The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.

วัสดุช่างอุตสาหกรรม

Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search

วัสดุช่างอุตสาหกรรม

วัสดุช่างอุตสาหกรรม

วสั ดุช่างอุตสาหกรรม

รหัสวิชา 2100-1002
ใชส้ าหรบั เรยี นออนไลน์ วิทยาลัยเทคโนโลยีวิศวกรรมบรหิ ารธรุ กิจ

ประจาปีการศึกษา 2563

หนว่ ยท่ี 1
วัสดุและการแบ่งประเภท

หัวข้อเร่ืองและงาน
1.การแบง่ ประเภทของวสั ดุ
2.การทาเหมอื งแร่

สาระสาคญั
เม่อื ใดกต็ ามท่อี งค์กรทางธรุ กจิ มคี วามต้องการท่ีจะผลิตสนิ ค้าใหมข่ นึ้ มาหรือทาการปรบั ปรงุ สนิ คา้ เดมิ ให้ดีขึน้

สง่ิ ทีต่ ้องนามาพิจารณาในการดาเนนิ การ ไดแ้ ก่ ความเปน็ ไปได้ทางเทคนิค และความเป็นไปได้ทางเศรษฐศาสตร์ การ
เลือกวัสดุท่ีจะนามาใช้จะต้องผ่านการพจิ ารณาความเป็นไปได้ทัง้ 2 กรณีดังกลา่ ว การพิจารณาทางเทคนิคเป็นการ
พิจารณาเลือกวัสดุให้เหมาะกับสภาพการใช้งานท่ีกาหนด ส่วนการพิจารณาทางเศรษฐศาสตร์เป็นการพิจารณา
เกี่ยวกบั ต้นทุนของวัสดุ วสั ดุบางชนิดท่ีทาการเลือกมาใช้มีความเหมาะสมในการใช้งานได้ตรงตามที่กาหนด แต่มี
ราคาแพงซึ่งเป็นการไม่คุ้มคา่ ในเชงิ ของการทาธุรกิจ ดังนนั้ ในการเลือกวสั ดจุ ึงตอ้ งคานึงถึงความเป็นไปไดท้ ั้ง 2 กรณี
ชนิดของวัสดใุ นงานอุตสาหกรรม
1. กล่มุ ทเ่ี ปน็ โลหะ

1.1. โลหะประเภทเหลก็
1.2. โลหะประเภทไมใ่ ช่เหล็ก
2. กล่มุ ทเ่ี ปน็ อโลหะ
2.1. สารสงั เคราะห์
2.2. สารธรรมชาติ
กลุ่มท่เี ป็นโลหะ
โลหะ หมายถึง วัสดุท่ีได้จากการถลุงสนิ แร่ตา่ ง ๆ โลหะทใ่ี ช้กันอย่างแพร่หลายในงานอตุ สาหกรรม ได้แก่
เหลก็ อลูมิเนียม ทองแดง ทองเหลอื ง ทองคา เงิน ดบี กุ สังกะสี เป็นต้น
โลหะ คอื วสั ดุท่ไี ด้จากการถลุงจากสินแรต่ า่ ง ๆ ท่เี กดิ โดยธรรมชาติ มีการจดั เรยี งตวั ของอะตอมเป็นระเบยี บ
กวา่ อโลหะ

คุณสมบตั ิของโลหะ

1. เปน็ ตัวนาไฟฟา้ ไดด้ ี 6. สามารถทนต่อการทบุ ตี หรือการยดื ขึน้ รปู ได้

2. เปน็ ตวั นาความร้อนได้ดี 7. เคาะเสยี งดงั กงั วาน

3. มคี วามเหนียวและแขง็ แรงสงู 8. คงทนถาวรไมผ่ ุพงั ง่าย

4. มอี ุณหภูมปิ กตเิ ป็นของแขง็ 9. มคี วามถว่ งจาเพาะสูง

5. มจี ดุ หลอมละลายสงู 10. มีผวิ เปน็ มนั วาว ภายหลงั การตกแตง่

โลหะแบง่ เป็น 2 ประเภท

1. โลหะประเภทเหล็ก (Ferrous Metal) หมายถึง โลหะท่ีมีเหล็กเป็นส่วนประกอบอยู่ ได้แก่ เหล็กหล่อ

เหลก็ กล้า เหล็กประสม เหล็กเหนยี ว

2. โลหะประเภทไม่ใช่เหล็ก (Non – Ferrous Metal) หมายถึง โลหะที่ไม่มีเหล็กเป็นส่วนประกอบอยู่ เช่น

อะลูมิเนียม ทองแดง สังกะสี ตะกั่ว ดีบุก เป็นต้น โลหะท่ีไม่ใช่เหล็กยังแบ่งได้เป็น พวกโลหะหนัก และโลหะเบา

นอกจากนยี้ ังมพี วกโลหะประสมและโลหะซนิ เตอร์ เชน่ ทองเหลือง บรอนซ์ เงินเยอรมัน นาค ทองเค โลหะแข็ง เป็น

ตน้

กลมุ่ ทีเ่ ป็นอโลหะ

อโลหะ หมายถึง วัตถทุ ่ีไดจ้ ากธรรมชาติ หรอื ไดจ้ ากการสังเคราะหม์ า วัสดุท่ีไมใ่ ช่โลหะมกั จะมีคุณสมบัติตรงกัน

ขา้ มกบั กล่มุ ทีเ่ ปน็ โลหะ ไดแ้ ก่ ยาง แกว้ พลาสตกิ ไม้ ฯลฯ

อโลหะแบง่ เปน็ 2 ประเภท

1. สารสังเคราะห์ หมายถงึ สารท่เี กิดจากวสั ดุทสี่ ังเคราะห์ หรอื ผลิตขน้ึ ดว้ ยมนุษย์ เชน่ ซีเมนต์ กระดาษ แก้ว

กระเบอ้ื ง พลาสตกิ ฯลฯ

2. สารธรรมชาติ หมายถงึ สารทีเ่ กิดจากสิ่งมชี วี ิตตามธรรมชาติ เช่น หนังสตั ว์ ไม้ ยาง ใยหนิ ฯลฯ

สมบตั ิของอโลหะ

1. เป็นตัวนาไฟฟา้ ไมด่ ี

2. เปน็ ตวั นาความรอ้ นไม่ดี

3. มจี ดุ หลอมละลายต่า

4. ไมท่ นต่อการทบุ ตีหรอื ขนึ้ รปู

5. มผี ิวหยาบไมม่ นั วาว

6. เคาะไม่มีเสียงดงั

7. มคี วามถ่วงจาเพาะตา่

ลักษณะสาคัญของโลหะวสั ดชุ า่ ง
ผิว ผวิ ของโลหะแต่ละชนิดไม่เหมอื นกัน เชน่ เหลก็ กลา้ ผวิ เรยี บ เกรนละเอียด สีเทา เคาะเสยี งดัง เหลก็ หลอ่

