เตาถลุงเหล็กดิบ
เตาที่ใช้ถลุงเหล็กดิบได้แก่ เตาสูง (Blast Furnace) มีลักษณะเป็นปล่องสูงเรียวขึ้นไปจนถึงปากปล่อง ตรงกลางเตาจะป่องและค่อย ๆ เรียวลงมายังก้นเตาใช้เปลือกนอกของเตาหุ้มด้วยเหล็กแผ่น ผนังภายในเตาเรียงอิ ฐทนไฟ ภายในผนังเตามีท่อน้ำหล่อเย็นเดินอยู่โดยรอบ เพื่อควบคุมอุณหภูมิของเปลือกเตาขนาดของเตาสูงโดยทั่ว ๆ ไปมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10-12 เมตร ความสูงโดยประมาณ 30 เมตร ทำงานติดต่อกัน 24 ชั่วโมงติดต่อกันในราว 6-10ปี จึงจะมีการหยุดเพื่อซ่อมแซมพวกอิฐทนไฟและส่วนอื่น ๆ
ส่วนประกอบที่สำคัญของเตาสูง
1. ฐานเตา (Foundation) ทำด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก เป็นส่วนที่รองรับน้ำหนักทั้งหมดของเตาและวัตถุที่ใส่เข้าไปในเตา
2. ก้นเตา (Hearth) ก่อด้วยอิฐทนไฟเรียงเป็นชั้น ๆ อิฐทนไปในช่องนี้จะต้องทนความร้อนได้สูง เพราะส่วนนี้เป็นส่วนที่เป็นส่วนรองรับน้ำหนักเหล็กดิบที่หลอมละลายแล้ว ที่บริเวณก้นเตาจะมีรูสำหรับเจาะเอาขี้ตะกรันออก และเหนือรูทั้งสองนี้ขึ้นไปจะเป็นรูสำหรับดูระดับน้ำเหล็กดิบ
3. ส่วนหลอมละลาย (Bosh) เป็นบริเวณที่เกิดปฎิกริยาการเผาไหม้ภายในเตาส่วนนี้เป็นบริเวณที่เกิดความร้อนสูงสุดอิฐทนไฟในช่วงนี้จะต้องเป็นอิฐทนไฟที่ทนความร้อนสูงที่สุด (760 -1600 องศาเซ็นเซียส) ในส่วนนี้จะมีรูลม (Tuyeres) อยู่รอบ ๆ เตามีจำนวนหลายรู ซึ่งเป็นรูที่รับลมร้อนที่มาจากท่อใหญ่อีกที่หนึ่ง
4. ส่วนบนของเตา (Top) เป็นส่วนที่ใช้บรรจุวัตถุดิบต่าง ๆ ลงในเตาส่วนบนของเตานี้จะมีฝาปิดซึ่งมีลักษณะเป็นรูปกรวย 2 ชั้น เพื่อป้องกันไม่ให้แก๊สในเตารั่วออก ขณะบรรจุจะเปิดกรวยชั้นแรกก่อน เมื่อวัตถุดิบผ่านไปกรวยชั้นแรกจะปิดจากนั้นกรวยชั้นที่ 2 จะเปิดวัตถุดิบก็จะตกลงไปในเตา ในส่วนนี้จะมีท่อออกของแก๊สร้อนที่ได้จากการถลุง เพื่อนำไปเป็นเชื้อเพลิงในเตาเผาลม
5. รถลำเลียง (Skip Car ) ใช้ลำเลียงวัตถุดิบลงเตา เช่น ถ่านโค๊ก,หินปูน และสินแร่เหล็ก
