆ ไป

วิดีโอการถลุงเหล็กกล้า

6.1 กระบวนการถลุงเหล็ก

กระบวนการถลุงเหล็ก เพื่อการผลิตเหล็กกล้า และเหล็กหล่อ แสดงให้เห็นในรูปผังด้านล่าง

รูปกระบวนการถลุงเหล็ก

รูปกระบวนการผลิตเหล็ก

ขั้นตอนแรก นำแร่เหล็กที่ได้จากเหมืองใต้พื้นโลก และในน้ำ ถูกลำเลียงนำไปสู่เตาถลุง

ขั้นตอนที่สอง การผลิตเหล็ก แร่เหล็กจะผสมกับถ่านโค้ก (Coke), หินปูน (Limestone) แล้วโดนแก๊สร้อนภายในเตาบลาสต์ ผลที่ได้ออกมาก็คือ เหล็กดิบ, ขี้แร่ หรือสแล็ก (Slag) และแก๊สร้อน แท่งเหล็กพิกที่ได้นี้เอง จะถูกนำไปทำเหล็กกล้า หรือเหล็กหล่อตามความต้องการ

 6.1.1 เตาถลุงเหล็กกล้า

       เตาถลุง หรือเตาผลิตเหล็กกล้ามีอยู่สามชนิดได้แก่

v เตาออกซิเจนพื้นฐาน (Basic oxygen furnace: BOF)

รูปเตาออกซิเจนพื้นฐาน

v เตาอาร์คไฟฟ้า (Electric arc furnace)

รูปเตาอาร์คไฟฟ้า

v เตาโอเพนฮาร์ท (Open-Hearth Furnace)

รูปเตาโอเพนฮาร์ท

ในกระบวนการผลิตเหล็กกล้า เหล็กดิบจะเข้าสู่ด้านหนึ่งของเตา พร้อมกับเชื้อเพลิง, ธาตุผสม, เศษเหล็ก, หินปูน และเศษแร่เล็ก ๆ แล้วหลอมตามกระบวนการ จะเปลี่ยนจากเหล็กดิบไปเป็นเหล็กกล้า

6.1.2 เตาถลุงเหล็กหล่อ

       มีเตาผลิตเหล็กหล่ออยู่สองชนิดก็คือ

v เตาคิวโพล่า (Cupola)

รูปตัวอย่างเตาคิวโพล่า

v เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Electric induction furnace)

รูปตัวอย่างเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

ในกระบวนการผลิตเหล็กหล่อนี้ เหล็กดิบถูกนำไปสู่เตาหลอมเหล็กหล่อ พร้อมด้วยเชื้อเพลิง, หินปูน และเศษเหล็ก เหล็กที่กำลังหลอมเหลวใหม่ ๆ ถูกเทโดยตรงไปที่เบ้าหล่อสำหรับทำการหล่อ การเทหล่อลงแม่พิมพ์จะเป็นขั้นตอนสุดท้าย

เหล็กที่ถูกหลอมแล้ว ก็จะถูกนำไปยัง โรงหลอม (Foundries) ซึ่งเป็นขั้นตอนในการทำให้เหล็กเป็นขนาด และรูปร่างต่าง ๆ ตามต้องการ 

 6.1.3 โรงหลอมเหล็กกล้า

      เหล็กกล้าที่เทจากเตาผลิตเหล็กกล้ากระบวนการนี้เป็นเพียงการเริ่มต้นเท่านั้น กว่าจะมาเป็นเหล็กกล้าที่พร้อมใช้งานยังมีขั้นตอนอีกยาว โดยขั้นต่อไปก็คือการทำให้เป็นแท่งโลหะ หรือเหล็กอินก็อท (Ingot)

รูปตัวอย่างแท่งเหล็กอินก็อต

ขั้นตอนต่อจากนั้นก็นำเหล็กอินก็อตไปทำเป็นเหล็กรูปพรรณตามรูปร่างที่ต้องการที่ โรงงานอัดม้วนแผ่นโลหะ หรือโรงรีดเหล็ก (Rolling mill)

รูปตัวอย่างโรงรีดเหล็กเพื่อทำเป็นเหล็กรูปพรรณ

 หลังจากผ่านกระบวนการนี้ไปแล้ว ขั้นตอนสุดท้ายก็คือการนำไปใช้งาน หรือการนำไปขายในเชิงพาณิชย์