ผิวหยาบ เกรนโตหยาบ มีสดี า ขรขุ ระ
ลกั ษณะการเลือกวัสดมุ าใชง้ าน

1. ความหนาแนน่
2. ความแข็งของผิว
3. ความเปราะ
4. ความสามรถในการอัดรีดข้นึ รปู
5. ความแกร่งและความยืดหย่นุ ตัว
การทาเหมอื งแร่
โลหะเป็นวสั ดุท่ถี กู นามาใชม้ ากทส่ี ดุ ในบรรดาวสั ดุทีม่ อี ยทู่ ง้ั หมดโดยโลหะเหลา่ น้นั อยู่ในสินแรช่ นดิ ตา่ ง ๆ ซึ่ง
จะต้องนาสินแรม่ าทาการขจดั สง่ิ เจอื ปนออก และนาไปผา่ นกระบวนการผลติ จนกระท่ังไดว้ สั ดอุ อกมาใช้งาน
สนิ แร่ตา่ ง ๆ จะพบอยูต่ ามพ้นื โลกซ่งึ แบ่งออกได้ 2 ลักษณะ คือ
1. การทาเหมอื งแร่ใต้ดนิ (Underground Mining) ใชใ้ นกรณีทแ่ี หล่งแรอ่ ยูล่ กึ ลงไปใต้พืน้ โลก กรรมวธิ กี ารทา
เหมอื งใตด้ ินจะทาการเจาะโดยอาศยั เพลาเจาะแนวตงั้ เจาะลงไปยังบริเวณทม่ี แี ร่ และจะลาเลียงแร่ที่ไดข้ น้ึ มาโดย
อาศัยรถลาเลยี ง , สายพายลาเลยี ง (Conveyors)
2. การทาเหมืองหลมุ เปิด (Open pit Mining)ใช้ในกรณีท่แี หลง่ แร่อยบู่ ริเวณเปลอื กโลก โดยอาศยั รถตกั ทา
การตกั สนิ แรข่ ้ึนมา

รูปที่ 1 การทาเหมอื งแรห่ ลมุ เปิด

สรปุ เนื้อหา
ชนดิ ของวสั ดใุ นงานอตุ สาหกรรมแบ่งออกไดเ้ ปน็ 2 กลมุ่ ใหญ่ ๆ
กลมุ่ ที่เปน็ โลหะ › แบ่งออกได้เป็น โลหะประเภทเหลก็ และโลหะประเภทไมใ่ ชเ่ หลก็
กลมุ่ ทเ่ี ป็นอโลหะ › แบ่งยอ่ ยได้เปน็ สารสงั เคราะห์ และสารธรรมชาติ การทาเหมืองแร่
โลหะเปน็ วสั ดุทถี่ กู นามาใช้มากทส่ี ดุ ในบรรดาวัสดทุ ่ีมอี ยู่ทั้งหมด โดยโลหะเหล่านนั้ อยูใ่ นสินแรช่ นดิ ตา่ ง ๆ ซ่งึ

จะตอ้ งนาสินแรม่ าทาการขจดั ส่งิ เจือปนออก และนาไปผา่ นกระบวนการผลติ จนกระท่ังได้วสั ดอุ อกมาใช้งาน
สนิ แร่แบ่งออกได้ 2 ลักษณะ คอื
1. การทาเหมืองแรใ่ ตด้ ิน (Underground Mining)
2. การทาเหมอื งหลมุ เปดิ (Open pit Mining)

หนว่ ยท่ี 2
คณุ สมบัตแิ ละการทดสอบวสั ดุ

หัวขอ้ เรือ่ งและงาน
1. คุณสมบัตขิ องวสั ดใุ นงานอตุ สาหกรรม
2. การนาไปใชง้ าน
3. การจดั เก็บและการบารงุ รกั ษา
4. การตรวจสอบวัสดแุ บบทาลายสภาพ
5. การตรวจสอบวสั ดแุ บบไมท่ าลายสภาพ

สาระสาคญั
เม่ือมองรอบ ๆ ตวั เรา จะพบว่าส่ิงของตา่ ง ๆ ล้วนทามาจากวัสดุที่ต่างชนิดกัน ท้ังนี้ ข้นึ อยกู่ บั ความเหมาะสม

และปัจจัยอ่ืน ๆ เช่น ความแข็งแรง ความสวยงาม ความทนทาน เป็นต้น นอกจากนี้ ยังมีการจัดเก็บและการ
บารงุ รกั ษาที่แตกต่างกนั

ดงั นน้ั ในการเลอื กใช้วัสดุใหเ้ หมาะสมกบั การใช้งานจงึ มีความจาเปน็ ท่ตี ้องทราบเกี่ยวกับคุณสมบตั ริ วมถงึ การ
จดั เก็บและการบารงุ รกั ษาของวัสดนุ ัน้ ๆ ดว้ ย
คณุ สมบัติของวสั ดุในงานอุตสาหกรรม ไดแ้ ก่

1. คุณสมบัติทางเคมี (Chemical Properties) เปน็ คณุ สมบัติที่เก่ียวกับปฏิกริ ิยาทางเคมีของวสั ดุ การเลือก
วสั ดุเพ่ือนาไปใช้ในงานช่าง จะต้องคานึงถึงคุณสมบัติทางเคมีของวัสดุ ได้แก่ ความทนทานต่อการกัดกร่อน ความ
ทนทานต่ออณุ หภูมิ ซึง่ ตอ้ งคานงึ ถึงสว่ นผสมทางเคมีตามความต้องการในการใชง้ าน

2. คุณสมบัติทางฟิสิกส์ (Physical Properties) เป็นคุณสมบัติท่ีไม่เก่ียวกับแรงท่ีมากระทา แต่เก่ียวกับ
คุณภาพ หรือคุณลักษณะของเน้ือวัสดุ ได้แก่ การนาไฟฟ้า ความหนาแน่น สัมประสิทธ์ิการขยายตัว และความ
ต้านทานไฟฟ้า เปน็ ตน้

3. คณุ สมบัติทางกล (Mechanical Properties) เป็นคุณสมบัติทเ่ี กี่ยวกับปฏกิ ิริยาที่เกดิ ข้ึนของวัสดุ เมื่อมี
แรงจากภายนอกมากระทา ได้แก่ ความแขง็ แรง ความสามรถในการยดื ตวั ความเหนยี ว เป็นตน้

คุณสมบตั ทิ างกลของวัสดเุ ป็นคณุ สมบตั ิท่ีมคี วามสาคญั มาก ดงั น้นั ในการเลือกใช้วัสดุ จะต้องแน่ใจวา่ วัสดุนั้น
สามารถรับแรงท่ีมากระทาได้เพยี งพอ คุณสมบตั ิทางกลทสี่ าคญั ได้แก่

ความแขง็ แรง (Strength)
คอื ความสามารถในการรับแรง โดยวัสดุไม่เสียรปู ทรง แตกรา้ ว หรือพงั ทลาย ท้ังน้ี ขึ้นอยู่กบั ความแขง็ แรง

ของวัสดุ โดยวัดเปน็ แรงตอ่ พน้ื ทีห่ นา้ ตดั ของวัสดุทีร่ ับแรง มีหน่วยเป็นปอนด์ (PSI) หรือนวิ ตันต่อตารางเมตร (N/m2)
โดยแบง่ เปน็

