กรรมวิธีในการผลิตเหล็กกล้า
ส่วนประกอบ ของเหล็กกล้า
ประเภทของเหล็กกล้า
   เหล็กกล้าคาร์บอน
   เหล็กกล้าประสม
   เหล็กกล้านิเกิล
   เหล็กกล้าโครเมียม
   เหล็กกล้าประสมโมลิบดินัม
   เหล็กกล้าประสมวานาเดียม
   เหล็กกล้าประสมแมงกานีส
   เหล็กกล้าประสมทังสเตน
   เหล็กกล้าประสมติตาเนียม
   เหล็กกล้าประสมซิลิกอน
   เหล็กกล้าประสมโคบอลต์
   เหล็กกล้าประสมอลูมิเนียม
กระบวนการผลิต เหล็กกล้า
กรรมวิธีผลิตเหล็กกล้า (Steel Production)
    เหล้กกล้า (Steels) คือเหล็กที่มีส่วนผสมของเหล็ก คาร์บอน ไม่เกิน 2 % และธาตุ
อื่นๆ หรือสารเจือ โดยทั่วไปเหล็กบริสุทธิ์มีคุณสมบัติทางกลที่ไม่เหมาะสมสำหรับงานทางด้านวิศวกรรม ดังนั้น เหล็กกล้าจึงมีความแตกต่างจากเหล็กอ่อน เหล็กบริสุทธิ์และเหล็กหล่อ ตรงที่สามารถทนต่อแรงดึง แรงบิด การขึ้นรูปหรือแปรรุปง่าย ไม่เปราะหรือแตกหักง่ายและเชื่อมได้ เหล็กกล้ามีจุดหลอมเหลวสูงกว่าเหล็กดิบ เพราะมีปริมาณคาร์บอนต่ำ
     การผลิตเหล็กกล้า เป็นกระบวนการที่ต้องการทำให้เหล็กดิบสีขาวที่ได้จากการถลุง
ของเตาเป่าลม มาทำให้มีความบริสุทธิ์ขึ้น โดยพยายามลดสารมลทินต่างๆให้เหลือน้อยลงหรือหมดไปพร้อมกับปริมาณของธาตุคาร์บอนและธาตุอื่นๆ ถูกลดจำนวนลง ธาตุต่างๆที่ผสมอยู่ในเหล็กจะต้องมีปริมาณเหมาะสม เช่น ซิลิกอน คาร์บอน แมงกานีส ฟอสฟแรัส และกำมะถัน ละในบางครั้งก็จำเป็นจะต้องเติมธาตุอื่นๆ เข้าไปเพื่อเพิ่มคุณสมบัติที่ต้องการ เช้าน นิกเกิล โครเมี่ยม โมลิบดินั่ม ทองแดง วาเนเดียมไทเทเนียม เป็นต้น

เหล็กกล้ามีส่วนประกอบสำคัญดังนี้

1.ธาตุเหล็ก เป็นส่วนของเปอร์เซนต์ โดยน้ำหนักที่มากที่สุด
2.ธาตุคาร์บอน มีคุณสมบัติทางกลที่เด่นอยู่ 2 ส่วนคือ
    2.1 การเพิ่มคุณสมบัติด้านความแข็ง (Hardness) ความต้านทานแรงดึง (Tensile
strength) การทนต่อการเสียดสี (Wear resistance) ความสามารถในการชุบแข็ง (Hardening)
    2.2 การลดคุณสมบัติด้านความเหนียว(Ductility) ความยืดตัว (Elongation) ความ
สามารถในการตัดเฉือน (Machinability) ความสามารถในการเชื่อม (Welding ability)
3.ธาตุเจือหรือสารเจือที่ติดมากับเหล็ก สารที่มีอยู่แล้วและเป็นที่ต้องการคือ แมงกานีส
ซิลิคอน และอลูมิเนียม ส่วนสารที่ไมต้องการคือ ฟอสฟอรัส กำมะถัน ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน
4.สารเติมหรือธาตุประสม ที่ผสมลงไปเพื่อเพิ่มคุณสมบัติจำเพาะซึ่งจะต้องมีปริมาณที่
พอเหมาะ