6. เตาเผาลม เป็นส่วนที่แยกออกต่างหากจากเตาสูง มีลักษณะเป็นรูปทรงกระบอกสูง ส่วนบนโค้งเป็นรูปครึ่งวงกลม ภายในเรียงด้วยอิฐทนไฟสลับกันเป็นชั้น ๆ หลายแถว แก๊สร้อนจะเข้าทางด้านล่างของอิฐทนไฟทำการเผาอิฐทนไฟให้ร้อนแดง เมื่ออิฐทนไฟร้อนจนได้ที่แล้ว ช่องแก๊สก็จะถูกปิด จากนั้นจะเปิดปั๊มลม ลมจะวิ่งผ่านอิฐทนไฟที่ร้อนนำเอาความร้อนไปด้วย กลายเป็นลมร้อนผ่านเข้าไปในท่อวงแหวนรอบเตาและผ่านเข้ารูเล็กรอบเตาในบริเวณส่วนหลอมละลาย
เตาสูง สำหรับถลุงเหล็กดิบ 1 เตา จะต้องมีเตาเผาลมอยู่ประมาณ 3-4 เตาขึ้นไป เพื่อใช้ในการสับเปลี่ยนหมุนเวียนทำให้เกิดลมร้อนอย่างต่อเนื่อง
การบรรจุวัตถุดิบลงเตา
การบรรจุวัตถุดิบลงเตา จะต้องใส่เป็นชั้น ๆ ตามชนิดของวัตถุดิบ จะใส่ผสมรวมกันไม่ได้ ฃั้นของวัตถุดิบที่ใส่ลงเตา เรียงลำดับจากก้นเตาขึ้นไปถึงส่วนบนของเตามีดังนี้
1. ถ่านโค๊ก ต้องใส่ก่อนเพื่อเป็นเชื้อเพลิง
2 . หินปูน เมื่อได้รับความร้อนก็จะสลายตัวเป็นปูนขาว
3. สินแร่เหล็ก จะต้องผ่านการเตรียมสินแร่เสียก่อน
ผลผลิตที่ได้จากเตาสูง
1. เหล็กดิบ (Pig Iron) เหล็กดิบที่ได้จากเตาสูงนั้นมีอยู่หลายชนิดขึ้นอยู่กับชนิดของสินแร่เหล็กและวัตถุดิบที่ใส่เข้าไปเช่น
1.1 เหล็กดิบสีเทา ( Grey Pig Iron) เป็นเหล็กดิบที่มีซิลิกอนประสมอยู่ซิลิกอนเป็นตัวช่วยแยกคาร์บอนในเหล็กดิบออกมาอยู่ในรูปของกราฟไฟท์ ถ้านำเหล็กดิบสีเมามาหักดูเนื้อ จะเห็นเม็ดเกรดสีเทา นิยมนำเอาไปหลอมเพื่อใช้ผลิตเหล็กหล่อ(Grey Pig Iron) ต่อไป
1.2 เหล็กดิบสีขาว (White Pig Iron) เป็นเหล็กดิบที่มีส่วนประสมของแมงกานีสประสมอยู่ คาร์บอนจะรวมตัวกับเหล็กในรูปของซีเมนไตท์ (Cementite) เมื่อหักดูเนื้อเหล็กจะเห็นเม็ดเกรนสีขาว เหล็กดิบชนิดนี้นิยมนำไปทำเหล็กกล้า
2. ขี้ตะกรัน (Slag) เป็นสิ่งสกปรกที่อยู่ในสินแร่เหล็กซึ่งถูกกำจัดโดยหินปูนขี้ตะกรันที่ได้จากเตาสูง ใช้เป็นส่วนประสมของปูนซีเมนต์
3. แกสร้อน (Hot Gas) แกสที่ได้จากการถลุงเหล็กดิบเป็นแกสเชื้อเพลิงประกอบด้วย คาร์บอนมอนนอกไซด์ และแกสไฮโดรเจน ซึ่งนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงในเตาเผาลม
เหล็กดิบที่ผลิตได้จากเตาสูงมีสารอื่น ๆ ประสมอยู่โดยประมาณดังนี้
คาร์บอน 3-4%
ซิลิกอน 1-3%
กำมะถัน 0.05 - 0.1%
ฟอสฟอรัส 0.1 - 1%
แมงกานีส 1%
|