1. ความแข็งแรงทางแรงดึง (Tensile Strength) คือ แรงท่ีมากระทาอยู่ในลักษณะการดึง (Tensile)
และแนวแรงต้งั ฉากกบั พนื้ ท่ีหน้าตดั ของวัสดุทาใหว้ สั ดุออกแรงต้านเเพ่อื ไมใ่ ห้เกิดการขาดออกจากกนั

2. ความแข็งแรงทางแรงกด (Compressive Strength) คือ แรงท่ีมากระทาอยู่ในลักษณะการกดอัด
(Compressive) และแนวแรงต้ังฉากกบั พ้นื ทห่ี น้าตดั ของวสั ดุ ทาใหว้ ัสดุออกแรงต้านทานเพอ่ื ไม่ให้เกิดการแตกหัก

3. ความแข็งแรงทางแนวเฉือน (Shear Strength) คือ แรงที่มากระทาอยู่ในลักษณะการเฉือน (Shear)
แนวแรงจะขนานกบั พื้นที่หน้าตัดของวัสดุ ทาใหว้ สั ดอุ อกแรงตา้ นเพื่อไม่ใหถ้ กู เฉือนขาดออกจากกนั

4. ความแขง็ แรงในการรับแรงบดิ (Torsion Strength) คือ ความสามารถของวัสดใุ นการต้านทานตอ่ การ
ถกู บิดใหห้ มนุ ไปตามทศิ ทางของแรงที่มากระทา
ความเค้น (Stress)

เมอ่ื ช้นิ ส่วนของเครอื่ งจักรหรือโครงสร้างต่าง ๆ ไดร้ บั แรงจากภายนอกมากระทาจะเกิดแรงตา้ นภายในจาก
วสั ดทุ ใ่ี ช้ทาชนิ้ สว่ นเหล่าน้นั ข้นึ แรงตา้ นท่ีเกิดข้นึ นเ้ี รยี กว่า ความเค้นการวัดคา่ ความเคน้ จะวดั เปน็ แรงตอ่ พ้นื ทหี่ น้าตัด
ของชน้ิ ส่วนท่ีรบั แรง ความเค้นมี 3 ชนดิ ความเคน้ แรงดงึ , ความเค้นแรงกดและความเคน้ เฉอื น ถ้าความเคน้ ทเี่ กิดข้ึน
มคี า่ ต่ากว่าค่าความแข็งแรงของวัสดุ แสดงว่า ชน้ิ ส่วนนนั้ สามารถใชง้ านตอ่ ไปได้ แต่ถา้ ความเค้นท่เี กดิ ขึ้นมีค่าสงู กว่า
ค่าความแขง็ แรงของวสั ดุ แสดงวา่ ชิ้นสว่ นนั้นไมส่ ามารถนาไปใช้งานได้ ถ้าหากนาไปใช้งานจะเกิดความเสียหายข้ึน
การคานวณหาค่าความเคน้ ที่เกดิ ขนึ้ สามารถคานวณไดโ้ ดยอาศยั สตู ร ดงั นี้

 =



เมอ่ื  = ความเคน้
= แรงทมี่ ากระทาตอ่ วสั ดุ
= พื้นที่หนา้ ตัดของวสั ดุ

ตัวอย่าง
แท่งเหล็กขนาดเส้นผา่ ศนู ย์กลาง 10 มม. ถูกดึงดว้ ยแรง 500 นิวตัน จงหาค่าความเคน้ ทีเ่ กิดขึ้นใน

แทง่ เหล็กนี้
วธิ ที า
แรงดึงในแท่งเหล็ก ( ) = 500 นวิ ตัน
พื้นที่หนา้ ตัดของแทง่ เหลก็ ( ) = π x( )2

4

= 3.141 x( 10)2

4

= 78.525 มม.2
จากสูตร  =



= 500
78.525

ความเคน้ ที่เกดิ ข้ึน = 6.367 นวิ ตัน/มม.2
ความเครียด (Strain)

การเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุ เมื่อมีแรงมากระทาการวัดค่าความเครียดจะวัดเป็นขนาดท่ีเปล่ียนไปต่อ
ขนาดเดิม ความเครยี ดมี 3 ชนดิ คอื ความเครยี ดแรงดงึ , ความเครียดแรงกด และความเครียดเฉือน

การหาค่าความเครยี ด สามารถคานวณไดจ้ ากสูตร ดังนี้

ε= δ

1

เม่ือ ε = ความเครียด

δ = คา่ ความเปลย่ี นของวสั ดุขนาดวัสดุ
1 = ขนาดเดิมของวัสดุ
ตัวอยา่ ง
ลวดยาว 1 เมตร ถกู แรงดึงทาให้ยดื ออก 2 มม. จงหาค่าความเครียดท่เี กิดขึน้
วธิ ที า
ค่าความเปลยี่ นแปลงขนาด (d) = 2 มม.
ขนาดความยาวเดิม (1) = 1 เมตร

= 1,000 มม.

จากสูตร ε= δ
1
=2
1000
ความเครยี ดทเ่ี กิดข้นึ = 0.002

1. ความแข็งแรงของผิว (Hardness) คือ ความสามารถตา้ นทานต่อการถูกขดู ขีด หรอื กดใหเ้ ปน็ รอย โดย

มาตรการวัดจะเทยี บกับเพชร ซงึ่ เป็นวัสดทุ ่แี ข็งท่สี ดุ

2. ความสามารถในการยืดตวั (Ductility) คือ ความสามารถในการยืด แผข่ ยายออกตัวเป็นแผน่ บาง ๆ โดย

ไม่เกิดการแตกรา้ วได้ง่าย

3. ความเหนียว (Toughness) คอื ความตา้ นทานตอ่ การแตกหกั ของวัสดุความเหนยี วจึงเปน็ ความสามารถ

ของวัสดุในการท่ีจะดูดซมึ พลังงานทีเ่ กิดข้นึ จากแรงภายนอกที่มากระทา การวัดคา่ ความเหนียวของวัสดุ อาศยั การ

ทดสอบทางแรงกระแทก (Impact)

4. ความสามารถในการเปลี่ยนรูป (Malleability) คือ การทีว่ ัสดเุ ปล่ยี นรปู อยา่ งถาวร เมือ่ ได้รับแรงกด

โดยไม่เกิดความเสยี หายดังน้นั วัสดทุ มี่ ีความสามารถในการเปลี่ยนรูปที่ดี สามารถนามาทาการรีดข้ึนรปู หรอื การตขี ้ึน

รปู ด้วยค้อนตี โดยไม่เกิดการแตกหกั ได้ดี

รูปท่ี 1 การรีดขึ้นรปู วสั ดุ
การทดสอบวัสดุ

จากทกี่ ลา่ วมาแล้วว่า ในการเลือกวัสดุมาใช้งาน นนั้ จาเปน็ ต้องทราบถงึ คณุ สมบตั ิของวัสดุเสียกอ่ น การที่เรา
จะทราบคณุ สมบัติของวัสดไุ ด้จะตอ้ งอาศยั วิธีการทดสอบวัสดุซง่ึ เป็นการศึกษาถึงพฤติกรรมของวัสดุ ภาวะใตส้ ภาวะที่
กาหนด

