เรียน ปวช / ปวส เฉพาะวันอาทิตย์ สามารถเรียนจบได้ 12-18 เดือน

ช่างเทคนิคอุตสาหกรรมมาเรียนวิชาวัสดุช่างและโลหะวิทยา

การถลุงเหล็กจากเตาสูง ( blast furnace )

ต้องนำเอาเอาสินแร่เหล็ก + ถ่านโค๊ก + หินปูน+ อากาศ

ใส่ลงไปทางปากเตาแล้วเผาเป่าลมร้อนในการเพิ่มอุณหภูมิเข้าไปในเตา ในแต่ละชั้น จะมีอุณหภูมิ ความร้อนไม่เหมือนกัน ความร้อนที่หลอมละลายในอุณหภูมิที่สูงที่สุดอยู่กลางปล่องเตา ทำให้เหล็กหลอมละลายเป็นน้ำเหล็กไหลออกมาทางท่อ เหล็กที่ได้ออกมาเป็นเหล็กหล่อ และเหล็กเหนียว ที่ผลิตออกมาแล้วเทลงในแบบ จะได้เป็นแท่งเหล็กสี่เหลี่ยม ( ingot ) หลังจากนั้นค่อยนำเอาเหล็กที่ได้ นำไปถลุงต่อตามเตาต่างๆ สำหรับปรับปรุงคุณภาพของเหล็กให้ดีขึ้น เพื่อที่จะผลิตเหล็กออกมาได้ตามสเป๊คที่ต้องการจะนำไปใช้งาน

เตาถลุงเหล็ก ( Blast Furnace )

เตาคิวโปลา ( CUPOLA)

การถลุงเหล็กจากเตาเบสเซมเมอร์ ( Bessemer Furnace )

การถลุงเหล็กจากเตาไฟฟ้า ( ELECTRICAL ARC FURNACE )

ศึกษารายละเอียดได้จากเว็ปไซด์ทางด้านวิชาการมหาวิทยาลัยราชมงคลธัญญบุรี

‎

เตาที่ใช้ในการผลิตเหล็กกล้ามีอยู่ด้วยกัน 2 แบบ คือ1. ผนังเตาแบบกรด (Acid Lining)ผนังเตาแบบกรดนี้ จะใช้วัสดุพวกซิลิกา (SiO2) มาทำผนังเตา ข้อจำกัดของการใช้ผนังเตาแบบ

กรด คือ ผนังเตาจะไม่ทำปฏิกิริยาทางเคมีกับธาตุฟอสฟอรัส ดังนั้นการผลิตเหล็กกล้าโดยใช้ผนังเตาแบบกรดจึงควรใช้กับเหล็กดิบที่มีปริมาณธาตุฟอสฟอรัสผสมอยู่ในเนื้อเหล็กน้อย

2. ผนังเตาแบบต่าง (Basic Lining)

ผนังเตาแบบด่างนี้ จะใช้วัสดุพวกแมกนีไซต์ (MgCo3) มาทำผนังเตา เพราะสามารถทำปฏิกิริยาทางเคมีกับซิลิคอน แมงกานีส กำมะถันและฟอสฟอรัส ที่ผสมอยู่ในเนื้อเหล็กให้กลายเป็นสแลก

การผลิตเหล็กกล้า สามารถแบ่งได้ 2 ลักษณะ คือ

1. การลดปริมาณธาตุคาร์บอน (Reduce Carbon) การนำเหล็กดิบที่ถลุงได้จากเตาสูงซึ่งมีสภาพ

เป็นของเหลวมาลดปริมาณธาตุคาร์บอนที่มีผสมอยู่ในเนื้อให้มีปริมาณน้อยที่สุดหรือให้หมดไป โดยการใช้ผนังเตาให้เหมาะสมและใช้ออกซิเจนทำปฏิกิริยา ซึ่งสามารถทำได้หลายวิธี เช่น

1.1 การผลิตเหล็กกล้าแบบเบสเซเมอร์(Bessemer Process)

การผลิตเหล็กกล้าแบบนี้ประดิษฐ์และตั้งขึ้นได้ โดย Henry Bessemer ในปี ค.ศ.1856 โครงสร้างของเตาจะตั้งอยู่บนแกนซึ่งสามารถเอียงลงและตั้งขึ้นได้ ตัวเตาด้านนอกเป็นเหล็กภายในบุด้วยอิฐทนไฟ จะมีท่อที่ใช้เป่าลมอยู่ที่ก้นเตา การผลิตเหล็กกล้าทำได้โดยการนำน้ำเหล็กดิบ หลอมละลายที่ได้จากการถลุงสินแร่เหล็กในเตาสูง เทลงไปในเตา ธาตุต่าง ๆ ที่มีอยู่ในน้ำเหล็กดิบ เช่น คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส กำมะถัน ฟอสฟอรัส จะทำปฏิกิริยากับผนังเตา กลายเป็นขี้ตะกรัน (Slag)แต่จะยังไม่หมดจึงต้องเป่าลมเข้าไปในทางก้นเตา ก๊าซออกซิเจน (O)ที่มีอยู่ในอากาศจะเข้าไปทำปฏิกิริยากับธาตุคาร์บอนกลายเป็นก๊าซคาร์บอนมานอกไซด์ (CO)ในขณะทำปฏิกิริยานี้ จะสังเกตได้ว่าจะมีเปลวไฟเกิดขึ้นและพุ่งออกมาจากทางปากตา การ

