50 เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า และการควบคุมมลภาวะ (จบบทที่ 6)

6.9.2 เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

รูปเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

รูปเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า 2

      หลังจากในช่วงปี 2510 ไปแล้ว มีเตาคิวโพล่ามากมายได้ถูกยกเลิกใช้งานในการผลิตเหล็กหล่อ โดยมีการนำเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้ามาแทนที่ สาเหตุที่มีการลดการใช้เตาคิวโพล่าก็เนื่องมาจากปัญหาด้านมลภาวะทางอากาศ จากการเผาไหม้ของถ่านโค๊ก ก่อให้เกิดปัญหาที่เป็นอันตรายต่อสภาพแวดล้อม แนวคิดในการยกเลิก การใช้งานของเตาคิวโพล่าในด้านเศรษฐศาสตร์ มีอยู่ 3 แนวคิด คือ

Ø  การติดตั้งอุปกรณ์ทำความสะอาดเพื่อลดมลภาวะที่ปล่อยออกมาจากปล่องเตามีราคาสูงมาก

Ø  มีตัวเลือกอื่นที่ดีกว่าเตาคิวโพล่า ซึ่งก่อผลต่อมลภาวะทางอากาศน้อยกว่าเพราะไม่ใช้ถ่านโค๊กในการเผาไหม้ แต่ข้อเสียจะมีราคาแพงมากกว่า

Ø  ด้านเงินทุนอาจยังมีไม่เพียงพอที่จะติดตั้งอุปกรณ์ที่ใหม่กว่า

แนวคิดเหล่านี้ยังเป็นสิ่งที่ยากต่อการตัดสินใจของเจ้าของกิจการเพราะต้นทุนสูง แต่ทว่า เรื่องมลภาวะทางอากาศเป็นสิ่งที่อันตรายมาก ๆ ต่อสิ่งแวดล้อม และสิ่งมีชีวิตมากกว่า จึงต้องยอมลงทุนเพื่อหาตัวเลือกใหม่เข้ามาใช้งานทดแทนเตาคิวโพล่า เพราะความจำเป็น

วิดีโอการทำงานของเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

      การเปลี่ยนไปใช้เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า เนื่องจากเชื้อเพลิงที่ใช้กับเตานี้คือ ไฟฟ้า (Electric) ทำให้แทบจะหมดปัญหาเกี่ยวกับมลภาวะที่ก่อให้เกิดเป็นอันตรายไปได้

ส่วนข้อดีของเตาไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่ใช้ในการผลิตเหล็กหล่อมีดังนี้

v เป็นเตาที่มีขนาดเล็ก มีน้ำหนักน้อย

v เตาไฟฟ้าเหนี่ยวนำสามารถผลิตโลหะหลอมได้อย่างรวดเร็ว

v การเกิดออกซิเดชั่น (Oxidation) มีน้อยกว่า เพราะว่ามีการหลอมด้วยความเร็วสูง

v ระหว่างกระบวนการหล่อ เกิดความเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเพียงเล็กน้อย โดยเฉพาะโลหะผสมที่กำลังเดือด

เตาไฟฟ้าเหนี่ยวนำทั่วไปมีขนาดกลม และเล็ก ภายในโดยปกติประกอบด้วย เบ้าหลอม (Crucible) ทำด้วยอิฐ แม็กนีเซีย (Magnesia: แร่ธาตุจากธรรมชาติของแมกนีเซียมออกไซด์ และเซอร์โคเนียม)

รูปอิฐแมกนีเซีย

ผนังเตาทนทานต่ออุณหภูมิที่สูง ด้านนอกของเบ้าหลอมล้อมรอบโดยชั้นของวัสดุทนความร้อน คอยล์ท่อทองแดงที่ใหญ่กระทำหน้าที่เป็นคอยล์ไฟฟ้า และเป็นแหล่งสร้างพลังงานความร้อนจากการเหนี่ยวนำ

รูปแสดงภาคตัดภายในของเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

รูปภาคตัดแอนิเมชันของเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

รูปตัวอย่างคอยล์ขดลวดเหนี่ยวนำ

      การทำงานของเตา จะมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าที่มีความถี่สูงวิ่งไปยังขดลวด หรือคอยล์ทองแดงขนาดใหญ่ คอยล์จะทำหน้าที่เป็นคอยล์ขดลวดปฐมภูมิเหมือนกับ หม้อแปลงไฟฟ้า (Transformer) ส่วนขดลวดทุติยภูมิจะถูกฝังอยู่ในส่วนเปลือกเบ้าหลอมเพื่อสร้างความร้อนขึ้นจากการเหนี่ยวนำ

รูปภายในเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้าแสดงคอยล์เหนี่ยวนำ

รูปภายในเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

      เหล็กดิบที่อยู่ในเตา เป็นโหลดสร้างความต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า ดั้งนั้น ความร้อนจึงเพิ่มสูงขึ้น จากการเกิดกระแสเหนี่ยวนำไฟฟ้าในขณะกำลังผลิตโลหะหลอม ทำให้โลหะเกิดการหลอมอย่างรวดเร็ว และเงียบ

      ในอุตสาหกรรมผลิตเหล็กหล่อ เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้าควรจะมีมากกว่าสองเตาขึ้นไป เตาหนึ่งกำลังทำการหลอม ขณะอีกเตาหนึ่งจะเทน้ำเหล็กออก ซึ่งจะเกิดความต่อเนื่องในการผลิตเหล็กหล่อ นอกจากนี้การที่มีหลายเตา ยังสามารถให้เตาอื่นหยุดเพื่อทำความสะอาด หรือทำการซ่อมแซมตัวเตาได้

วิดีโอเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้าขนาดเล็กที่ใช้ในห้องวิจัยทางโลหะ

วิดีโอแสดงการหล่อด้วยเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้า

6.10 การควบคุมมลภาวะ (Pollution control)

รูปมลภาวะทางอากาศ และแหล่งน้ำ

รูปการปล่อยของเสียออกสู่สภาพแวดล้อม

      เมื่อมีการถลุงเหล็ก มีการเผาไหม้เพื่อหลอมเหล็ก แน่นอนย่อมมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ไม่ว่าจะเป็นมลภาวะทางอากาศ และน้ำ

      มลภาวะทางอากาศจะมีฝุ่นควันถูกปล่อยออกมา อีกทั้งยังมีสารพิษที่ถูกปล่อยออกมาอีกด้วย การแก้ไขก็โดยการควบคุมปริมาณฝุ่น ติดตั้งอุปกรณ์สร้างไฟฟ้าสถิตเพื่อดักกรองฝุ่นควันก่อนที่จะออกไปสู่ภายนอก และมีการทำความสะอาดปล่องควันเป็นประจำ

รูปควันที่ปล่อยออกจากปล่องหนึ่งในมลพิษทางอากาศ

รูปมลพิษทางอากาศ

รูปมลพิษทางอากาศปกคลุมเหนือเมืองที่อยู่อาศัย

รูปผังอุปกรณ์ดักฝุ่นควันก่อนปล่อยสู่ภายนอก

รูปอุปกรณ์ดักฝุ่นควัน

รูปอุปกรณ์ควบคุมมลพิษทางอากาศ

      ส่วนมลภาวะทางน้ำถ้าบำบัดไม่ดี ก็มีการปล่อยของเสียที่กำจัดไม่หมดลงสู่แหล่งน้ำ อาจมีคราบน้ำมัน สิ่งปนเปื้อนที่เป็นของแข็ง รวมไปถึงของแข็งที่สามารถละลายได้ในน้ำ การแก้ไข จะต้องมีการบำบัดคืนสภาพน้ำภายในโรงงานก่อนที่จะปล่อยออกสู่แหล่งน้ำภายนอก หรือสามารถนำน้ำนั้นมาใช้งานใหม่ ซึ่งจะเป็นระบบวงจรน้ำปิด (Closed circuit water systems)   

รูปการปล่อยน้ำเสียลงแหล่งน้ำธรรมชาติ

รูปผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการปล่อยน้ำเสียลงสู่ธรรมชาติ

รูปผลจากการปล่อยน้ำเสียลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ

รูปการบำบัดน้ำเสียก่อนปล่อยสู่แหล่งน้ำธรรมชาติ

รูปบ่อบำบัดน้ำเสีย

รูปการบำบัดน้ำเสีย

จบบทที่ 6 ครั้งหน้าจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างผลึกของโลหะ

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“หากเราเปิดประตูออกไป แล้วมองเห็นทางเดิน

แต่เราไม่ได้ก้าวต่อ..แล้วเราจะรู้ได้ยังไงว่าเส้นทางนั้นมันสิ้นสุดตรงไหน”