 เหล็กกล้าแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าประสม
1.เหล็กกล้าคาร์บอน (Carbon steels) หมายถึง เหล็กกล้าที่มีส่วนผสมของธาตุคาร์บอนเป็นธาตุหลักที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติทางกลของเหล็ก และยังมีธาตุอื่นผสมอยู่อีก ซึ่งแบ่งเหล็กกล้าคาร์บอนออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้
   1.1 เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนไม่เกิน 0.25% นอกจากคาร์บอนแล้วยังมีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วย เช่น แมงกานีส ซิลิคอน ฟอสฟอรัส และกำมะถัน แต่มีปริมาณน้อยเนื่องจากหลงเหลือมาจากกระบวนการผลิต เหล็กประเภทนี้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม และในชีวิตประจำวันไม่ต่ำกว่า 90% เนื่องจากขึ้นรูปง่าย เชื่อมง่าย และราคาไม่แพง โดยเฉพาะเหล็กแผ่นมีการนำมาใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น ตัวถังรถยนต์ ชิ้นส่วนยานยนต์ต่างๆ กระป๋องบรรจุอาหาร สังกะสีมุงหลังคา เครื่องใช้ในครัวเรือน และในสำนักงาน
   1.2 เหล็กกล้าคาร์บอนปานกลาง เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอน 0.2-0.5% มี
ความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ แต่จะมีความเหนียวน้อยกว่า สามารถนำไปชุบแข็งได้ เหมาะกับงานทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล รางรถไฟ เฟือง ก้านสูบ ท่อเหล็ก ไขควง เป็นต้น
   1.3 เหล็กกล้าคาร์บอนสูง เป็นเหล็กที่มีปริมาณคาร์บอน 0.5 - 1.5% มีความ
แข็งความแข็งแรงและความเค้นแรงดึงสูง เมื่อชุบแข็งแล้วจะเปราะ เหมาะสำหรับงานที่ทนต่อการสึกหรอ ใช้ในการทำเครื่องมือ สปริงแหนบ ลูกปืน เป็นต้น
2.เหล็กกล้าประสม (Alloy steels) หมายถึง เหล็กที่มีธาตุอื่นนอกจากคาร์บอน ผสมอยู่ในเหล็ก ธาตุบางชนิดที่ผสม อยู่อาจมีปริมาณมากกว่าคาร์บอน คิดเป็นเปอร์เซนต์ โดยน้ำหนักในเหล็กก็ได้ ธาตที่ผสมลงไปได้แก่ โมลิบดินั่ม แมงกานีส ซิลิคอน โครเมียม อลูมิเนียม นิกเกิล และวาเนเดียม เป็นต้น จุดประสงค์ที่ต้องเพิ่มธาตุต่างๆเข้าไปในเนื้อเหล็กก็เพื่อการทำให้คุณสมบัติของเหล็กเปลี่ยนไปนั่นเองที่สำคัญก็คือ

     1. เพิ่มความแข็ง
     2. เพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิปกติและอุณหภูมิสูง
     3. เพิ่มคุณสมบัติทางฟิสิกส์
     4. เพิ่มความต้านทานการสึกหรอ
     5. เพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน
     6. เพิ่มคุณสมบัติทางแม่เหล็ก
     7. เพิ่มความเหนียวแน่นทนต่อแรงกระแทก