      การทำเหล็กกล้า และเหล็กหล่อเป็นธุรกิจที่ท้าทายความสามารถมาก ซึ่งแต่ละขั้นตอนจะได้กล่าวถึงรายละเอียดในภายหลัง

วิดีโอตัวอย่างการรีดเหล็กให้เป็นเหล็กรูปพรรณ

วิดีโอการทำงานในโรงรีดเหล็ก

6.2 แร่เหล็ก

รูปเครื่องจักรหนักกำลังทำงานในเหมืองแร่

      แร่เหล็ก (Iron ore) ได้มาจากเหมืองแร่ที่อยู่ใต้พื้นดิน มันเป็นก้อนซึ่งมองผิวเผินดูคล้ายหิน

รูปกองแร่เหล็กที่เตรียมนำไปถลุง

โดยหินเหล่านั้นอาจจะมีเหล็กปนอยู่ประมาณ 30% เท่านั้น นอกจากแร่เหล็กที่อยู่ภายในหินแล้ว ก็จะมีส่วนประกอบทางเคมี (แร่) ได้แก่ มีส่วนผสมของออกซิเจน, กำมะถัน หรือแร่ อื่น ๆ โดยจะพบว่าปกติมันจะผสมอยู่ใน กรวด, หิน, ดิน, ทราย หรือโคลน (ที่เราเห็นทั่วไปบนพื้นดิน มันจะกระจัดกระจาย และอาจถูกชะล้างโดย ลม, ฝน หรืออื่น ๆ แต่อยู่ใต้พื้นดินมันคงสภาพได้ดีกว่า โดยไม่ถูกการชะล้าง) เมื่อได้ทำการแยกสารต่าง ๆ ออกแล้วจะได้เหล็กบริสุทธิ์ ขั้นตอนการแยกแร่ออกจะมีความสิ้นเปลือง แต่ก็มีความจำเป็นมาก

รูปตัวอย่างแร่เหล็ก

6.2.1 การทับถมของแร่เหล็ก

รูปการทับถมของชั้นหิน

รูปชั้นหินที่มีการทับถมกัน

      การทับถมของแร่เหล็ก มีการค้นพบในพื้นที่มากมายทั่วโลก มักจะพบในปริมาณมากในบริเวณที่เป็นทะเลสาบขนาดใหญ่

รูปตัวอย่างแผนที่แสดงบริเวณแร่ทับถม ที่มักจะมีตรงบริเวณทะเลสาบ

รูปทะเลสาบเป็นบริเวณทับถมของแร่เหล็ก มักมีปริมาณมากกว่าที่อื่น

รูปเหมืองแร่ในบราซิล

รูปสภาพภูมิประเทศที่ทำเหมือง

ที่เหมืองแร่จะทำการระเบิดหิน ให้แตกออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วใช้รถตักลำเลียงใส่รถบรรทุกขนแร่ หรือทางรถไฟ เพื่อนำไปยังโรงงานถลุงเหล็กที่อยู่ใกล้ ๆ

รูปการระเบิดหินเพื่อเก็บแร่

รูปเครื่องจักรกลหนักในงานเหมืองแร่

รูปเครื่องจักรกลหนักในเหมืองแร่ใต้ดิน

รูปก้อนแร่ที่ได้จากเหมืองแร่

รูปเครื่องจักรกลหนักลำเลียงแร่

รูปการลำเลียงแร่ใส่ลงในรถบรรทุกขนาดยักษ์

รูปรถบรรทุกลำเลียงแร่เพื่อนำไปยังโรงถลุงแร่

รูปรถบรรทุกกำลังลำเลียงแร่ไปยังโรงถลุง อีกรูป

รูปเครื่องจักรกลหนักกำลังลำเลียงแร่ ให้กับโบกี้รถไฟ

รูปการลำเลียงแร่โดยทางรถไฟ

วิดีโอการทำเหมืองแร่

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“น้ำตาจะให้คุณก็แค่ความเห็นอกเห็นใจ

                                  แต่เหงื่อจะทำให้คุณประสบความสำเร็จ”