การทดสอบวสั ดแุ บ่งออกได้ 2 ลักษณะ คือ
1. การทดสอบแบบทาลาย ( Destructive Testing) การทดสอบลักษณะนี้ ชน้ิ วสั ดุทดสอบ (Specimen)
ที่มาทาการการทดสอบ จะเกิดการชารุดเสียหาย ไม่สามารถนากลับมาใช้ใหม่ได้ การทดสอบทาลายส่วนมากใช้
สาหรับทดสอบเพอ่ื หาคุณสมบัติทางกลของวัสดุ
2. การทดสอบแบบไม่ทาลาย (Nondestructive Testing) การทดสอบลักษณะนี้ชิน้ วัสดทุ ดสอบจะไมเ่ กิด
การชารุดเสยี หาย ปกตจิ ะใช้สาหรับตรวจสอบหาข้อบกพร่องในวสั ดุ และผลิตภัณฑ์
การทดสอบวัสดแุ บบทาลาย
การทดสอบแบบทาลาย มอี ยหู่ ลายชนิด ในท่นี ีจ้ ะกล่าวเฉพาะการทดสอบทีม่ คี วามสาคัญบางชนดิ ไดแ้ ก่
1. การทดสอบทางแรงดึง (Tensile Test) เป็นการทดสอบเพ่ือท่ีจะหาค่าความแข็งแรงของวัสดุ ได้แก่
ความยดื หย่นุ , ความแข็งแรงทางแรงดึงสูงสุด , ความแขง็ แรงทจี่ ุดคราก (Yield Strength)

รูปท่ี 2 ช้ินวัสดุทดสอบแรงดึง
ในการทดสอบจะทาการดเพิม่ แรงแรงดึงข้นึ ทีละน้อย และทาการบนั ทกึ ค่าความเปลีย่ นแปลงทีเ่ กดิ ข้ึนระหวา่
ความเคน้ ขน้ึ ทีละน้อย และทาการบันทกึ ค่าความเปล่ียนแปลงทเ่ี กิดขึ้นระหว่างความเค้น (Stress) และความเครียด
(Strain) จนกระทั่งชิ้นทดสอบขาดออกจากกัน จากนั้น นามาเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและ
ความเครียด

รูปที่ 3 กราฟความสัมพันธร์ ะหวา่ งความเคน้ และความเครยี ด

จากกราฟสามารถนามาอธิบายพฤติกรรมของวัสดุภายใตส้ ภาวะต่างๆ ทางแรงดงึ ได้ดงั น้ี
ชว่ ง 0 - A ลักษณะของเสน้ กราฟเปน็ เส้นตรง ความสัมพันธ์ระหว่างความเคน้ และความเครียดจะเปน็ สดั ส่วน

กัน ถ้าปลอ่ ยแรงดงึ ออกวสั ดุจะกลับสูส่ ภาพเดมิ จดุ A เรยี กว่า จุดจากดั ความเปน็ สว่ น (Proportional Limit)
ชว่ ง A – B ลกั ษณะของเสน้ กราฟจะเปน็ เส้นโค้งสัน้ ๆ ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความเค้นกบั ความเครยี ดท่เี กดิ ขึ้น

ไม้เป็นสดั สว่ นกนั ถา้ ปล่อยแรงดึงออกวัสดจุ ะกลบั สงู สภาพเดิมจดุ เรยี กวา่ จดุ คราก (Yield strength)
ช่วง C – E ลักษณะของเสน้ กราฟจะเปน็ เส้นโค้งยาว วสั ดุทอี่ ยู่ภายใตแ้ รงดึงในชว่ งนีจ้ ะเกิดการเปล่ยี นแปลง

ขนาดอย่างถาวร ถ้าปล่อยแรงดึงออกวัสดุจะไม่กลับคนื สู่สภาพเดิม จุด D เป็นจุดทีม่ ีความแข็งแรงทางแรงดึงสูงสุด
(Ultimate Strength) จุด E เปน็ จดุ ทีว่ สั ดุเกิดการขาดออกจากกัน (Breaking Point)

รูปท่ี 4 แสดงการขาดของวสั ดลุ ักษณะตา่ ง ๆ
2. การทดสอบทางแรงกด (Compression Test) เปน็ การทดสอบเพ่ือหาคา่ ความแข็งแรงของวสั ดุ

รูปที่ 5 การทดสอบทางแรงกด

3. การทดสอบทางแรงกระแทก (Impact Test) เป็นการทดสอบเพือ่ ศึกษาถึงพฤติกรรมของวสั ดุภายใต้
แรงทมี่ ากระทา โดยแรงทม่ี ากระทาน้นั อย่ใู นลกั ษณะแรงเคลอื่ นที่ (Dynamic Load) จดุ มุง่ หมายหลกั ของการทดสอบ
แรงกระแทก เพ่ือท่ีจะหาความสามารถของวัสดุในการดูดซึมพลังงานท่ีเกิดจากแรงมากระทา ซึ่งเป็นตัวกาหนด
คณุ สมบัตทิ างดา้ นความเหนียว (Toughness) ของวัสดุ

รปู ที่ 6 เครอ่ื งทดสอบแรงกระแทก

การทดสอบแรงกระแทก มอี ยู่ 2 แบบ ซึ่งต่างกันตรงวิธีการจบั ยึดชิน้ วัสดุทดสอบ

3.1. แบบชาร์ป้ี (Charpy)

3.2. แบบไอซอด (Izod)

4. การทดสอบความแข็ง (Hardness Test)การทดสอบความแข็งทีใ่ ช้ในอุตสาหกรรม มอี ยู่หลายวิธดี งั น้ี

4.1. การทดสอบความแข็งแบบบริเนล (Brinell Hardness)การทดสอบวธิ ีน้ที าโดยการกดลกู บอลเหล็กกล้า

ขนาดเสน้ ผา่ ศนู ย์กลาง 10 มลิ ลเิ มตรลงบนผิววสั ดุทท่ี าการทดสอบ โดยใช้แรงกด 3,000 สาหรบั วัสดุแข็ง และ 500

กิโลกรัมสาหรับวสั ดุอ่อน ทาการกดประมาณ 30 วินาที หลงั จากนั้น ทาการวัดขนาดเสน้ ผ่าศนู ย์กลางของรอยกดเพอื่

นามาคานวณหาค่าความแข็ง

BHP = πD(D 2P − 2)
−√ D2

เม่อื BHP = คา่ ความแขง็ บริเนล

P = แรงทใ่ี ช้กดลกู บอลเหลก็ กลา้

D = ขนาดเส้นผา่ ศูนย์กลางลูกบอลเหล็กลา้

d = ขนาดเสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางของ

รูปที่ 7 รอยกดจากการทดสอบความแขง็

รูปที่ 8 เคร่ืองทกสอบความแข็งบรเิ นล
4.2. การทดสอบความแข็งแบบบร๊อคเวล (Rockwell Hardness Test)การทดสอบความแขง็ วิธีนี้ อาศัย
หวั กด 2 ชนิด คอื หัวกดเพชรที่มีลักษณะทรงกรวยและหวั กดลกู บอลเหล็กกลา้ ขนาดเสน้ ผ่าศนู ย์กลาง 1/16 และ 1/8
นว้ิ แรงท่ีใช้กด 60 , 100 และ 150 กโิ ลกรมั ข้นึ อยกู่ ับสเกลมาตรฐาน และหัวกดทใ่ี ช้

