44 เตาโอเพนฮาร์ท

6.4.3 เตาโอเพนฮาร์ท (Open-Hearth Furnace)

      วิวัฒนาการที่สำคัญของกระบวนการเตาออกซิเจนพื้นฐาน รากฐานการพัฒนาอยู่ที่ กระบวนการผลิตของเตาโอเพนฮาร์ท ซึ่งเป็นวิธีการพื้นฐานของการผลิตเหล็กกล้า เตาโอเพนฮาร์ทนั้น ซึ่งถูกใช้งานมานานมากกว่า 50 ปี จนในวันนี้การนิยมใช้งานก็เริ่มน้อยแทบไม่ได้ใช้แล้ว  จึงมีเตาออกซิเจนพื้นฐาน และเตาอาร์คไฟฟ้าที่เป็นกระบวนการมาตรฐานในปัจจุบันมาแทนที่ ความแตกต่างของกระบวนการผลิตเหล็กกล้า 3 วิธีการ สามารถดูได้ในตารางที่ 6.2

ตารางที่ 6.2 แสดงการเปรียบเทียบกันของกระบวนการผลิตเหล็กกล้า หลัก ๆ 3 กระบวนการ

รูปภาพรวมของเตาโอเพนฮาร์ท

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปเตาโอเพนฮาร์ท

รูปการเทน้ำเหล็กดิบลงไปในเตาโอเพนฮาร์ท

รูปแบบจำลองเตาโอเพนฮาร์ท

รูปเตาโอเพนฮาร์ทขณะกำลังหลอมเหล็ก

รูปกระบวนการหลอมเหล็กของเตาโอเพนฮาร์ท

รูปคนงานที่กำลังทำงานกับเตาโอเพนฮาร์ท

รูปการเทน้ำเหล็กที่หลอมเสร็จแล้วจากเตาโอเพนฮาร์ท

      เตาโอเพนฮาร์ทมองผิวเผินดูคล้ายกับ อ่างล้างมือ (Washbasin) แต่ก็มีบางคนมองดูคล้ายกับรูปหัวใจ (Heart) จึงเรียกว่าเตาโอเพนฮาร์ท (หัวใจเปิด) มีท่อปล่อยเปลวไฟเพื่อเผาไหม้เหล็กในเตา แล้วก็มีท่อปล่อยออกซิเจนเพื่อเพิ่มอุณหภูมิหลอมเหลว มีการป้อนเหล็กดิบ, เศษเหล็ก, หินปูน, เหล็กพิก และแร่เหล็กบางชนิด ป้อนใส่เข้าไปที่หัวใจขนาดยักษ์ ความร้อนภายในเตาถูกทำความร้อนอุณหภูมิสูงถึง 1700 °C (3000 °F) 

      ภายในเตาขณะทำการหลอมเหลวจะเกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรง, การเดือดปะทุของเหล็กหลอมดูน่าตื่นตา จนหลอมเสร็จก็จะได้เหล็กกล้าที่พร้อมที่จะนำไปแปรรูปเป็นเหล็กรูปพรรณ ตามรูปแบบที่ต้องการใช้งาน

      เตาโอเพนฮาร์ท สามารถผลิตเหล็กกล้าได้มากถึง 600 ตันในการให้ความร้อน 1 ครั้ง (หนึ่งรอบการทำงานที่เปลี่ยนเหล็กหลอมไปเป็นเหล็กกล้า) ในโรงงานผลิตเหล็กกล้าที่มีเตาโอเพนฮาร์ทส่วนใหญ่แล้ว จะจำนวนของเตาเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะวางเรียงกันเป็นแถวเป็นแนว กำหนดเส้นทางป้อนน้ำเหล็กดิบ, การทำงานที่เตา และการปล่อยน้ำเหล็กที่หลอมเสร็จแล้วอย่างเป็นชัดเจน การวางเตามักจะวางยกขึ้นเหนือพื้นส่วนมากจะอยู่ที่ชั้นสอง ซึ่งสะดวกในการปล่อยขี้สแล็ก และน้ำเหล็กที่หลอมแล้ว