เหล็กกล้าประสม แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
     2.1 เหล็กกล้าประสมต่ำ ( Low Alloy Steels ) เป็นเหล็กกล้าที่มีธาตุ
ประสมรวมกันน้อยกว่า 8% ธาตุที่ผสมอยู่คือ โครเมี่ยม นิกเกิล โมลิบดินั่ม และแมงกานีส ปริมาณของธาตุที่ใช้ผสมแต่ละตัวจะไม่มากประมาณ 1 – 2% ผลจากการผสมทำให้เหล็กสามารถชุบแข็งได้ มีความแข็งแรงสูง เหมาะสำหรับใช้ในการทำชิ้นส่วนเครื่องจักรกล เช่น เฟือง เพลาข้อเหวี่ยง จนบางครั้งมีชื่อว่าเหล็กกล้าเครื่องจักรกล (Machine Steels) เหล็กกล้ากลุ่มนี้จะต้องใช้งานในสภาพชุบแข็งและอบก่อนเสมอจึงจะมีค่าความแข็งแรงสูง
     2.2 เหล็กกล้าประสมสูง ( High alloy steels) เหล็กกล้าประเภทนี้จะถูก
ปรับปรุงคุณสมบัติ สำหรับการใช้งานเฉพาะอย่าง ซึ่งก็จะมีธาตุประสมรวมกันมากกว่า 8% เช่น เหล็กกล้าทนความร้อน เหล็กกล้าทนการเสียดสี และเหล็กกล้าทนการกัดกร่อนในที่นี้จะศึกษาเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าทำเครื่องมือ
          2.2.1 เหล็กกล้าสแตนเลส (Stainless Steels)หรือเรียกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม
ส่วนมากผลิตมาจากเตาไฟฟ้าเหล็กกล้ากลุ่มนี้ทนต่อการผุกร่อน หรือต้านการเป็นสนิมได้ดี ธาตุที่มีบทบาทมากได้แก่ โครเมี่ยม ที่ผสมเข้าไปในเนื้อเหล็ก ซึ่งจะทำให้เกิดเป็นฟิลม์บางๆขึ้นที่ผิวของเหล็กฟิลม์นี้จะมีความแข็งแรงสูง โปร่งใส ยึดตัวกับผิวเหล็กได้ดี มีความหนาแน่นสูงและไม่มีรูพรุน นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการซ่อมตัวเอง(เกิดขึ้นใหม่เองได้ เพื่อทดแทนส่นของฟิลม์เก่าที่ถูกทำลายไปได้อย่างรวดเร็วการที่จะเกิดฟิลม์ในลักษณะดังกล่าวได้ จะต้องมีโครเมี่ยมผสมอยู่ไม่น้อยกว่า 10 %(ส่วนใหญ่มีอยู่ประมาณ 12% ) นอกจากโครเมี่ยมแล้ว เหล็กกล้าไร้สนิมยังมีธาตุอื่นผสมอยู่อีกเช่น โมลิบดินัม นิกเกิล และแมงกานีส เป็นต้น เหล็กกล้าไร้สนิม ถ้าโครงสร้างเปลี่ยนไปอันเนื่องจากอุณหภูมิบรรยากาศการใช้งาน หรือลักษณะของแรงที่มากระทำ ฟิลม์จะไม่มีประสิทธิภาพในการป้องกันสนิม อันเกิดจากบรรยากาศภายนอกได้ เหล็กกล้าไร้สนิมก็จะเป็นสนิมได้ทันที
เหล็กกล้าไร้สนิม มีมากมายหลายชนิด ขึ้นอยู่กับส่วนผสมทางเคมี และโครงสร้างทางโลหะวิทยา โดยทั่วไปแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม
            ก.กลุ่มออสเตนนิติก (Austenitic) หรือเหล็กกล้าออสเตนนิติก มีส่วนผสมของคาร์บอน 0.15 % โครเมี่ยม 18% นับเป็นกลุ่มที่มีหลายเกรดมากที่สุด ถูกนำมาใช้งานอย่างกว้างขวาง เหล็กกลุ่มนี้มีโครงสร้างหลักเป็นออสเตนไนท์ (มีนิเกิลและแมงกานีสเป็นส่วนผสมหลัก) ไม่เป็นสารแม่เหล็ก ไม่สามารถทำการชุบแข็ง เพื่อปรับปรุงคุณภาพของเหล็กกล้าด้วยความร้อนได้ นิยมใช้ทำ เครื่องครัว มีด แท็งค์น้ำ เป็นต้น เหล็กกล้าประเภทนี้มีการแบ่งออกเป็นกลุ่มย่อย เช่น ประเภทคาร์บอนต่ำกว่าหรือเท่ากับ 0.08% ตามมาตรฐานอเมริกา (AISI) คือ เกรด 304 เกรด 316 เป็นต้น
          ข. กลุ่มเฟอร์ริติก (Ferritic) กลุ่มนี้ไม่มีนิกเกิลเป็นส่วนผสมมีแต่เหล็ก และโครเมี่ยม มีราคาถูก ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี ไม่สามารถปรับปรุงคุณสมบัติด้วยความร้อนทางการชุบแข็งได้ (Hardening) เนื่องจากมีอัตราส่วนของคาร์บอนกับโครเมี่ยมต่ำ มีโครงสร้างหลักเป็นเฟอร์ไรท์ สามารถดูดแม่เหล็กได้ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ประเภทคาร์บอนต่ำมีโครเมี่ยมประมาณ 15 – 18% และมีคาร์บอนไม่เกิน 0.12% และประเภททนต่อความร้อน มีโครเมี่ยมประมาณ 25 – 30% และคาร์บอน 0.3 %
         ค. กลุ่มมาร์เตนซิติก (Martensitic) มีโครงสร้างเหล็กเป็นมาณเตนไซท์ มีเหล็ก โครเมียม และคาร์บอนเป็นส่วนผสม แต่คาร์บอนเป็นตัวที่ทำให้ความต้านทานการผุกร่อนลดลง จึงเป็นธาตะที่ไม่พึงประสงค์ แต่เหล็กกลุ่มนี้สามารถเพิ่มความแข็งโดยการชุบแข็งได้ จึงต้องมีคาร์บอนผสมอยู่ แบ่งออกเป็น 3 ประเภทคือ ประเภทที่มีคาร์บอนไม่เกิน 0.15% โครเมี่ยมระหว่าง 12 – 14 % ประเภทที่มีคาร์บอนประมาณ 0.2 – 0.4% โครเมี่ยมระหว่าง 13 – 15% และประเภทที่มี คาร์บอนระหว่าง 0.6 – 1% โครเมี่ยมระหว่าง 14 – 16%
        2.2.2เหล็กกล้าเครื่องมือ (Tool steels)เป็นเหล็กที่มีส่วนผสมของธาตุ
โครเมี่ยม โมลิบดินั่ม นิกเกิล วาเนเดียม โคบอลด์และไทเทเนียม เกินกว่า 5% และมีคาร์บอนอยู่ระหว่าง 0.8 – 2.2% ธาตุประสมเหล่านี้สามารถเพิ่มคุณสมบัติพิเศษให้กับเหล็กกล้าเครื่องมือ โดยเฉพาะเหล็กกล้าความเร็วรอบสูง ที่รักษาคมมีดตัดโลหะได้ดี ถึงแม้ใช้งานที่อุณหภูมิสูง จนผิวของคมตัดร้อนมีสีแดง คุณสมบัตินี้เรียกว่า ความแข็งขณะร้อน (Hot hardness) เช่น ดอกกัด (Endmil) มีดกลึง มีดไส เครื่องมือทำเกลียวใน (Tap) และเครื่องมือทำเกลียวนอก (Die) การแบ่งชนิดของเหล็กกล้าเครื่องมือสามารถแบ่งได้ 3 ประเภท คือ ลักษณะการใช้งานเหล็กเครื่องมือ ปริมาณของธาตุประสม และลักษณะการชุบแข็ง
     จากการที่นำวัสดุต่าง ๆ ผสมเข้าไปในเหล็กกล้า ทำให้เกิดเหล็กกล้าประสมที่มีคุณสมบัติตามวัสดุที่มาผสม ซึ่งเหล็กกล้าชนิดนี้จะเรียกชื่อตามวัสดุที่มาประสม ได้แก่