รปู ที่ 9 เคร่ืองทดสอบความแขง็ แบบบรอ๊ คเวล
4.3. การทดสอบความแข็งแบบวคิ เกอร์ (Vickers Hardness Test )การทดสอบความแข็งวิธีนอี้ าศัยหัว
กดเพชรรปู ปิรานิด ซงึ่ มีมุม 136 ทาการลงบนวสั ดจุ ากนัน้ วัดพน้ื ท่ขี องรอยกดทเี่ กดิ ขึ้น
4.4. การทดสอบความแขง็ แบบชอร์ (Shore Schleroscope Test)การทดสอบวิธนี ีท้ าโดยการปลอ่ ยก้อน
นา้ หนักจากระดับความสงู ที่กาหนดไว้ให้ลงมากระทบวสั ดุท่ีทาการทดสอบ กอ้ นนา้ หนักจะกระดอนกลับขนึ้ ไป ซงึ่ จะ
ทาการวัดความสูงน้ีไว้ โดยมสี เกลวดั ค่าความสูงตง้ั แต่ 1 ถงึ 100 ลักษณะ
4.5. การทดสอบความล้า (Fatigue Testing)ความเสียหายของช้ินส่วนเคร่ืองจักรและโครงสร้างต่าง ๆ
บางครัง้ มผี ลเน่ืองมาจากการรบั แรงท่ีมากระทาซา้ ๆ กันตลอดเวลา ทาให้คา่ ความเคน้ สะสมเพม่ิ ข้นึ เรื่อย ๆ และค่อย
ๆ ขยายเพมิ่ ขน้ึ ทีละนอ้ ยจนถึงจุดที่ทาใหเ้ กิดความเสียหายขนึ้
การทดสอบแบบไม่ทาลาย
การทดสอบแบบไมท่ าลาย จะมลี กั ษณะเปน็ การตรวจสอบหาจดุ บกพรอ่ งของวัสดแุ ละผลติ ภัณฑเ์ ปน็ สว่ นใหญ่
การทดสอบแบบไม่ทาลายมอี ย่หู ลายชนดิ ได้แก่
1. การทดสอบดว้ ยตาเปล่า (Visual Examination Test)การทดสอบวิธีนี้เปน็ วิธีทเี่ กา่ ท่ีสดุ และใช้มากในการ
ตรวจสอบหาจุดบกพรอ่ งทเี่ กดิ ขนึ้ บนผวิ วัสดุ เช่น ตรวจสอบรอยร้าว เป็นตน้
2. การทดสอบโดยการฉายรงั สี (Radiographic Tests)การทดสอบวิธีนี้ ทาโดยการฉายรังสผี า่ นวัสดทุ ท่ี าการ
ทดสอบ จุดบกพร่องของวัสดจุ ะปรากฏภาพออกมาใหเ้ หน็

3. การทดสอบด้วยคลื่นเสียง (Ultrasonic Tests)อาศัยคลื่นเสียงส่งผ่านไปยังช้ินทดสอบ ถ้าภายในช้ิน
ทดสอบมีจดุ บกพร่องเกดิ ข้ึน คล่ืนเสยี งจะไปกระทบและจะส่งคลื่นกลบั มายังเครอื่ งวดั

รปู ท่ี 10 การทดสอบด้วยคล่นื เสียง
4. การทดสอบด้วยแม่เหลก็ (Magnetic Tests)เปน็ การวเิ คราะห์ถึงคณุ ลกั ษณะทางแม่เหลก็ ของวัสดุ ซ่ึงมี
ความสมั พันธ์กบั ส่วนผสมของวสั ดุ ดังน้นั ถา้ คุณลกั ษณะทางแม่เหล็กของวัสดุน้นั ในการทดสอบจะใช้ผงเหล็กในการ
สังเกตการเปล่ียนแปลงของสนานแม่เหลก็ ท่เี กดิ ข้ึน

รูปท่ี 11 การตรวจสอบรอยรา้ วโดยการทดสอบแมเ่ หลก็

สรุปเนอื้ หา
คุณสมบัตขิ องวัสดุ
1. คุณสมบตั ิทางเคมี เปน็ คุณสมบตั ทิ เ่ี กยี่ วกับปฏกิ ิรยิ าทางเคมขี องวสั ดุ
2. คณุ สมบตั ทิ างฟสิ กิ ส์ เป็นคณุ สมบตั ิที่ไม่เก่ียวกบั แรงท่ีมากระทา แต่เก่ียวกับคณุ ภาพหรือ
คณุ ลักษณะของเนื้อวสั ดุ
3. คุณสมบัติทางกล เป็นคุณสมบตั ิท่ีเกยี่ วกับปฏกิ ริ ยิ าที่เกิดขน้ึ ของวสั ดุ เมือ่ มแี รงจากภายนอกมา
กระทา

การทดสอบแบบทาลาย (Destructive Testing)
การทดสอบลักษณะน้ี ชิ้นวสั ดทุ ดสอบ (Specimen) ท่มี าทาการการทดสอบ จะเกิดการชารุดเสียหาย ไม่

สามารถนากลับมาใชใ้ หมไ่ ด้ การทดสอบทาลายสว่ นมากใชส้ าหรบั ทดสอบเพือ่ หาคุณสมบัติทางกลของวัสดุ
การทดสอบแบบไม่ทาลาย (Nondestructive Testing)

การทดสอบลักษณะน้ชี ้ินวสั ดทุ ดสอบจะไมเ่ กดิ การชารุดเสยี หาย ปกตจิ ะใช้สาหรบั ตรวจสอบหาข้อบกพรอ่ ง
ในวัสดุ และผลิตภัณฑ์

หน่วยท่ี 3
เหล็กดบิ

หวั ข้อเร่ืองและงาน
1. วัตถุดิบทใี่ ช้ในการถลงุ เหล็กดิบ
2. การปรบั ปรุงสินแร่เหลก็
3. เตาสูง
4. ปฏิกิริยาท่ีเกิดขน้ึ ภายในเตาสงู
5. ส่วนผสมของเหล็กดบิ

สาระสาคัญ
สินแร่เหล็กท่ีขุดขึ้นมาโดยกรรมวิธกี ารทาเหมอื งแร่ มีลักษณะเป็นเหล็กไม่บริสุทธิ์จึงไม่อาจนามาใช้งานได้

ทนั ทีเน่ืองจากมีสิ่งเจือปนอยู่ โดยเฉพาะออกซิเจน ซึ่งมีอยู่เปน็ จานวนมากในสนิ แร่เหลก็ ออกซเิ จนเหล่าน้ีจะอย่ใู นรปู
ของเหลก็ ออกไซด์

ดงั นน้ั กอ่ นท่ีจะนาสินแรเ่ หล็กไปใช้งานประโยชน์ จะต้องทาการขจัดออกซิเจนทาโดยการถลุงสินแร่เหล็ก
ภายในเตาสงู (Blast Furnace) ลักษณะ ดังรปู