ทำปฏิกิริยานี้ใช้เวลาประมาณจากทางปากตา การทำปฏิกิริยานี้ใช้เวลาประมาณ10 - 15 นาที น้ำเหล็กที่อยู่ภายในเตาจะมีอุณหภูมิประมาณ1,600 องศาเซลเซียส น้ำเหล็กจะมีปริมาณคาร์บอนเหลืออยู่น้อยมาก หรือไม่มีอยู่เลย ถ้าเราต้องการจะผลิตเหล็กกล้าชนิดไหนเราก็จะทำการเติมธาตุหรือโลหะต่าง ๆ ผสมเข้าไปเพื่อทำให้เหล็กกล้านั้นมีคุณสมบัติเหมาะสมที่จะนำไปใช้งานตามความต้องการต่อไป

1.2 การผลิตเหล็กกล้าแบบโทมัส (Thomas Process)

การผลิตเหล็กกล้าแบบโทมัส พัฒนาขึ้นจากนักโลหะวิทยา ชื่อ Thomas เมื่อประมาณ ค.ศ.1950 เตาจะตั้งอยู่บนแกน ซึ่งสามารถเอียงลงและตั้งขั้นได้ ตัวเตาทำจากเหล็กภายในบุด้วยอิฐทนไฟ แมกนีไซต์ (MgCO3) นำน้ำเหล็กดิบหลอมเหลวที่ได้จากการถลุงสินแร่เหล็กในเตาสูง เทลงในเตา ธาตุต่าง ๆ ที่มีในเหล็กหลอมเหลว เช่น คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส ฟอสฟอรัส กำมะถัน บางส่วนจะทำปฏิกิริยากับผนังเตากลายเป็นขี้ตะกรัน (Slag)แต่ยังไม่หมด เราจะเป่าอากาศเข้าไป เพื่อให้ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับธาตุ ต่างๆ ในน้ำเหล็ก โดยเราจะเป่าอากาศเข้าไปในทางด้านบนของเตา ซึ่งจะใช้เวลาประมาณ 10-20 นาที เหล็กดิบที่นำมาผลิตเหล็กกล้าแบบโทมัส โดยทั่วมักจะมีธาตุฟอสฟอรัส (P)มาก

1.3 การผลิตเหล็กกล้าแบบ แอล ดี (L D Process)

การผลิตเหล็กกล้าแบบ L D พัฒนาขึ้นโดย Line และ Donauwitz แห่งประเทศออสเตรียโดยมีหลักการคล้ายกับการทำเหล็กกล้าแบบเบสเซเมอร์ แต่ใช้ออกซิเจนบริสุทธิ์เป่าเข้าไปทำปฏิกิริยากับธาตุต่าง ๆ ในน้ำเหล็กแทนการใช้อากาศธรรมดา เพราะว่าในอากาศธรรมดามีก๊าซไนโตรเจนอยู่ด้วย ถ้าเราเป่าอากาศธรรมดาเข้าไปเสียเวลา และเสียค่าใช้จ่ายโดยเปล่าประโยชน์

1. การนำเหล็กกล้ามาหลอมใหม่ (Return Product)การนำเศษเหล็ก ชิ้นงานเครื่องจักรกลต่างๆ ที่ผลิตขึ้นจากเหล็กกล้าที่ชำรุดหรือหมดสภาพการใช้งานแล้วนำกลับมาหลอมละลายใหม่ ซึ่งการผลิตเหล็กกล้าด้วยวิธีการนี้สามารถทำได้หลายวิธีการ เช่น

2.1 การผลิตเหล็กกล้าแบบโอเพนฮาร์ท (Openheart Procer)