เหล็กกล้านิเกิล (Nicket Steel)
    เหล็กกล้าผสมนิเกิล จะมีคุณสมบัติคือ มีความต้านทานการล้าตัว ทนต่อความกัดกร่อน มีความเหนียวเพิ่มขึ้น ทนต่อความกระแทกได้ดี เหมาะสมกับชิ้นงานที่ต้องการทนต่อการสึกหรอที่เกิดจากการเสียดสีได้ดี ถ้ามีส่วนผสมนิเกิล 1.5 – 3% จะตีรูปได้ง่าย แต่ถ้ามี 5% จะสามารถรับแรงกระแทกได้ดีมาก
    เหล็กกล้านิเกิล ที่มีนิเกิลผสมอยู่ 10 – 22% และมีโครเมียมผสมอยู่ด้วยจะทำให้เหล็กกล้านิเกิลทนต่อการกัดกร่อนได้ดีมาก
      - ผสมนิเกิล 25%-30% ใช้ทำเหล็กกล้าที่ต้านทานการกัดกร่อน
      - ผสมนิเกิล 30%-40% จะทำให้สัมประสิทธิ์ขยายตัวต่ำ ใช้ทำเครื่องมือวัดละเอียดจะต้องมีอัตราการขยายตัวน้อยที่สุด เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
      - ผสมนิเกิล 30% และโคมเมียม 12% มีคุณสมบัติ คือ มีอัตราการยืดหดน้อยมาก
      - ผสมนิเกิล 50% มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กได้ดีมาก