รูปที่ 1 ลกั ษณะภายนอกของเตาสูง

การถลุงสินแรเ่ หล็กเปน็ ขน้ั ตอนแรกของกระบวนการผลิตเหลก็ เหลก็ ที่ได้จากเตาสูงเรียกวา่ เหลก็ ดิบ ซึ่ง
เปน็ วัตถดุ บิ ที่นาไปใช้งานในการผลิตเหลก็ หลอ่ และและเหล็กกล้าในขน้ั ตอนตอ่ ไป
วัตถดุ บิ ท่ีใชใ้ นการถลุงเหลก็ ดิบ

วัตถดุ ิบทีป่ อ้ นเข้าเตาสูงเพ่ือทาการถลงุ จนได้ผลผลิตออกมาเป็นเหล็กดิบ ประกอบด้วย วตั ถุดิบหลัก 6 ชนิด
คือ สนิ แร่เหล็ก,ถ่านโคก้ ,หนิ ปนู และอากาศ

สนิ แร่เหล็ก (Iron Ore)สนิ แรเ่ หลก็ เป็นวัตถดุ บิ หลักท่ีให้เน้ือเหลก็ ออกมาจากทาการถลงุ สนิ แร่เหล็กถกู ขุด
ขน้ึ มาจากพ้ืนโลกโดยกรรมวธิ กี ารทาเหมอื งแร่

รูปที่ 2 สินแร่เหล็ก (Iron Ore)
1.1. แมกนีไตท์ (Magnetite)เป็นสนิ แรเ่ หล็กท่มี คี ณุ สมบัติความเป็นแม่เหล็กสงู มีสีน้าตาลประมาณเหลก็ ที่
ผสมอยู่ภายในสินแรป่ ระมาณ 65% มีราคาแพง และขดุ พบนอ้ ยกวา่ ชนดิ อืน่ แมกนไี ตท์ Fe2O4

รูปที่ 3 แมกนไี ตท์ (Magnetite)

1.2. เฮมาไตท์ (Hematite)สนิ แร่เหล็กชนิดนีม้ ีสแี ดงไมม่ ีคุณสมบัติความเป็นแม่เหล็ก มปี รมิ าณเหล็กผสม
อยปู่ ระมาณ 50% เฮมาไตท์มสี ูตรทางเคมวี า่ Fe2O3

รปู ท่ี 4 เฮมาไตท์ (Hematite)
1.3. ทาโคไนท์ (Taconite)สินแร่เหล็กชนดิ น้ีปกตมิ ีสีเขยี ว มคี ุณสมบตั คิ วามเป็นแม่เหลก็ สูง มปี รมิ าณเหลก็
ผสมอยนู่ ้อยกวา่ แมกนีไตท์,เฮมาไตท์ โดยมีเหล็กผสมอยู่ประมาณ 30% ซลิ ิกาผสมอยูเ่ ปน็ จานวนมาก เปน็ สนิ แร่เหล็ก
ทม่ี รี าคาถูกนอกจานแี้ ล้วยังมสี นิ แรเ่ หล็กอกี หลายชนิดท่ีใช้ในการถลงุ เหล็กดิบ

รูปที่ 5 ทาโคไนท์ (Taconite)
1.4. ถา่ นโค้ก เปน็ เชอื้ เพลิงหลกั ท่ใี ช้ในการถลุงเหลก็ นอกจากน้นั ยังเป็นสารที่ทาใหป้ ฏิกริ ิยาทางเคมภี ายใน
เตาเปน็ ไปอยา่ งสมบรู ณข์ ณะทาการถลุง

รปู ท่ี 6 ถ่านโคก้

1.5. หินปูน (Limestone) หรือมีชื่อทางเคมีว่าแคลเชียมคาร์บอเนต (CaCo3) เป็นวัตถุดิบท่ีมีคงวาม
สาคัญอีกอย่างหน่ึงในการผลิตเหล็กดิบท่ีต้องใส่หินปูนลงไป ก็เพื่อให้ทาหน้าที่เป็นฟล๊ัก(Flux) แยกสารเจือปนใน
สินแรเ่ หลก็ ออก

รูปท่ี 7 หินปูน (Limestone)
1.6. เศษเหล็ก (Scrap Iron)สาเหตุท่ีต้องใส่เศษเหล็กที่ผ่านการถลุงมาแล้วคร้ังหนึ่งลงไปด้วยเนื่องจาก
ตอ้ งการประหยัดสินแร่ทาให้ลดต้นทุนการผลิตลง แต่เศษเหล็กที่ใส่ลงไปนัน้ จะมีการคัดเลือกเหล็กที่มีสารเจือปน
จาพวกทม่ี ิใช่เหล็ก (Non ferrous) เชน่ สงั กะสี ดบี ุก ฯลฯ ให้ปะปนอยู่นอ้ ยท่สี ดุ เพราะสารเหลา่ นี้ทาให้เกิดปฏกิ ิริยา
ภายในเตา

รูปที่ 8 เศษเหล็ก (Scrap Iron )
1.7. อากาศ เป็นวัตถุดิบทส่ี าคญั อีกอย่างหน่ึงเนอื่ งจากในการเผาไหม้ภายในเตาต้องการออกซเิ จนเข้าไป
ชว่ ยในการเผาไหม้เปน็ อยา่ งมาก แหล่งออกซิเจนทห่ี างา่ ยท่สี ดุ คือ จากอากาศทใ่ี ชห้ ายใจนนั่ เอง

รปู ท่ี 9 อากาศ

1.8. น้า ใช้สาหรับระบายความรอ้ นบรเิ วณเปลอื กเตาซ่งึ ทาด้วยดว้ ยแผน่ เหลก็ น้าทใ่ี ช้ตอ้ งเป็นน้า
สะอาด โดยทั่วไปอาจใช้น้าจากแม่น้าลาคลองแตไ่ มค่ วรใชน้ ้าทะเล เพราะอาจกัดกร่อนชิน้ สว่ นของเปลอื ก
เตาใหช้ ารุดไดง้ ่าย

รปู ที่ 10 น้า
การถลงุ สนิ แร่เหล็กโดยใช้เตาสงู

เตาสงู (Blast Furnace) หรอื เตาลมพน่ มลี กั ษณะคลา้ ยปล่อยปลอ่ งไฟ ขนาดประมาณ 10 x 10 x 30 ม.
มลี ักษณะปลอ่ งกลาง ปากและก้นเตาเรยี ว เปลอื กนอกเปน็ เหล็กแผ่น ผนงั ภายในเตาเรียงดว้ ยอฐิ ทนไฟ มลี มร้อนเป่า
เข้าตรงกลางบริเวณหลอมละลาย อณุ หภมู ปิ ระมาณ 1600 - 1900 C จะทางานตลอด 24 ชวั่ โมง ราว ๆ 10 ปี
จะหยดุ ซอ่ มแซม
ขั้นตอนการเตรียมแร่