การผลิตเหล็กแบบโอเพนฮาร์ท หรือเรียกว่าการผลิตเหล็กแบบเตากระทะพัฒนาขึ้นโดยซีเมนต์ (Siemens)และมาร์ติน (Martin)ประมาณ ค.ศ. 1860 เตาจะมีลักษณะเหมือนกระทะ เหนือขอบเตาจะมีท่อแก๊สเชื้อเพลิงและท่ออากาศร้อนทั้ง 2 ข้าง ข้าง ละ 2 ท่อ เชื้อเพลิงที่ให้ความร้อนในการหลอมละลายคือ Producer Gas เมื่อเริ่มบรรจุวัตถุดิบเข้าตาแล้ว เตาจะทำงานทีละข้าง Producer Gas เป็นก๊าซที่ได้จากการกลั่นทำลายถ่านหิน และอากาศร้อนจะพ่นออกไปรวมกันบริเวณเหนือวัตถุดิบในเตร ทำให้เกิดการเผาไหม้ขึ้น ความร้อนจะแพร่ไปในเตาเหนือวัตถุดิบ ความร้อนเหล่านี้จะผ่านออกจากเตาไปทางอีกข้างหนึ่งเข้าไปในห้องเผาอากาศ ซึ่งเป็นอิฐที่เรียงสลับกันไว้ อิฐจะดูดเอาความร้อนนั้นไว้ การทำงานจะดำเนินไปเรื่อย ๆ ห้องเผาอากาศจะค่อย ๆ มีอุณหภูมิสูงขึ้นประมาณ 1,000 องศาเซลเซียส จากนั้นก็จะสลับข้างกันเช่นนี้เรื่อย ๆ ไปใช้เวลาประมาณ 4-6 ชั่วโมง วัตถุดิบที่อยู่ภายในเตาจะหลอมละลายเหล็ก เมื่อหลอมละลายเจ้าหน้าที่จะต้องนำมาวิเคราะห์จนระดับของคาร์บอนในเนื้อเหล็กเท่ากับเหล็กกล้าแต่ละชนิด

2.2 การผลิตเหล็กกล้าด้วยเตาไฟฟ้า (Electrical Furnace Process)การผลิตเหล็กกล้าแบบนี้จะใช้เศษเหล็กกล้าที่ได้จากเครื่องจักร เครื่องกลต่าง ๆ ที่หมดสภาพการใช้งานแล้วนำมาบรรจุในเตา จากนั้นจะให้ความร้อนแก่เศษเหล็กกล้าจากประกายไฟฟ้า (Electric Arc) ซึ่งกระโดดจากแท่งคาร์บอน (electrodes)ไปยังเศษเหล็กซึ่งจะค่อย ๆ มีความร้อนเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนหลอมละลายเป็นน้ำ โลหะหินปูน (Limestone) จะรวมตัวกับสิ่งที่เจือปนต่าง ๆ ในน้ำเหล็ก เป็นขี้ตะกรัน ลอยอยุ่ข้างบนน้ำโลหะ เตาไฟฟ้าให้ความร้อนได้รวดเร็ว ทำให้ผลิตเหล็กกล้าได้เร็วกว่าการผลิตด้วยวิธีอื่น ๆ และให้อุณหภูมิสูงกว่าเตาชนิดอื่น สามารถใช้หลอมเหล็กกล้าผสมที่มีจุดหลอมเหลวสูง ๆ เช่น เหล็กกล้าผสมทังสเตน เหล็กกล้าผสมโมลิบดีนัม หรือเหล็กเหนียวหล่อ (Cast Steel) ได้ดี

2.3 การผลิตเหล็กกล้าแบบสุญญากาศ (Vacuum Furnace)การผลิตเหล็กกล้าด้วยเตาสุญญากาศ มีลักษณะการทำงานคล้ายกับการผลิตเหล็กกล้าด้วยเตาไฟฟ้า เพียงแต่เตาชนิดนี้จะปิดเตามิดชิด และในขณะทำการหลอมเหลวโลหะจะปั๊มอากาศที่อยู่ในเตาออก ภายในเตาจะมีลักษณะเป็นสุญญากาศ เหล็กจากขบวนการนี้จะไม่มีโอกาสสัมผัสกับออกซิเจน ไนโตรเจน ในอากาศเลย ทำให้เหล็กที่ได้มีโครงสร้างเม็ดเกรนละเอียดมาก การผลิตเหล็กกล้าแบบนี้เหมาะสำหรับใช้ผลิตเหล็กกล้าที่ต้องการคุณภาพสูง หรือผลิตโลหะบางชนิดที่ในขณะหลอมเหลวถ้าทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ จะทำให้เกิดความเสียหายขึ้นได้ เหล็กกล้าที่ผลิตได้จากกรรมวิธีนี้นำไปสร้างชิ้นส่วน อุปกรณ์ที่ต้องรับแรงอัดสูง ๆ หรือชิ้นงานที่ต้องใช้เหล็กที่มีความพิเศษมาก ๆ เช่น โครงสร้างเครื่องยนต์แก๊สเทอร์ไบ

เตากระทะ ( OpenHeart Furnace )