41 เตาบลาสต์

6.3 เตาบลาสต์ (Blast furnace)

       หลังจากการคัดแยกแร่เหล็กออกมาแล้ว กระบวนการต่อไปก็คือ การนำแร่เหล็กไปถลุงภายในเตาบลาสต์ ซึ่งเตาบลาสต์จะทำหน้าที่เปลี่ยนแร่เหล็กให้กลายไปเป็นเหล็กดิบ วัสดุที่ป้อนลงไปในเตาบลาสต์ได้แก่ แร่เหล็ก, ถ่านโค๊ก และหินปูน จะถูกผสมลงไปใน รถลำเลียง (Skip cars)

รูปรถลำเลียงแร่ขึ้นสู่ปากปล่องเตาบลาสต์

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

ที่ด้านบนของเตาบลาสต์ รถลำเลียงขนาดเล็กที่คล้ายกันกับรถรางวิ่งขึ้นทางชันทางลาดเอียง

รูปเตาบลาสต์

รูปภายในเตาบลาสต์ 

      เตาบลาสต์อาจมีความสูงมากกว่า 80 เมตร (250 ฟุต) หรือสูงกว่าตึก 12 ชั้น ตัวเตาบลาสต์มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในประมาณ 10 เมตร (30 ฟุต) ผิวด้านนอกของเตาบลาสต์เป็นชั้นเหล็กกล้าหนา ผนังภายในจะดับเรียงด้วยอิฐทนไฟ

รูปแผนผังของเตาบลาสต์

รูปสเก็ตภาพรวมบริเวณเตาบลาสต์

      ความสามารถของเตาบลาสต์ สามารถบรรจุแร่เหล็กในขณะการหลอมได้ถึง 350 ตัน หลังจากที่หลอมละลายแล้ว ก็สามารถถ่ายเทเหล็กที่หลอมแล้ว ออกมาทุก ๆ 3-5 ชั่วโมง รวมแล้วปีหนึ่งจะสามารถผลิตเหล็กหลอมออกมาได้มากกว่า 80 ล้านตัน

รูปเตาบลาสต์

      เตาบลาสต์ในขณะที่มันทำงาน มันเป็นสิ่งที่น่าตื่นตาอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเวลากลางคืน ความร้อนภายในเตา ใช้ความร้อนที่มีอุณหภูมิมากถึง 900 °C ถึง 1300 °C (1600 °F ถึง 2300 °F) อุณหภูมิความร้อนที่มีมากขนาดนี้ก็เพื่อใช้ในการหลอมละลายถ่านโค๊ก, หินปูน และแร่เหล็ก โดยจะมีลมร้อนเป่าที่ด้านล่างของเตาเพื่อช่วยเพิ่มความร้อน  

      ในตอนแรกถ่านโค๊กจะถูกเผาไหม้ก่อน ต่อมาแร่เหล็กก็ถูกหลอม และหินปูนก็จะถูกหลอมเป็นส่วนสุดท้าย เมื่อทั้งหมดถูกหลอมแล้ว ก็จะเกิดปฏิกิริยาเคมี

ตัวอย่างปฏิกิริยาทางเคมีของแร่เหล็กฮีมาไทต์:

 Fe₂O_{3(ของแข็ง)} + 3C_{(ของแข็ง)} ==> 2Fe_{(ของเหลวปนของแข็ง)} + 3CO_{(ก๊าซ)}

ส่วนที่หลอมเหลวแล้ว ก็จะเคลื่อนที่อย่างช้า ๆ ไปตามเส้นทาง และไหลไปที่อ่างหลอมเหลวที่ก้นเตาบลาสต์

      ภายในเตาถลุงมีการเรียงซ้อนตัวกันของอิฐทนไฟ โดยคุณสมบัติของอิฐทนไฟจะต้องทนความร้อนสูง จากการหลอมเหล็ก และจากแก๊สร้อนที่ทำความร้อนซ้ำ ที่ไหลผ่านเข้ามาในเตาบลาสต์

รูปอิฐทนไฟที่นำมาดับเรียงในเตาบลาสต์

รูปตัวอย่างอิฐทนไฟภายในเตาบลาสต์

วิดีโอโรงถลุงเหล็ก เตาบลาสต์

รูปขี้แร่ที่ออกมาจากเตาบลาสต์ ดูคล้ายกับขี้เถ้าที่ได้จากเตาถ่านทำอาหาร

      ส่วนหินปูนจะทำปฏิกิริยาภายในเตาจนเกิดเป็นสารมลทิน ออกมาในรูปของ ขี้แร่ หรือสแล็ก (Slag)  โดยสแล็กจะเบากว่าเหล็ก มันจะลอยขึ้นมาอยู่ด้านบน และเกาะเป็นคราบอยู่ด้านบนของเหล็กหลอมในเตาถลุง เหล็กหลอมซึ่งมีน้ำหนักมากกว่า จะไหลไปอยู่ในอ่างหลอมใต้เตาบลาสต์