1. นาสินแร่ไปลา้ ง หนิ ดิน ทราย
2. บดให้เปน็ ผงละเอยี ด
3. แยกเฉพาะผงเหลก็ โดยใชแ้ ม่เหล็ก
4. ผสมผงถา่ น หนิ ปูน
5. อบไลค่ วามชนื้
6. อดั ใหเ้ ปน็ ก้อนกลมขนาด 10 – 15 มม.
วธิ กี ารถลงุ เหล็กดิบ
สนิ แรเ่ หล็ก หนิ ปูน และถ่านโคก้ จะถูกปอ้ นทางด้านบนของเตาเรียงแยกกันเป็นช้ัน ๆ ความรอ้ นในการถลงุ
ได้จากการเผาไหม้ของถ่านโคก้ โดยมลี มรอ้ นเป่าจากด่านล่างของเตาเพื่อช่วยในการเผาไหมแ้ ละหนิ ปนู จะรวมตวั กับ
สารมลทิน และสงิ่ สกปรกต่าง ๆ เกดิ เป็นฟองขตี้ ระกรันลอยอยู่ดา้ นบน ส่วนเนอ้ื เหล็กจะรวมตวั กับคารบ์ อนในถา่ น
โค้กแล้วจมลงด้านลา่ ง จากน้ันกจ็ ะรูให้น้าเหล็กไหลออกมาลงพิมพท์ เี่ ตรยี มไวจ้ ะได้เหลก็ เปน็ แทง่ ทีเ่ รยี กวา่ เหลก็ ดบิ

กรรมวธิ ีการผลิตเหลก็ กลา้
การผลิตเหล็กกล้าเป้นกระบวนการท่ีต้องการเหล็กทมี่ ีคาร์บอน 0.1 – 1.5% และใชอ้ ุณหภูมิ 1100 –

1600 องศาเซลเซยี ส และพยายามลดสารมลทนิ ออกใหม้ ากทีส่ ุด วัตถดุ บิ ท่ใี ชใ้ นการผลติ เหล็กกลา้
1. เหลก็ ดบิ (Pig Iron)
2. เศษเหล็กกลา้ (Steel scrap)
3. สารทเ่ี ติมเพอ่ื ปรบั ปรุงคณุ สมบัตเิ หลก็ การหลอมด้วยเตาไฟฟา้ (Electrical furnace)
วิธนี ีจ้ ะใช้เหล็กกล้าท่ีไดจ้ ากเครือ่ งจกั รมาบรรจลุ งเตา แล้วอาศยั การอาร์คจากประกายไฟ (Electric Arc) ที่

โดยจากแท่งคาร์บอนมายังเหล็กเกิดการหลอมละลายเป็นน้าโลหะ และหินปูนจะรวมตัวกับสารมลทินกลายเป็นขี้
ตะกรนั ลอยอยู่ด้านบน เน่ืองจากเตาไฟฟา้ สามารถให้ความร้อนได้รวดเรว็ และได้อุณหภมู สิ งู จงึ ได้รับความนยิ มมาก
การหลอมดว้ ยเตาเบสเซมเมอร์ ( Bessemer Furnace)

เตาเบสเซมเมอร์ จะมีลักษณะคลา้ ยถังขนาดใหญ่ต้ังอย่บู นขา 2 ขา หมุนได้รอบแกน เปลือกเตาเป็นเหล็ก
ภายในจุดว้ ยอฐิ ทนไฟ มีรูลมอย่ดู า้ นล่างการผลิตล้าทาโดยรับนา้ เหล็กจากเตาสูง แล้วมาเตมิ ธาตุต่าง ๆ ลงไปตามชนิด
ของเหลก็ กลา้ ทีจ่ ะผลิตนั้น ๆ
การหลอมด้วยเตาเป่าออกซเิ จนโดยตรง (Direct Oxygen )

เป็นการพัฒนามาจากเตาเบสเซมเมอร์ โดยพ่นอากาศซึ่งมอี อกซเิ จน แลไนโตรเจน เข้าไปแล้วไนโตเจนจะทา
ปฏิกิริยากับเหลก็ ทาให้เหลก็ แข็งเปราะ หลักการทางาน คือ เติมนา้ เหล็กดิบ เศษเหล็กกล้าลงไปแลว้ เป่าอากาศเข้า
ไป เติมหินปูน
การหลอมดว้ ยเตากระทะ (Open Hearth)

เป็นท่ีใช้เช้ือเพลิงในการเผาไหม้ โดยทาท่อไว้ 2 ขา้ ง ๆ ละ 2 ท่อ เป็นท่อของลมรอ้ น และก๊าซร้อนโดยพ่น
เขา้ ไปทาใหเ้ กดิ อุณหภมู ิสงู วตั ถุดิบ คือ เศษเหลก็ กล้า และนา้ มันดบิ 50 – 50% หรอื เศษเหลก็ กลา้ เพียงอย่างเดียวก็
ได้
กรรมวธิ กี ารผลติ เลก็ หล่อ

เหล็กหลอ่ เป็นวัสดทุ ี่ขึ้นรปู ดว้ ยการหล่อ มอี ยหู่ ลายชนดิ แตกตา่ งกันตามกรรมวธิ ีการผลติ เหลก็ หลอ่ การผลติ
จาก เหลก็ ดบิ ผสมเศษเหลก็ หล่อและเศษเหล็กกลา้ เกา่ ๆ โดยนามาเผ่ารวมกับถ่านโคก้ และหินปูนในเตาควิ โพโบล่าจน
หลอมละลายแล้วเทลงในแบบหล่อ

การหลอมละลายดว้ ยเตาควิ โพลา่ (Cupola Furnace)
มีลกั ษณะคลา้ ยเตาสูง แต่เลก็ กว่าเป็นรปู ทรงกระบอก เปลือกเตาทาจากเหล็กเหล็กแผ่นภายในเรียงด้วยอิฐ

ทนไฟ มีทอ่ ลมเพอ่ื ชว่ ยในการลุกไหม้จากกน้ เตา มปี ระตูสาหรบั บรรจวุ ัตถดุ ิบเข้าเตา และทีก่ ้นเตามีบานพับทเ่ี ปิด - ปิด
ได้ สาหรับเอาเศษทเี่ หลอื จากการหล่อออก โดยขณะหลอมจะปิดแล้วใช้เสาค้ายนั ไว้ ฟ้ืนกน้ เตาจะเป็นทรายที่กระทุ้ง
แน่นมีความลาดเอียงมีรูสาหรับเจาะให้นา้ โลหะไหลออกมาได้ โดยท่ัวไปแล้ว เตาควิ โพลา่ มีขนาดประมาณ 12 - 24
ม. เสน้ ผา่ ศูนย์กลางนอก 0.6 - 3.0 ม. และใน 0.4-2.5 ม.