เหล็กกล้าโครเมียม (Chromium Steel
)
    โครเมียม เป็นโลหะชนิดหนึ่งที่นิยมนำมาผสมลงในเหล็กกล้ากันอย่างกว้างขวาง จะรวมตัวกับคาร์บอน ได้โครเมียมคาร์ไบด์ (Chromium Carbides) มีความแข็งแรงมาก ทนต่อการสึกหรอ มีคุณสมบัติเป็นแม่เหล็กได้ดี เมื่อชุบแข็งจะทำให้ความแข็งซึมลึก และเพิ่มความต้านทานต่อการกัดกร่อน เมื่อผสมโครเมียม 30%-60% จะทำให้เปราะและแตกง่าย
เมื่อผสมโครเมียมกับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ จะทำให้มีคุณสมบัติเหนียว และทนต่อการกระแทกที่อุณหภูมิปกติ เหมาะที่จะนำไปทำเฟือง, ลูกสูบ, สปริง, สลักลูกปืน, ลูกรีด เป็นต้น
     เหล็กกล้าคาร์บอนสูงที่ผสมโครเมียมสูงประมาณ 12%-14% และคาร์บอน 1.5-1.25% ใช้ทำมีดหรือเครื่องมือผ่าตัด, ใบมีดเครื่องตัดเฉือน

เหล็กกล้าประสมโมลิบดินัม (Molydenum Steel)
  มีคุณสมบัติคล้ายกับเหล็กกล้าประสมโครเมียม
    - มีคุณสมบัติด้านความสามารถในการชุบแข็งได้ดีเมื่อผสมโมลิบดินัมลงไปไม่เกิน 1% แต่ถ้าประสมปริมาณมากกว่านี้ จะทำให้คุณสมบัติการชุบแข็งลดลง ทำให้สามารถทนความร้อนได้ดี
    - รักษาความแข็งได้จนกระทั่งอุณหภูฒิสูงถึง 600 องศาเซลเซียส
    - สามารถต้านทานการกัดกร่อนได้ดี

เหล็กกล้าประสมวานาเดียม (Vanadium Steel)
  เหล็กกล้าประสมวานาเดียมมีคุณสมบัติดังนี้
    - เพิ่มคุณสมบัติตามด้านความสามารถในการชุบแข็ง เมื่อผสมวานาเดียมไม่เกิน 0.04%
    - เมื่อผสมวานาเดียมลงไปมากกว่า 0.04% จะทำให้ลดคุณสมบัติทางด้านความสามารถในการชุบแข็งลง
    - วานาเดียมช่วยให้เหล็กกล้ามีเม็ดเกร็ดละเอียดดีมาก
    - สามารถรักษาความแข็งที่อุณหภูมิสูงได้

เหล็กกล้าประสมแมงกานีส (Manganese Steel)
  เหล็กกล้าประสมแมงกานีสมีคุณสมบัติคล้ายกับเหล็กกล้าประสมนิเกิล คือ
    - ทำให้เม็ดเกร็ดละเอียด
    - เพิ่มคุณสมบัติทางด้านความสามารถในการชุบแข็งให้กับเหล็ก
    - เพิ่มความแข็งแรงและความแข็งมากขึ้น แต่ความเหนียวจะลดลง
  ในทางปฏิบัติจริงๆ ไม่นิยมใช้แมงกานีสเป็นธาตุประสม จะทำให้เหล็กกล้าเปราะ ไม่ทนต่อแรงกระแทก

เหล็กกล้าประสมทังสเตน (Tungsten Steel)
    เพิ่มคุณสมบัติทางด้านความสามารถในการชุบแข็ง ในอุตสาหกรรมเหล็กเครื่องมือ จะผสมทังสเตนในเหล็กที่ต้องการความแข็งแรงสูง และสามารถทนต่อความร้อนสูงด้วย เช่น มีดกลึงโลหะ หรือเหล็กที่ใช้ทำแม่พิมพ์ร้อน เป็นต้น

