49 การผลิตเหล็กหล่อด้วยเตาคิวโพล่า

6.9 การผลิตเหล็กหล่อ

      เหล็กหล่อ (Cast iron) มีกระบวนการผลิตโดยเปลี่ยนเหล็กดิบที่ได้จากเตาบลาสต์ ผ่านเตาหลอมเหล็กก็คือเตาคิวโพล่า หรือเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า จนกลายมาเป็นเหล็กหล่อ

   ส่วนวัสดุที่นำมาใช้ในกระบวนการนี้ก็คือ เหล็กดิบ, เศษเหล็กหรือเหล็กกล้า, หินปูน และเชื้อเพลิง ข้อดีของเหล็กหล่อมีดังนี้

o  เหล็กหล่อสามารถนำไปหล่อขึ้นรูป ชิ้นงานที่มีรูปร่างยุ่งยากซับซ้อน ให้ทำได้ง่าย ทั้งนี้ก็เพราะเหล็กถูกหลอมจนเป็นของเหลว และเทลงสู่แม่พิมพ์ ซึ่งแตกต่างจากเหล็กกล้าที่ออกมาเป็นรูปร่างโดยการรีดขึ้นรูป

o  เหล็กหล่อจะมีราคาสูงกว่าเหล็กกล้าเล็กน้อย เพราะต้องทำแม่พิมพ์หล่อ จุดคุ้มทุนของเหล็กหล่อจะอยู่ที่การผลิตเป็นจำนวนมาก ทำให้ต้นทุนการผลิตไม่ค่อยมีความแตกต่างกันเท่าไหร่นัก

o  เหล็กหล่อมีความสามารถในการการซึมซับแรงสั่นสะเทือนสูงกว่า จึงเหมาะนำมาใช้ทำโครงสร้างเครื่องจักรกล และชิ้นส่วนอุปกรณ์ขนาดใหญ่ ที่ทำหน้าที่เป็นส่วนรองรับแรงกระทำ หรือน้ำหนัก  

ดังนั้น ชิ้นงานส่วนมากที่ทำจากเหล็กหล่อมักจะมีขนาดใหญ่ และหนา เมื่อเปรียบเทียบชิ้นส่วนเครื่องกลที่ทำมาจากเหล็กกล้า ดูที่รูป

รูปเสื้อสูบเครื่องยนต์ ทำมาจากเหล็กหล่อ

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

6.9.1 เตาคิวโพล่า

      เตาคิวโพล่าถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กหล่อ หลายสิบปีมาแล้ว เหล็กหล่อก่อนปี พ.ศ. 2510 แทบทั้งหมดถูกผลิตขึ้นมาจากเตาคิวโพล่า

รูปเตาคิวโพล่าขนาดเล็ก

รูปเตาคิวโพล่า 2

รูปแสดงภาพตัดภายในของเตาคิวโพล่า

วิดีโอแสดงการทำงานอย่างคร่าว ๆ ของเตาคิวโพล่าในอุตสาหกรรม

รูปเตาคิวโพล่าในโรงงานอุตสาหกรรมถลุงเหล็ก

รูปภาคตัดของเตาคิวโพล่า

      เตาคิวโพล่ามีลักษณะเป็นทรงกระบอกกลม และสูง ดูผิวเผินคล้ายกับเตาบลาสต์ขนาดเล็ก มีความสูงประมาณ 1 เมตร ไปจนถึง 10 เมตร เส้นผ่านศูนย์กลางภายในประมาณ 0.5 เมตร ไปจนถึง 4 เมตร เปลือกนอกทำมาจากเหล็กกล้า ส่วนผนังภายในก่อด้วยอิฐทนไฟ ป้อนใส่เหล็ก และวัสดุที่จะหลอมทางปล่องด้านบน ดูที่รูป

รูปการเติมวัสดุเพื่อทำการหลอมลงด้านบนของปล่องเตาคิวโพล่า

ที่ด้านล่างเตา มีอยู่ 2 ท่อปล่อยที่ยื่นออกมา ท่อปล่อยอันล่างสุดไว้ปล่อยน้ำเหล็กหล่อ ส่วนอีกท่อหนึ่งที่ตั้งสูงกว่าเล็กน้อยไว้ปล่อยขี้สแล็ก

รูปการปล่อยน้ำเหล็กหล่อจากเตาคิวโพล่าลงสู่กระบวยพร้อมที่จะนำไปที่แม่พิมพ์หล่อ

วิดีโอแสดงการหลอมเหล็กด้วยเตาคิวโพล่าขนาดเล็ก

      ถ่านโค๊กมีหน้าที่ให้ให้ความร้อน ถูกเติมเข้าไปเป็นอันดับแรก โดยเติมลงไปทางปากปล่องด้านบน ถ่านโค๊กจะถูกย่อยทำให้เป็นชิ้นเล็ก ๆ ตามด้วย เหล็กดิบ และหินปูนสลับกันไป

      เมื่อทำการจุดไฟเพื่อหลอมเหลวแล้ว ก็จะมีการเร่งความร้อนภายในเตาคิวโพล่า โดยจะใช้อากาศพ่นผ่าน กล่องลม (Wind box) และผ่านไทเยอร์ (Tuyeres) เร่งความร้อนให้เตา

รูปไทเยอร์ที่อยู่ด้านล่างของเตาคิวโพลามีหน้าที่พ่นอากาศใส่ในเตาเพื่อเร่งกระบวนการทำความร้อน

รูปไทเยอร์

      ปกติแล้ว ที่ด้านล่างของเตาจะมีทรายอยู่ อุณหภูมิที่ด้านล่างมีอุณหภูมิถึง 2,040 องศาเซลเซียส (3,700 องศาฟาเรนไฮต์) ทรายจะบรรจุลงไปที่ก้นเตาล่างสุด จากนั้นก็จะมีถ่านโค๊ก โลหะ และหินปูนสลับกันไป ดังรูปด้านล่าง

รูปส่วนประกอบภายในของเตาคิวโพล่าขนาดใหญ่

      หินปูนทำหน้าที่เป็น ฟลักซ์ (Flux) ป้องกันสารมลทิน (เช่น ขี้เถ้าของถ่านโค๊ก, ทราย และสารแปลกปลอมต่าง ๆ) ไม่ให้รวมตัวกับน้ำเหล็ก แล้วถูกแยกตัวออกมาเป็นขี้สแล็ก หินปูนถูกป้อนเข้าสู่เตาคิวโพล่าพร้อมกับเหล็ก และเศษเหล็ก แบบคละเคล้ากันที่ปล่องด้านบนของเตา

วิดีโอแสดงกระบวนการการหล่อชิ้นงานจากเตาคิวโพล่าลงสู่แม่พิมพ์

(กระบวนการหล่อจะไม่ได้กล่าวในที่นี้เพราะเป็นเรื่องของงานผลิตไปแล้ว แต่ถ้ามีโอกาสจะได้กล่าวถึงต่อไป)

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“หลังผ่านปัญหา จะรู้ว่าปัญหานั้นเล็กนิดเดียว”