ความแตกต่างระหว่าง เหล็กดิบและเหล็กกล้า

ทุกวันนี้ คนเรามีความเกี่ยวข้องกับเหล็กอยู่ตลอดเวลา แต่หลายท่านก็ยังคงไม่ทราบ ความแตกต่างระหว่างเหล็กดิบและเหล็กกล้า ดังนั้น เราจึงได้หาคำจำกัดความที่จะ ทำให้ทุกท่านรู้จักเหล็กกันมากขึ้น

เหล็กดิบ (Pig Iron)

เหล็กดิบ (Pig iron)
เหล็กดิบเป็นผลผลิต ที่ได้มาจากเตาสูง หรือเรียกว่า เตาบลาสต์เฟอร์เนซ (Blast Furnace) โดยการถลุงสินแร่เหล็ก ซึ่งความร้อนที่ใช้ในการถลุงนั้นได้มาจากการ เผาไหม้ของถ่านโค้ก (Coke) โดยมีลมร้อนเป็นสิ่งที่ช่วยในการเผาไหม้ เพื่อให้ได้ อุณหภูมิที่สูงยิ่งขึ้น โดยให้ความร้อนได้สูงถึง 3000 °F หรือประมาณ 1649 °C ซึ่งในระดับอุณหภูมิดังกล่าวนี้ สามารถหลอมละลายสินแร่ต่าง ๆ ได้

สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งก็คือ ในกระบวนการหลอมละลายสินแร่เหล็กด้วยเตาสูงนั้น จะมีสิ่งสกปรกเกิดขึ้น หรือเรียกกันว่า สแลก (Slag) ซึ่งเราต้องกำจัดออกจากน้ำโลหะ ก่อนนำโลหะนั้นไปเทลงแบบหล่อเหล็ก เพื่อให้ได้เป็นเหล็กดิบออกมา สำหรับวัตถุดิบ ที่ใช้ถลุงเหล็กดิบนั้น ได้แก่ สินแร่เหล็ก หินปูน ถ่านโค้ก และเหล็กใช้ซ้ำ

เหล็กกล้า (Steel)

เหล็กกล้า (Steel)
เหล็กดิบที่ได้จากเตาถลุงนั้นจะมีปริมาณของธาตุมลทินอยู่เป็นจำนวนมาก ซึ่งจะมี ความเปราะ และไม่สามารถจะนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้ โดยจะต้องนำมาผ่านกระบวนการที่สำคัญอีกครั้งหนึ่ง เพื่อที่จะลดปริมาณของธาตุมลทินลง และเพื่อให้ได้ ส่วนผสมตามต้องการ ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เราเรียกว่า การรีไฟน์ (Refining) ซึ่งการรีไฟน์เหล็กก็คือ การผลิตเหล็กกล้านั่นเอง

ดังนั้น เหล็กกล้า ก็คือ เหล็กเจือคาร์บอนสูงสุดไม่เกินร้อยละ 1.7 สามารถทุบขึ้นรูปได้ ที่อุณหภูมิระหว่าง800 - 1000 องศาเซลเซียส โดยไม่ต้องผ่านกรรมวิธีอื่นใดอีก

การผลิตเหล็กและเหล็กกล้า

การผลิตเหล็กและเหล็กกล้าประกอบด้วยขั้นตอนดังนี้
1. การแต่งแร่และการถลุง
2. การหลอมและการปรุงส่วนผสม
3. การหล่อ
4. การแปรรูป เช่น การรีด การตีขึ้นรูป

การขึ้นรูปโหละ

ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านขั้นตอนที่ 4 แล้ว สามารถนำไปผ่านขบวนต่างๆ ของอุตสาหกรรมต่อเนื่อง เพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายตามประเภทของการใช้งาน เช่น วัสดุก่อสร้าง ท่อ คอนเทนเนอร์ ถังความดัน ชิ้นส่วนยานยนต์ ไฟฟ้าและเครื่องจักรกล เป็นต้น

ในประเทศไทย การผลิตเหล็กและเหล็กกล้าจะเริ่มจากขั้นกลาง คือ การหลอมและการหล่อ

1. การแต่งแร่และการถลุง

การแต่งแร่ คือ การแปรสภาพสินแร่ให้ได้ขนาดและคุณสมบัติที่เหมาะสมต่อการถลุง เช่น การบดแร่ให้ละเอียดเพื่อแยกเหล็กจากมลทินแล้ว อาจแยกโดยอาศัยความถ่วงเฉพาะที่ต่างกัน (Float) หรือใช้การแยกด้วยแม่เหล็ก (Magnetic separation) ซึ่งแร่ที่ได้จะละเอียดเกินไป ต้องทำให้เป็นก้อน (Agglomeration) ก่อนป้อนเข้าเตาถลุง

การถลุงเหล็ก คือ การแปรสภาพแร่เหล็กให้มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น (%เหล็กเพิ่มขึ้น) โดยการขจัดสิ่งเจือปนต่างๆ ออกจากแร่เหล็ก

2. การหลอมและการปรุงส่วนผสม

การหลอมเหล็ก คือ การให้ความร้อนแก่ เหล็กถลุง (Pig iron) เหล็กพรุน หรือเศษเหล็ก ทำให้เหล็กหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง (ประมาณ 1600 °C)

สำหรับการผลิตเหล็กกล้า ในขั้นตอนการหลอมนี้ จะมีการปรับปรุงส่วนผสมทางเคมีของเหล็กโดยการทำออกซิเดชั่นเพื่อลดปริมาณคาร์บอนและฟอสฟอรัส การเติมสารประกอบต่างๆ เพื่อลดปริมาณสารเจือปนและทำให้ผลิตภัณฑ์เหล็กมีคุณสมบัติตามที่ต้องการ .ในขั้นตอนนี้ สิ่งเจือปนซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารประกอบออกไซด์ ซิลิเกตของธาตุต่างๆ จะแยกตัวจากน้ำโลหะ ซึ่งเราเรียกสิ่งเจือปนที่แยกออกมานี้ว่า Slag