เหล็กกล้าประสมติตาเนียม (Titanium Steel)
  มีคุณสมบัติดังนี้
    - เพิ่มความสามารถในการชุบแข็งมากขึ้น เมื่อผสมติตาเนียมในเหล็กด้วยปริมาณไม่เกิน 1%
    - ถ้าผสมลงไปในเหล็กเป็นจำนวนมากจะทำให้ลดความสามารถในการชุบแข็ง
    - ถ้านำติตาเนียมผสมกับไนโตรเจน จะได้ติตาเนียมไนไตรท์ ซึ่งมีความแข็งแรงสูง

เหล็กกล้าประสมซิลิกอน (Silicon Steel)

  จะมีคุณสมบัติดังนี้
    - ทำให้จุดคราก (Vield Point) ของเหลวสูงขึ้น
    - ไม่มีบทบาทเกี่ยวกับการชุบแข็ง
    - นำไปใช้งานเกี่ยวกับการเชื่อมไม่ดี เมื่อผสมซิลิกอนเข้าไปมาก เพราะซิลิกอนจะรวมตัวกับออกซิเจนได้ง่ายมาก

เหล็กกล้าประสมโคบอลต์ (Cobalt Steel)
  มีคุณสมบัติดังนี้
    - มีความแข็งแรงสูงขึ้น
    - ชุบแข็งไม่ค่อยได้
    - สามารถรักษาความแข็งไว้ได้แม้กระทั่งอุณหภูมิสูง

เหล็กกล้าประสมอลูมิเนียม (Aluminum Steel)
  มีคุณสมบัติดังนี้
    - มีความแข็งแรงสูงขึ้น
    เหล็กกล้าที่ใช้ในวงการอุตสาหกรรมทั่วไป จะไม่ผสมธาตุใดธาตุหนึ่งโดยเฉพาะ มักจะผสมธาตุอื่นลงไปด้วย ตั้งแต่สองธาตุขึ้นไป ทั้งนี้เพื่อให้บทบาทของธาตุที่ผสมลงไปได้มีส่วนเพิ่มคุณภาพของเหล็กกล้าผสมให้อยู่ในเกณฑ์สูง และราคาไม่แพงจนเกินไป

กระบวนการผลิตเหล็กกล้าที่สำคัญในปัจจุบันมี 2 กระบวนการ คือ
    กระบวนการบีโอเอส (Basic Oxgen Making : BOS) ใช้ในการผลิตเหล็กกล้าที่มีปริมาณมากต้องอาศัยเหล็กดิบเป็นวัตถุดิบและกระบวนการหลอมด้วยเตาไฟฟ้า(Electric Arc Furnace : Eaf) ใช้สำหรับผลิตเหล็กกล้าในปริมาณน้อย วัตถุดิบอาจเป็นเศษเหล็ก เหล็กพรุน หรือทั้งสองอย่างผสมกัน

1.กระบวนการบีโอเอส (Basic Oxgen Making : BOS) หรือเรียกอีกอย่างหนึ่ง
ว่า กระบวนการแอลดี (LD Process) มีหลักการคือ การพ่นก๊าซออกซิเจนลงไปในเหล็กที่กำลังหลอมเหลวด้วยความเร็วสูง ก๊าซออกซิเจนจะไปทำปฏิกริยากับสารมลทินในน้ำเหล็ก กลายเป็นสารประกอบออกไซด์ลอยขึ้นสู่ผิวหน้าของน้ำเหล็กทำให้สามารถขจัดสารมลทินออกจากเนื้อเหล็กได้ ดังรูป กระบวนการนี้ไม่จำเป็นต้องอาศัยแหล่งความร้อนจากภายนอกแต่ได้จากการลุกไหม้ของสารมลทินกับออกซิเจนที่พ่นใส่น้ำเหล็ก การพ่นออกซิเจนจะใช่เวลาประมาณ 20 – 30 นาที จากนั้นจึงทำการถ่ายน้ำเหล็กลงในถังพัก เพื่อไล่ออกซิเจนที่หลงเหลืออยู่ในน้ำเหล็กให้หมดไป โดยการเติมธาตุ เช่น ซิลิกอน อะลูมิเนียม แล้วปรับปถรุงส่วนผสมทางเคมีโดยการเติมธาตุต่างๆ ลงไปตามความต้องการ ก่อนที่จะหล่อเหล็กให้เป็นแท่งเพื่อที่จะนำไปผ่านกระบวนการขึ้นรูปหรืแแปรรูปต่อไป
    
