ทราบหรือไม่ กว่าจะมาเป็น ‘เหล็ก’ ที่เราใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ต้องผ่านขั้นตอนและกระบวนการผลิตอย่างไรบ้าง เพื่อให้ทุกท่านได้ทำความรู้จักและใช้งานกันอย่างเข้าใจมากขึ้น SMK Steel จึงขอมาอธิบายขั้นตอนและกระบวนการผลิตเหล็กในบทความนี้
การแยกผลิตภัณฑ์เหล็กตามขั้นตอนและกระบวนการผลิต
เพื่อให้การอธิบายขั้นตอนและกระบวนการผลิตสามารถเห็นภาพได้ชัดเจนมากขึ้น จึงขอแยกผลิตภัณฑ์เหล็กตามขั้นตอนและกระบวนการผลิต ดังนี้
1) เหล็กขั้นต้น
ในส่วนของเหล็กขั้นต้นจะเริ่มจากการเป็นสินแร่เหล็ก (วัตถุดิบหลักในการดึงเอาเนื้อเหล็กออกมา) ผ่านขั้นตอนการถลุง ให้เหล็กเอาสินแร่ไปผ่านกระบวนการจนเหล็กเข้มข้นสูงขึ้น ผ่านกระบวนการต่างๆ จนออกมาเป็นเหล็กถลุง (ประกอบไปด้วยคาร์บอนสูง 4.5%) หรือเหล็กพรุน สังเกตได้จากโดยรอบมีรูพรุน (ประกอบไปด้วยคาร์บอนสูง 4.5% เช่นกัน)
2) เหล็กชั้นกลาง
เหล็กขั้นกลางจะเป็นเหล็กที่นำเอาเหล็กชั้นต้น ไม่ว่าจะเหล็กถลุงหรือเหล็กพรุน (รวมถึงเศษเหล็ก) มาผ่านกระบวนการหลอมด้วยความร้อนสูงประมาณ 1600 °C จนเหล็กเกิดการหลอมเหลวกลายเป็นเหล็กกล้าดิบจนมีลักษณะจากของแข็งกลายเป็นของเหลวก่อนจะได้ผลิตภัณฑ์ออกมาในรูปแบบเหล็กแท่งหล่อ และ เหล็กต่อเนื่อง ในรูปแบบของเหล็กแท่งเล็ก เหล็กแท่งใหญ่ และเหล็กแท่งแบน ส่วนอีกผลิตภัณฑ์จะเป็นเหล็กกล้าเหลว
ทั้งนี้ หากเกิดสิ่งสกปรกปลอมปนระหว่างการหลอมเหลวจะเรียกว่า สแลก ก็จำเป็นจะต้องรีบกำจัดก่อนเทน้ำเหล็กหลอมเหลวลงสู่แม่พิมพ์แบบหล่อเหล็ก เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์จากเหล็กกล้าดิบออกมามีคุณภาพสูง
3) เหล็กชั้นปลาย
เมื่อได้เหล็กที่ผ่านมาจากกระบวนการกลายเป็นเหล็กขั้นกลางแล้วจะมีการแบ่งผลิตภัณฑ์ที่ได้จากเหล็กชั้นกลางแต่ละประเภท ดังนี้
- เหล็กแท่งเล็ก : ผลิตภัณฑ์เหล็กที่นิยมรีดออกมาก็คือ เหล็กเส้น เหล็กลวด เหล็กเพลาดำ เหล็กโครงสร้างรูปพรรณ(ขนาดเล็ก) ลวดเหล็ก ลวดเหล็กทนแรงดึงสูง เป็นต้น
- เหล็กแท่งใหญ่ : หลังจากผ่านการรีดแล้วจะได้เหล็กโครงสร้างรูปพรรณรีดร้อน เช่น เหล็กฉาก เหล็กรูปรางน้ำ H-Beam I-Beam เหล็กเพลาดำ เป็นต้น
- เหล็กแท่งแบน : เมื่อผ่านการรีดร้อนแล้วจะได้เหล็กแผ่นรีดร้อน สามารถตัดสินใจได้ว่าจะนำไปใช้ทำอะไรต่อไป เช่น ขึ้นรูปเย็นเป็นเหล็กเส้น ขึ้นรูปแล้วนำไปเชื่อมเป็นท่อ ขึ้นรูปเย็นแล้วเคลือบเป็นเหล็กแผ่น เป็นต้น
- เหล็กกล้าเหลว : หลังจากผ่านการหล่อแล้วจะได้เหล็กกล้าหล่อรูปพรรณ
4) ผลิตภัณฑ์ต่อเนื่อง
ในส่วนของผลิตภัณฑ์ต่อเนื่องจะไม่ใช่ขั้นตอนหรือกระบวนการผลิตเหล็ก แต่เป็นการที่อุตสาหกรรมต่างๆ นำผลิตภัณฑ์เหล็กชั้นปลายไปใช้ประโยชน์สร้างผลิตภัณฑ์ต่อเนื่อง เช่น งานก่อสร้าง ชิ้นส่วนยานยนต์ เครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เฟอร์นิเจอร์ บรรจุภัณฑ์ เป็นต้น
สรุปขั้นตอนและกระบวนการผลิตเหล็ก
หลังจากเห็นภาพรวมผลิตภัณฑ์เหล็กในแต่ละกระบวนการผลิตแล้ว SMK Steel จะขอมาสรุปเพิ่มเติมในส่วนของขั้นตอนและกระบวนการผลิตเหล็ก ทั้ง 6 ขั้นตอน ดังนี้