วัตถุดบิ ทใ่ี ชใ้ นการผลติ เหลก็ หลอ่ ไดแ้ ก่
1. เหลก็ ดิบ (Pig Iron)
2. เศษเหล็กเหนยี ว (Steel Scrap)
3. เศษเหล็กหลอ่ (Cast Iron Scrap)
4. ฟลกั๊ ซ์ (หนิ ปูน)
5. ถ่านโค้ก
6. ถา่ นไม้ หรือเชื้อเพลิงอื่น

วิธกี ารหลอมเหลก็ หล่อ
ในการหลอมเหล็กหล่อกระทาโดย ใส่วัตถุดิบลงเป็นชัน้ ๆ ได้แก่ ถ่านไม้ ถ่านโคก้ ฟล๊ักซ์ เศษเหล็กหล่อและ

เหล็กเหล็กกล้า โดยต้องเรียงตามลาดับ คือ ได้แก่ ถ่านไม้ ถ่านโค้ก ฟลั๊กซ์ เศษวสั ดุ(เหล็กหล่อและเหล็กเหล็กกล้า)
แล้วเติม ถา่ นไม้ ถา่ นโค้ก ฟล๊ักซ์ เศษวสั ดุ ไปเร่อื ย ๆ จนเตม็ เตา

โดยถา่ นไม้จะชว่ ยในเรื่องการลกุ ตดิ ไฟถา่ นโค้กเป็นเชื่อเพลงิ และให้คารบ์ อนแก่เนอื้ โลหะฟล๊ักซ์นยิ มใช้หนิ ปูน
ทาหน้าทรี่ วมกบั สารมลทนิ ใหอ้ อกมาในรปู ของ ตะกรัน (Slag) เมื่อปฏบิ ตั ติ ามขน้ั ตอนแลว้ รอให้เกิดการละลายทว่ั ทั้ง
เตา แล้วเจาะรเุ อาน้าโลหะไปเทลงแบบทเ่ี ตรยี มไว้
การปรบั ปรุงสินแรเ่ หล็ก

สินแร่เหล็กท่ขี ุดข้นึ มาจากพืน้ โลกจะมสี ิ่งตา่ ง ๆ เจอื ปนอยู่ เช่น ดนิ หิน ทรายจึงไม่สามารถนาไปทาการลงทนุ
ในกระบวนการผลิตเหล็กลง ดงั นั้น เพอ่ื เปน็ การเพิม่ ประสิทธภิ าพและคุณภาพตลอดจนเปน็ การลดต้นทุนในกระบวน
การผลติ เหล็กลง สินแร่เหล็กที่จะนามาทาการถลุงจะต้องได้รับการปรับปรุงก่อน เพื่อเพิ่มเปอรเ์ ซ็นต์ของเหล็กให้
สงู ขนึ้ การปรับปรุงสินแร่เหลก็ เป็นการขจัดส่ิงเจือปนต่าง ๆ ออก ซ่ึงประกอบด้วยกระบวนการบดสนิ แร่ (Crushing) ,
การแยกสนิ แร่(Screening) และการลา้ งสนิ แร่ (Washing)

ข้ันตอนหลัก 4 ขนั้ ตอน

1. การบดสนิ แรเ่ หล็ก นาเอาสินแรเ่ หลก็ ที่จะทาการถลงุ มาทาการบดใหเ้ ป็นผงละเอยี ด

2. การแยกสินแร่เหล็ก นาเอาผงเหล็กแร่เหล็กมาทาการแยกเอาส่ิงเจือปนออกโดยอาศัยเคร่ืองแยก แบบ

แมเ่ หลก็ (Magnetic Separator) ซง่ึ จะดูดผงแร่เหลก็ ไว้

3. การอัดข้ึนรูปสินแร่เหล็กจากผงสินแร่เหลก็ มาทาการแยกดว้ ยเครื่องแยกแม่เหล็ก จะได้ผงสนิ แรเ่ หลก็ ที่มี

เหล็กผสมอยปู่ ระมาณ 60 - 65% ซ่งึ ยงั ไมส่ ามารถนาไปทาการถลุงภายในเตาสูงได้ เนอ่ื งจากจะเกิดการฟุ้งกระจาย

เมือ่ ทาการเปา่ อากาศร้อนเขา้ ไป ดงั น้ัน จะตอ้ งนาเอาผงเหล็กมาทาการอัดข้ึนรูปในลักษณะกอ้ นกลมการอบ สินแร่

เหล็กท่ผี า่ นการอดั ขึ้นรปู แล้วจะถกู นามาผา่ นกรรมวิธกี ารอบด้วยความร้อนทเี่ รียกว่า กรรมวิธีซินเตอร์ (Sintered) ที่

อณุ หภมู ิ เพ่ือให้เกดิ ความแข็งแรงไมแ่ ตกออกเปน็ ผงในขณะขนย้าย

ปฏกิ ิริยาทเี่ กิดข้ึนภายในเตาสงู

4. หลงั จากทาการบรรจวุ ัตถุดบิ เขา้ ไปในเตาสูง และทาการจดุ ถ่านโค้ก จากนั้นเปา่ ลมร้อนเขา้ ไปภายในเตา

ลมร้อนจะชว่ ยใหถ้ า่ นโค้กลุกไหม้ทาให้เกดิ ก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ (CO) ขึน้ เปน็ จานวนมาก ก๊าซคาร์บอนมอนนอก

ไซด์ ทีจ่ ะไปทาให้เกดิ ปฏิกริ ยิ าขนึ้ ภายในเตาสูง โดยจะนาเอาออกซเิ จนทอ่ี ยใู่ นสินแรเ่ หลก็ ออกมาสาหรบั ปฏิกริ ิยาที่

เกิดขนึ้ ท่ีเป็นไปได้ ดงั น้ี

Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2

Fe2O3 + 3C 2Fe+3CO

ขณะทีว่ ตั ถุดิบเคล่ือนตัวลงมาใกลส้ ่วนหลอมละลาย อณุ หภมู ิของวัตถุดิบจะเพ่มิ ข้ึนเหล็กดบิ จะมีลักษณะเปน็

รพู รนุ เนือ่ งจากออกซิเจนทีอ่ ยู่ภายในสินแร่เหล็กถูกขจัดออกซึ่งสภาวะเชน่ นี้เหล็กจะดูดซึมเอาคาร์บอนเขา้ มาเป็น

จานวนมาก ทาใหจ้ ดุ หลอละลายของเหล็กต่าลง และจะละลายเปน็ เหลก็ ดบิ ไหลลงมายังสว่ นก้นเตา

ส่วนผสมของเหล็กดิบ

สรปุ เน้ือหา
เหล็กที่นาไปใช้ประโยชน์นัน้ จะต้องนาสินแร่เหล็กต่างๆมาผ่านวิธีการถลุง เพือ่ ทาการแยกเหล็กออกจาก

สิ่งเจือปนท่มี ีอยู่ตามธรรมชาติ จึงจะได้เหล็กดิบซึ่งเป็นวัตถดุ ิบที่จะนาไปผลิตเหล็กกล้า และผลิตออกเปน็ เหล็กหล่อ
เพ่อื นาไปใช้ประโยชน์ในชา่ งอุตสาหกรรม ซ่งึ ในกรรมวกี ารผลติ ที่ได้ออกมาเปน็ วัสดุเหล็กต่าง ๆ

กรรมวิธีการผลิตเหล็กดิบการถลุงสินแร่เหล็กโดยใช้เตาสูงในการผลิตเหล็กต่าง ๆ ผลิตโดยในเตาหลอมมี
หลายชนิดซึ่งในการหลอมเราควรเลือกใช้เตาในการหลอมท่ีเหมาะสม


Click to View FlipBook Version
Previous Book
3. เอกสารประกอบการสอน
Next Book
Cloud Computing