ผลผลิตที่ได้จากเตาบีโอเอส ได้แก่ เหล็กกล้าผสม และเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ นอก
จากนี้ยังมีกรรมวิธีที่มีลักษณะคล้ายกันดังนี้

   
 
ขั้นตอนต่างๆในการผลิตเหล็กกล้าโดยเตาพ่นออกซิเจนแบบต่างๆ
โรงงานถลุงเหล็กกล้าแบบBOF

    เตาถลุงแบบ Basic Oxygen ใช้วัตถุดิบที่เป็นโลหะแท่ง 65 – 80 % จากเตาสูงเหมือนกับวิธีผลิตเหล็กกล้าอื่นๆ แต่มีที่แตกต่างออกไปคือ ต้องใช้เศษเหล็กและปูนขาวใส่ลงไปด้วย ความร้อนที่ใช้ในการหลอมละลายเนื้อโลหะและวัตถุดิบได้จากการใช้ออกซิเจนเข้าช่วย ความคิดที่นำออกซิเจนมาใช้ในการผลิตเหล็กกล้ามาจาก เซอร์เฮนรี่เบสเซมเมอร์ เมื่อกลางปี ค.ศ.1800 ผู้ค้นพบได้ตระหนักดีว่า การเป่าออกซิเจนบริสุทธิ์เข้าไปในเตาอาจจะทำให้เกิดข้อดีขึ้หลายประการ แต่ในขณะนั้นความก้าวหน้าทางด้านการผลิตออกซิเจนยังไม่ดีพอ เตาที่ใช้ลมเป่าเข้าทางด้านล่าง จึงมีซื่อว่า เตาเบสเซมเมอร์ แต่มีใช้กันน้อยมากในสหรัฐอเมริกา

2.กระบวนการหลอมด้วยเตาไฟฟ้า(Electric Arc Furnace : Eaf) คือใช้ความ
ร้อนที่ได้จากการอาร์คระหว่างแท่งอิเลคโทรดกับวัตถุดิบภายในเตาซึ่งอาจเป็นเศษเหล็ก เหล็กพรุนหรือเศษเหล็กผสมเหล็กพรุน (บางทีใส่เหล็กดิบด้วย) การหลอมด้วยไฟฟ้านี้รวมถึงการหลอมโดยใช้เตาเหนียวนำที่ได้ความร้อนจากการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กภายในเนื้อเหล็ก ซึ่งจะเกิดกระแสเหนี่ยวนำทำให้เหล็กหลอมละลายได้ด้วย
    ผลผลิตที่ได้จากกระบวนการนี้ได้แก่ เหล็กกล้าผสม เหล็กกล้า และเหล็กกล้าผสมพิเศษซึ่งนำไปหล่อเป็นแท่ง(Billet) จากนั้นนำไปรีดร้อนหรือรีดเย็น เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เหล็กชนิดต่างๆ เช่น เหล็กแผ่น เหล็กเส้น และเหล็กรูปพรรณเป็นต้น

ภาพตัดของเตาไฟฟ้าแสดงผนังชนิดกรดและชนิดต่างๆ
    เตาไฟฟ้าในภาพ ส่วนมากจะใช้หลอมละลายเศษเหล็กมากกว่าโลหะแท่ง แม้ว่าบางครั้งจะใช้กับเหล็กหลอมเหลวก็ตาม ถ้ามีการควบคุมส่วนผสมที่ใส่ในเตาอย่างใกล้ชิด และเพิ่มวัสดุผสมบางอย่างลงไป เตาไฟฟ้าก็สามารถที่จะถลุงเหล็กโลหะแท่งต่างๆ และเหล็กสเตนเลสชนิดหล่อเหล็กทนความร้อน เหล็กเครื่องมือ และเหล็กผสมอื่นๆ ได้
TOP