กระบวนการโอเพนฮาร์ท

      ก๊าซธรรมชาตินิยมนำมาให้ความร้อนแก่เตาโอเพนฮาร์ท จะถูกผสมกับอากาศ เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงทำความร้อนเตา แต่ก็มีบ้างที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง, น้ำมันดิน(Tar) หรือแก๊สจากถ่านโค้ก ในกระบวนการวัฏจักรให้ความร้อนครั้งหนึ่งจะใช้เวลาถึง 10 ชั่วโมง เพื่อที่จะเกิดปฏิกิริยาหลอมละลาย ภายในเตาจะมีท่อปล่อยออกซิเจนเพื่อเพิ่มความร้อนให้แก่เตาในการหลอมโลหะ การไหลของแก๊สออกซิเจนจะพุ่งไปโดยตรงที่บริเวณการเผาไหม้ ออกซิเจนจะผสมกับเปลวไฟในเตาโอเพนฮาร์ท

รูปส่วนประกอบของเตาโอเพนฮาร์ท

วิดีโอการผลิตเหล็กโดยใช้เตาโอเพนฮาร์ท

      กระบวนการโอเพนฮาร์ทดูได้ในรูป และวิดีโอด้านบน หลังจากที่แก๊สได้เผาไหม้แล้วจะไหลผ่านห้องใจกลางของเผาไหม้ของเตาโอเพนฮาร์ท เหนือวัตถุที่กำลังหลอม แก๊สเผาไหม้จะถูกสะสมความร้อนเพื่อใช้ในการหลอมโลหะ ที่ห้องที่มีอิฐทนไฟเรียงกันอย่างซับซ้อนที่เรียกกันว่า หอตรวจสอบ (Checker Chamber) อยู่ที่ปลายทั้งสองฝั่งของเตา โดยแก๊สจะต้องวิ่งผ่านหอตรวจสอบนี้เพื่อสะสมความร้อนก่อนวิ่งเข้าไปหลอมโลหะ จะมีอุณหภูมิถึง 1650°C (3000°F) การปล่อยให้แก๊สร้อนวิ่งผ่านเตาด้านหนึ่งจะใช้เวลาประมาณ 15 – 20 นาที จากนั้นก็จะมีการสลับการด้านปล่อยแก๊สไปอีกปลายด้านหนึ่งของเตา ในการสลับการด้านการปล่อยแก๊สร้อนนี้ก็เพื่อ ไม่ให้หอตรวจสอบทำงานด้านเดียวหนักเกินไป, เพิ่มประสิทธิภาพของเตา และช่วยลดมลพิษที่สะสมที่จะถูกปล่อยออกมาจากเตาหลอม การทำงานของหอตรวจสอบจะมีการสลับการทำงานกันทุก ๆ 15 – 20 นาที

      การเติมเหล็กหลอมเพิ่มเข้าไปในเตาโอเพนฮาร์ท จะกระทำได้ก็ต่อเมื่อ เหล็กที่ป้อนก่อนหน้านี้เป็นของเหลวแล้ว เหล็กที่ถูกหลอมแล้วจะถูกเทลงท่อออกสู่ถังขนาดใหญ่ จากนั้นก็จะทำการเติมธาตุต่าง ๆ ที่จะผสมอยู่ในเหล็กเป็นขั้นตอนสุดท้ายในกระบวนการหลอม

      หลังจากนั้นก็ทำการปล่อยเหล็กที่หลอมเสร็จแล้ว ลงสู่ถัง เหล็กกล้าจะไหลผ่านไปตามราง ในระหว่างที่ไหลจะเกิดประกายไฟแตกกระเด็นคล้ายกับดอกไม้ไฟ ขี้สแล็กจะลอยอยู่บนถัง และจะถูกตักออกลงไปที่ หม้อเก็บขี้สแล็ก (Slag pot)

รูปการเทเหล็กกล้าที่หลอมเสร็จแล้วลงสู่ถังและที่ด้านบนถังจะมีจะงอยปากเพื่อปล่อยขี้สแล็กลงไปสู่หม้อเก็บขี้สแล็ก

เมื่อได้เหล็กกล้าหลอมแล้ว กระบวนการต่อไปจะนำเหล็กหลอมจากถังไปเทลงสู่ แม่พิมพ์อินก็อท (Ingot molds) จนกระทั่งเย็นตัวลง ซึ่งมันจะมีรูปร่างตามแบบแม่พิมพ์ที่เทลงไป

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“อย่าเก็บอดีตมาทำร้ายตัวเอง แต่จงหัดที่จะเรียนรู้จากมัน”