1) เตรียมวัตถุดิบ
ขั้นตอนแรกที่ขาดไม่ได้คือ การเตรียมวัตถุดิบอย่าง ‘สินแร่เหล็ก’ จากสินแร่ที่มีค่ามากที่สุด (มีเปอร์เซ็นต์ของเหล็กเป็นองค์ประกอบที่สูงมาก) นั่นก็คือ แร่ฮีมาไทต์ และแร่ทาโคไนต์ เพื่อนำไปแปรสภาพให้เป็นเหล็กกล้า ด้วยการถลุง
2) แต่งแร่และนำไปถลุง
หลังจากเตรียมวัตถุดิบ เพื่อจะนำไปผลิตเหล็กแล้วก็เริ่มเข้าสู่กระบวนการผลิต ด้วยการแต่งแร่ให้มีคุณสมบัติทางเคมีเหมาะสมแก่การนำเข้าขั้นตอนการถลุงเหล็กแยกเหล็กออกจากสิ่งเจือปนตามธรรมชาติคัดเฉพาะเหล็กให้มีเปอร์เซ็นต์ในส่วนของเหล็กเข้มข้นสูงขึ้น ผ่าน 2 วิธี ได้แก่ การพ่นลมในเตาปล่องสูง และการลดออกซิเจน ด้วยการใช้ก๊าซมีเทนทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงให้เกิดความร้อนสูงและลดออกซิเจนลงในที่สุด
3) หลอมเหล็ก
เมื่อได้เหล็กถลุงหรือเหล็กพรุน (รวมถึงเศษเหล็กหลังจากการถลุง) มาแล้วเรียบร้อยก็จะเริ่มเข้าสู่กระบวนการหลอมเหล็กห้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงประมาณ 1600 °C จนเหล็กเกิดการหลอมเหลวให้เหล็กเกิดการออกซิเดชั่นจนลดปริมาณคาร์บอนและฟอสฟอรัสลง ก่อนจะปรับปรุงองค์ประกอบทางเคมี
4) ปรับปรุงองค์ประกอบทางเคมีของเหล็ก
ด้วยความที่ระหว่างการหลอมมักจะเกิดการปลอมปนที่แยกตัวออกมา เรียกว่า สแลก เช่น ออกไซด์ ซิลิเกต เป็นต้น จึงต้องแยกสารเจือปนเหล่านี้ออกจากเหล็กให้มีความบริสุทธิ์สูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อความทนทาน อายุการใช้งาน และพื้นผิวสวยงาม
5) การหล่อขึ้นรูปเหล็ก
ในส่วนขั้นตอนของการหล่อขึ้นรูปเหล็กจะเริ่มจากการพิจารณาวิธีหล่อให้เหมาะสมกับผลิตภัณฑ์เหล็กแต่ละประเภทที่สุด เช่น ขนาด รูปร่าง เกรด ราคา จำนวน ชนิดและความเรียบ เป็นต้น โดยวิธีการหล่อขึ้นรูปเหล็กจะนิยมทำ 2 วิธี ได้แก่
- การหล่อเหล็กเป็นแท่งโลหะ (Ingot) : ใช้น้ำเหล็กกล้าหลอมเหลวเทลงบนแบบหล่ออยู่กับที่
- การหล่อแบบต่อเนื่อง (Continuous) : หล่อเหล็กเป็นผลิตภัณฑ์กึ่งสำเร็จรูป โดยการนำน้ำเหล็กหลอมเหลวไหลผ่านแบบหล่อ (Mold) อย่างต่อเนื่องจนแข็งตัว ได้แก่ Billet, Bloom หรือ Slab นำไปแปรรูปต่อง่าย ซึ่งปัจจุบันนิยมวิธีนี้สูงสุด
6) แปรรูปเหล็ก
ขั้นตอนสุดท้ายจะเป็นกระบวนการขึ้นรูปให้ได้ทรงและขนาดตามต้องการก่อนนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ โดยปัจจุบันนิยมทั้งการแปรรูปเหล็กแบบร้อนและการแปรรูปเหล็กแบบเย็น
เมื่อทำความเข้าใจกับผลิตภัณฑ์เหล็กในแต่ละขั้นและกระบวนการผลิตเหล็กเรียบร้อยแล้ว หวังว่า บทความนี้จะช่วยให้ทุกท่านเข้าใจ ‘เหล็ก’ มากขึ้น และมั่นใจได้ว่า SMK Steel จะใส่ใจในการผลิตเหล็กทุกขั้นตอน โดยเฉพาะเหล็กแผ่นที่มีความหนาพิเศษ ซึ่งได้รับการยอมรับในหลากหลายอุตสาหกรรมมาอย่างต่อเนื่อง เพราะเหล็กแผ่นอาจมีทั่วไป แต่เหล็กแผ่นที่มีคุณภาพสูง คุ้มค่าแก่การลงทุน จำเป็นต้องใส่ใจให้มากกว่า ‘คิดถึงเหล็กแผ่น อย่าลืมนึกถึง SMK Steel เท่านั้น!’