43 เตาอาร์คไฟฟ้า

6.4.2 เตาอาร์คไฟฟ้า

รูปเตาอาร์คไฟฟ้า ทำงานโดยได้รับความร้อนจากแท่งอิเล็กโทรด 3 แท่ง อิเล็กโทรดถูกปล่อยกระแสไฟฟ้าลงไปเพื่อทำการหลอมเศษวัสดุ และเหล็กกล้า

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปเตาอาร์คไฟฟ้าใช้สำหรับการเหล็กกล้าคุณภาพสูง

วิดีโอเตาอาร์คไฟฟ้า 

เตาอาร์คไฟฟ้า (EAF) มีความแตกต่างกับเตาออกซิเจนพื้นฐาน อยู่ 3 ประการดังนี้

Ø เตาชนิดนี้ใช้ไฟฟ้าในการหลอมเหล็ก ส่วนเตาออกซิเจนพื้นฐานใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิงในการเผาไหม้ ในการหลอมเหล็กให้ละลาย

Ø สามารถควบคุมคุณภาพของเหล็กกล้าได้แม่นยำ และดีกว่า ซึ่งต่างจากการใช้เตาหลอมชนิดอื่น

Ø ใช้หลอมเหล็กกล้าคุณภาพสูง เหล็กกล้าลักษณะพิเศษต่าง ๆ เช่น เหล็กกล้าไร้สนิม, เหล็กกล้าเครื่องมือ และเหล็กกล้าผสมสูง (High-alloy steel)

รูปเตาอาร์คไฟฟ้ามีลักษณะคล้ายกาชงชา

ลักษณะของเตานี้จะมีลักษณะคล้ายกับกาชงชา (Teakettle) มีท่อปล่อยเหล็กหลอมออกมาทางหนึ่ง มีลักษณะเป็นท่อกลม ตัวเตาถูกปิดล็อกอย่างแน่นหนา หลังคาเตาสามารถหมุนเหวี่ยงออกทางด้านข้าง หรือยกขึ้นได้ เพื่อนำเหล็กดิบใส่ลงไปในเตาหลอม

รูปเตาอาร์คไฟฟ้ากำลังทำการเปิดหลังคาเพื่อป้อนเหล็กดิบเข้าเตา

ด้านนอกเตาถูกหุ้มด้วยเหล็กกล้า และส่วนด้านในมีการเรียงด้วย อิฐทนไฟ (Heat-resistant refractory brick) ภายในเตามี แท่งอิเล็กโทรด (Electrodes) นำไฟฟ้าอยู่ 3 แท่งที่ถูกสอดลงมาทางด้านบนเตา

รูปแท่งอิเล็กโทรดที่ใช้ในการหลอมเหล็กของเตาอาร์คไฟฟ้า

ขนาดของแท่งอิเล็กโทรด มีขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 5 เซนติเมตร(2 นิ้ว) และยาวประมาณ 60 เซนติเมตร (24 นิ้ว) ตามขนาดของเตา แท่งอิเล็กโทรดเหล่านี้ถูกใช้ในการจุดไฟหลอมให้กับโลหะที่อยู่ภายใน

รูปแท่งอิเล็กโทรดที่ใช้กับเตาอาร์คไฟฟ้า

รูปแอนิเมชันของเตาอาร์คไฟฟ้า

รูปแบบมองด้านข้าง และด้านบนของเตาอาร์คไฟฟ้า

      เตาหลอมอาร์คไฟฟ้า มีข้อดีมากกว่าเตาออกซิเจนพื้นฐาน การควบคุมของเตาอาร์คไฟฟ้าสามารถควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำกว่า เพราะว่าใช้ไฟฟ้าเข้าไปควบคุม แทนที่จะใช้การไหลของแก๊ส

ยิ่งไปกว่านั้นเตาออกซิเจนในตอนแรกภายในเตาไม่มีอากาศ ดังนั้นมีการควบคุมออกซิเจนป้อนเข้าเตาก่อนที่จะเผาไหม้

      กระบวนการทำงานของเตาอาร์คไฟฟ้า จะมีต้นทุนที่สูงกว่ากระบวนการของเตาออกซิเจนพื้นฐาน เนื่องจากว่า มันถูกนำไปใช้กับการผลิตเหล็กที่มีคุณภาพสูง ปัจจุบันขนาดของเตาอาร์คไฟฟ้ารุ่นใหม่ ๆ จะมีขนาดเล็กลง ทำให้ราคาถูกลงด้วย เป็นผลให้กระบวนการอาร์คไฟฟ้าที่ผลิตเหล็กคุณภาพสูง  ทำให้กลายเป็นการแข่งขันด้านราคาตลาดของเหล็กล้าคุณภาพสูง กับ เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง

วิดีโอแอนิเมชัน แสดงกระบวนการหลอมเหล็กด้วยเตาอาร์คไฟฟ้า

กระบวนการผลิตเหล็กคุณภาพสูงจากเตาอาร์คไฟฟ้า

      ความแตกต่างที่เห็นได้ชัดของเตาอาร์คไฟฟ้าที่ใช้ในการหลอมเหล็กกล้าก็คือ มันมีการใช้อุปกรณ์ไฟฟ้า นั่นก็คือแท่งอิเล็กโทรดที่อยู่ภายในเตา ก่อนที่จะนำเศษเหล็กลงไปหลอมจะต้องนำมาคัดแยกก่อนเข้าเตาอาร์ค ฯ กระบวนการผลิตจะมีดังนี้

1.  นำเศษโลหะที่ได้จากกระบวนอื่น ๆ มาคัดแยกเกรด เสร็จแล้วก็ป้อนเข้าไปในเตา

2.  ปิดฝาเตาด้านบน แล้วเคลื่อนแท่งอิเล็กโทรดเข้าไปในเตา

รูปเตาอาร์คไฟฟ้า ขณะทำการเปิดฝาเตาและดึงแท่งอิเล็กโทรดออก

3.  การทำงานของแท่งอิเล็กโทรดจะจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 800,000 โวลต์ ไหลผ่านสายเคเบิลขนาดใหญ่ ไฟฟ้าจะกระโดดข้ามจากแท่งอิเล็กโทรดไปที่โลหะกำลังหลอม แล้วข้ามกลับไปที่แท่งอิเล็กโทรดอื่น โดยความร้อนจะเกิดขึ้นจาก ความต้านทานของโลหะที่ถูกปล่อยกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในปริมาณมหาศาล และความร้อนของตัวแท่งอิเล็กโทรดเอง การทำงานของเตาอาร์คไฟฟ้า เป็นอะไรที่น่าตื่นตา ในไม่ช้าไฟฟ้าที่ถูกปล่อยออก มีเสียงดังมาก และแสงจะจ้ามากเหมือนแสงของฟ้าแลบ

วิดีโอแสดงการทำงานของเตาอาร์คไฟฟ้า

4.  การอาร์คจะเกิดที่เตาด้านล่าง จากเหล็กหลอม และเศษเหล็กที่ผสมปนกันอยู่ จะมีแก๊สออกซิเจนพ่นเข้าไปที่เตาในบางเวลาเพื่อเป็นตัวเร่งโหมไฟ เพิ่มความร้อน  

รูปสายเคเบิล และท่อน้ำหล่อเย็นชุดแท่งอิเล็กโทรด

5.  หลังจากเกิดการหลอมตัวของวัสดุแล้ว ก็จะเติมธาตุชนิดอื่น ๆ เข้าไป ธาตุที่ผสมเข้าไปจะทำในตอนท้ายของกระบวนการ (วัฏจักรจะถูกเปลี่ยนจากเหล็กหลอมไปเป็นเหล็กกล้า)

      ถึงแม้ว่าเตาอาร์คไฟฟ้าจะมีการออกแบบให้มีขนาดเล็ก ก็สามารถผลิตเหล็กกล้าจำนวนมากถึง 300 ตันต่อการให้ความร้อน 1 ครั้ง ช่วงเวลาใช้งาน 3-7 ชั่วโมง ในการทำงานในแต่ละครั้ง เมื่อการหลอมเป็นเสร็จสิ้นแล้ว แสล็กจะถูกกำจัดออกไป แล้วเหล็กกล้าจะถูกเทลงไปที่ ที่กระบวยตัก ในที่สุด เหล็กกล้าหลอมจะถูกเคลื่อนที่ไปที่ยังแม่พิมพ์ เพื่อทำเป็นเหล็กอินก็อท

วิดีโอแสดงการแทแยกสแล็กออกจากเหล็กที่หลอมแล้วในเตาอาร์คไฟฟ้า

รูปเหล็กกล้าหลอมถูกเทออกจากเตาอาร์คไฟฟ้าในระหว่างด้านบน เตามีความจุเหล็กหลอมได้ถึง 160 ตัน และสามารถผลิตเหล็กให้มีการหลอมตัวได้ในเวลา 3 ชั่วโมง

วิดีโอแอนิเมทชัน แสดงกระบวนการผลิตเหล็กกล้า

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“การมีชีวิตอยู่นานเท่าใดมิใช่สิ่งสำคัญ

สิ่งสำคัญก็คือ มีชีวิตอยู่อย่างไร”