      สแล็ก จะถูกสูบออกไปเก็บสะสมในที่ตักขนาดใหญ่ สแล็กบางชนิดสามารถนำไปขายได้ ประโยชน์ของสแล็กที่นำไปใช้งานมากที่สุดก็คืองานทำฉนวน มันนำไปใช้ในการทำอิฐ ถังบรรจุยางมะตอย (Asphalt) และวางบนน้ำแข็งเพื่อป้องกันน้ำแข็งละลายเร็ว 

      แก๊สร้อน หรืออากาศร้อนที่อยู่เหนือด้านบนเตาบลาสต์ มันจะถูกทยอยดูดออกมา แล้วถูกกรองให้สะอาดด้วยตัวดูดฝุ่นผง และปรับสภาพแก๊สร้อนด้วยอุปกรณ์พิเศษ จากนั้นก็ถูกลำเลียงไปเก็บสะสมใน เตากระแสอากาศร้อน (Hot-blast stove) แล้วพร้อมที่จะนำไปใช้เป็นตัวเป่าลมร้อนที่ด้านล่างของเตาเพื่อทำความร้อนซ้ำ โดยแก๊สร้อนเหล่านี้จะมีช่องทางวิ่งไหลผ่านช่องเข้าเตาบลาสต์ที่ด้านล่าง ซึ่งมีหนึ่งช่อง หรือหลายช่อง

รูปเตากระแสอากาศร้อน มีหน้าที่เก็บสะสมแก๊สร้อนเพื่อป้อนให้กับเตาบลาสต์

รูปเตากระแสอากาศร้อน ที่อยู่ด้านข้างเตาบลาสต์

รูปร่างของเตากระแสอากาศร้อนจะมีรูปร่างสูง, บาง และเป็นทรงกระบอก ความสูงของเตาอาจจะสูงถึง 37 เมตร (120 ฟุต) มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 9 เมตร (28 ฟุต) ซึ่งมองดูผิวเผินก็คล้ายกับเตาบลาสต์ขนาดเล็ก

      เทคโนโลยีสมัยใหม่ที่ได้จากการพัฒนามาอย่างยาวนานของเตาถลุงเหล็ก ทำให้ทั้งวิศวกรในปัจจุบันสามารถควบคุมภาพรวมของกระบวนการผลิต จากแผงควบคุมด้วยระบบคอมพิวเตอร์ โดยสามารถเปิด-ปิดเตา, ควบคุมการลำเลียงป้อนแร่เหล็ก, ควบคุมอุณหภูมิการหลอม, เรียกดูข้อมูล ฯลฯ ที่ได้จากกระบวนการถลุงจากคอมพิวเตอร์ ภายในห้องทำงาน

รูปแผงควบคุมกระบวนการถลุงเหล็กของเตาบลาสต์

รูปห้องควบคุมเตาบลาสต์

วิดีโอห้องควบคุมกระบวนการเตาบลาสต์

6.3.1 การปล่อยเหล็กหลอมออกจากเตาบลาสต์ (Tapping the blast furnace)

       ทุก ๆ 3-5 ชั่วโมง เหล็กหลอมแล้วบางส่วน จะเริ่มไหลออกมาจากเตาบลาสต์

รูปเหล็กหลอมไหลออกมาจากเตาบลาสต์

รูปการปล่อยเหล็กหลอมออกจากเตาบลาสต์

 ช่องไหลของของเหลวจะถูกเปิดที่ก้นเตา และเหล็กหลอมจะทยอยไหลออกมาสู่ รถลำเลียง (Bottle car)

รูปรถลำเลียง

รูปรถลำเลียง 2

รูป แบบจำลองรถลำเลียงเหล็กหลอมจากเตาบลาสต์

รูปการบรรจุเหล็กหลอม ลงในรถลำเลียง

วิดีโอแสดงการลำเลียงเหล็กหลอมโดยรถไฟ

รถลำเลียงจะดูคล้ายกับเรือดำน้ำ วิ่งไปตามรางรถไฟ มันจะมีขนาดใหญ่ วัสดุที่บุภายในรถก็เป็นอิฐทนไฟที่สามารถทนความร้อนของเหล็กที่หลอมได้ ทนอุณหภูมิได้อยู่ที่ประมาณ 1400 °C (2600 °F) รถลำเลียงมีหน้าที่ ลำเลียงเหล็กหลอม เพื่อเข้าไปสู่เตาทำเหล็กกล้า

วิดีโอการลำเลียงเหล็กหลอมออกจากเตาบลาสต์

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“หากเดินตามรอยเท้าคนอื่น ก็ไม่มีวันมีรอยเท้าเป็นของตัวเอง”