การวิวัฒนาการของอุตสาหกรรมผลิตและขายเหล็ก

พอมาถึงศตวรรษที่ 15 ก็มีการพัฒนาเป็นเตาเผาแบบปล่องที่ใหญ่ขึ้น และการทำให้กระแสอากาศได้รับการปรับปรุง จนเตาเผามีอุณหภูมิสูงขึ้น จึงเป็นการเริ่มต้นของการผลิตเหล็กดิบในเตาเผาถลุงเหล็กหรือเตาเผาสูง (Blast Furnace) และหลังจากนั้น นีลสันได้ประดิษฐ์การเป่ากระแสอากาศร้อน โดยกระแสอากาศได้รับความร้อนก่อนถูกเป่าเข้าไปในเตาเผาสูง ซึ่งเป็นการเพิ่มจำนวนเหล็กดิบและลดเชื้อเพลิงในศตวรรษที่ 18

จากนั้นค.ศ. 1847 วิลเลียม เคลลี จากฝั่งอเมริกาได้พัฒนากระบวนการถลุงเหล็กในเตาเผาแบบคอนเวอร์เตอร์ โดยการเป่ากระแสอากาศให้ผ่านเหล็กที่หลอม วิธีการนี้จึงเป็นวิธรการที่เริ่มผลิตและขายเหล็กกล้าโดยวิธีสมัยใหม่ มาถึงใน ค.ศ. 1856 กระบวนการเตาเปิดในอังกฤษและพี่น้องมาร์ตินในฝรั่งเศส เป็นกระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่ใช้ทั่วไปในปัจจุบันสำหรับการผลิตเหล็กกล้าธรรมดาคุณภาพดีในปริมาณมาก โดยกระบวนการนี้ประกอบด้วยการกำจัดสารเจือปนโดยการรวมออกซิเจนในเตาเผาแบบสะท้อนความร้อน และนำความร้อนที่ออกจากเตามาใช้อีก

ต่อมาปี ค.ศ. 1878 มีการทดลองด้วยเตาหลอมไฟฟ้าขึ้นโดย เซอร์วิลเลี่ยม ซีเมนส์ ซึ่งเป็นเตาไฟฟ้าสำหรับถลุงสินแร่เหล็กและหลอมเหล็กกล้าก็ได้มีการพัฒนาจนเอามาใช้ในอุตสาหกรรมขายเหล็กอย่างจริงจัง

การผลิตและขายเหล็กในปัจจุบัน ขั้นตอนการผลิตเหล็กในปัจจุบันนั้นเริ่มจาก แร่ ซึ่งตัวแร่นั้นมี บางชนิดคัดกรองเอามาใช้ในอุตสาหกรรมการถลุงแร่เหล็กอยู่หลากหลายชนิด โดยเหล็กดิบจะถลุงในเตาสูงโดยมีวัตถุดิบที่สำคัญเรียกว่า สินแร่เหล็ก (Iron Ore) บางตัวสามารถพบได้ในหลายประเทศทั่วโลก เช่นสินแร่เหล็กเฮมาไตต์ (Hematite) หรือเหล็กออกไซด์ เป็นแร่สีแดง มีเหล็กผสมอยู่ พบมากในเยอรมัน อังกฤษ แคนนาดาและสเปน แมกนิไตต์ เป็นแร่สีดำมีเหล็กผสมอยู่ พบมากในรัสเซีย อเมริกา เยอรมัน และสวีเดน เหล็กไพไรท์ มีเหล็กผสมอยู่ พบในออสเตรเลีย และจีน

สินแร่ต่างๆ ที่เอามาใช้ทำและขายเหล็ก นอกจากเหล็กออกไซต์ ยังมีธาตุอื่นๆ ที่จำเป็นเมื่อเข้าสู่กระบวนการหลอมเหล็ก ความแตกต่างของธาตุนั้นก็จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างเช่นเดียวกัน คาร์บอน เป็นธาตุที่ได้จากถ่านหิน ถ่านโค้ก จุดหลอมเหลวอยู่ที่ 1,420 องศาเซลเซียส โดยคาร์บอนผสมอยู่ในเนื้อเหล็กอยู่ 2 ลักษณะคือสภาวะเหล็กเมื่อคาร์บอนที่เจืออยู่ในเหล็กจะช่วยให้จุดหลอมเหลวต่ำลง แต่หากมีมากก็จะทำให้เหล็กแข็งแต่เปราะ

แมงกานีส ทำจากหินสีน้ำตาล จุดหลอมเหลวอยู่ที่ 1,260 องศาเซลเซียส แมงกานิสไดออกไซต์มีสีแดง แข็ง และเปราะ ใช้เป็นสารดูดออกซิเจนออกจากน้ำเหล็ก จะรวมตัวกับกำมะถันและช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลไลกับเหล็กหล่อ

กำมะถัน เป็นอโลหะก้อนสีเหลืองเกิดในธรรมชาติ จุดหลอมเหลวอยู่ที่ 113 องศาเซลเซียส ถ้ามีมากเกินพิกัดในเนื้อเหล็กจะทำให้หักเปราะง่าย  ใช้งานในอุณหภูมิสูงไม่ได้ ทำให้เทหล่อลงแบบได้ยาก

ความจริงแล้วมีบริษัทที่รับขุดสินแร่เหล็กออกมาขายโดยเฉพาะ เพื่อนำมาป้อนเข้าสู่อุตสาหกรรมถลุงเหล็กที่มีหลากหลายกระบวนการ จะเห็นได้ว่ากว่าจะมาเป็นเหล็กที่ใช้เป็นโครงสร้างหรือแม้แต่การประดับตกแต่งอย่างในปัจจุบันที่ขายเหล็กกัน มีกระวนการการพัฒนาและวิวัฒนาการคิดค้นกระบวนการผลิตอยู่มากมายหลายยุคหลายสมัย ทำให้เรารู้กันเลยว่าความจริงแล้วกว่าที่จะได้เหล็กสำเร็จรูปออกมานั้นไม่ใช่เรื่องง่ายอย่างที่คิด

Leave a Reply