โครงการพัฒนาแนวปฏิบัติที่ดีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเตาหลอมไฟฟ้าในอุตสาหกรรมหล่อโลหะ

อุตสาหกรรมหล่อโลหะ ถือเป็นอุตสาหกรรมต้นน้ำในการผลิตวัตถุดิบส่งต่อไปยังอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น เหล็กหล่อสำหรับ ผลิตเป็นเครื่องมือ เครื่องจักร ทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ ชิ้นส่วนยานยนต์ เป็นต้น ซึ่งในอุตสาหกรรมหล่อโลหะนั้นโลหะกลุ่มเหล็กจัดได้ว่าเป็นประเภทที่ผลิตมากที่สุด ในขณะที่ขั้นตอนการหลอมโลหะก็เป็นขั้นตอนที่ใช้พลังงานสูงที่สุดถึงร้อยละ 70 ของการใช้พลังงานทั้งหมดในกระบวนการผลิตชิ้นงานด้วยกรรมวิธีหล่อ โดยปัจจุบันนิยมใช้เตาหลอมไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำ แต่ที่น่าเป็นห่วงคืออุตสาหกรรมประเภทนี้มักถูกมองข้ามทั้งๆ ที่เป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีความสำคัญและใช้พลังงานสูง ซึ่งในปัจจุบันไทยมีโรงหล่อจำนวนมากกระจายอยู่ในกรุงเทพและปริมณฑล

นักวิจัย มจธ. จับมือ กฟผ. พัฒนาแนวทางปฏิบัติ
เพื่อลดการใช้พลังงานสำหรับอุตสาหกรรมหล่อเหล็ก

ล่าสุดหน่วยงานที่เกี่ยวข้องอย่างการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) ได้เริ่มเล็งเห็นความสำคัญในการลดใช้พลังงานในภาคอุตสาหกรรมดังกล่าว จึงให้การสนับสนุนทุนเพื่อทำวิจัยเกี่ยวข้องกับการประหยัดพลังงานในอุตสาหกรรมหล่อโลหะผ่านสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ จึงเป็นโอกาสของนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)ในฐานะที่เป็นมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและหนึ่งในมหาวิทยาลัยวิจัยแห่งชาติ

โดย ดร.ศุภฤกษ์ บุญเทียร หัวหน้าสาขาวิชาวิศวกรรมหล่อโลหะและโลหการ ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ได้เข้ามาดำเนินการศึกษาวิจัยภายใต้โครงการ ‘พัฒนาแนวปฏิบัติที่ดีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเตาหลอมไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำ’ โดยการทำการทดสอบวิจัย และเก็บข้อมูลจากโรงงานที่เข้าร่วมโครงการจำนวน 10 แห่ง เพื่อนำไปสู่การจัดทำคู่มือประหยัดพลังงานสำหรับอุตสาหกรรมเหล็กหล่อ เพื่อให้คำแนะนำวิธีการประหยัดพลังงานหรือ เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานจากการใช้งานเตาหลอมไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำให้เพิ่มมากขึ้น

ดร.ศุภฤกษ์ กล่าวว่า เตาหลอม เป็นหนึ่งในเครื่องมืออุตสาหกรรมที่ใช้ไฟมาก และอุตสาหกรรมหล่อโลหะยังเป็นอุตสาหกรรมต้นๆ ที่ใช้พลังงานมาก จึงมามองว่า แนวทางหรือวิธีอะไรที่จะทำให้อุตสาหกรรมเหล่านั้นประหยัดได้ เพราะในกระบวนการหลอมเหล็กให้ออกมาเป็นเหล็กหล่อหนึ่งชิ้น คิดเป็นค่าไฟฟ้าถึงร้อยละ 40 ของต้นทุนการผลิตทั้งหมด ซึ่งการคำนวณค่าไฟของโรงหล่อส่วนใหญ่นั้นจะคิดเป็นกิโลวัตต์ชั่วโมง โดยมีค่าเฉลี่ยในการใช้พลังงานอยู่ที่ 500 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อ 1 ตันน้ำเหล็ก ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของเตาซึ่งถือว่าสูงมาก ดังนั้น หากสามารถประหยัดต้นทุนตรงนี้ลงได้ ก็สามรถลดค่าไฟลงได้มาก ต้นทุนการผลิตก็ถูกลง อุตสาหกรรมหลอมโลหะของไทยก็จะสามารถแข่งขันกับจีนและต่างประเทศได้มากขึ้น

ที่ผ่านมาประเทศไทยยังไม่เคยมีการเก็บข้อมูลการใช้พลังงานในส่วนของเตาหลอมโลหะมาก่อน ครั้งนี้นับว่าเป็นครั้งแรกซึ่งเบื้องต้นพบว่าแต่ละโรงงานมีปัจจัยที่แตกต่างกันทั้งขนาดและลักษณะเตา หรือ ประเภท ขนาด รูปร่างของวัตถุดิบ การไม่ตระหนักถึงความสำคัญของลำดับขั้นตอนการหลอม รวมถึงอาจละเลยการปฏิบัติตามเทคนิคและวิธีการที่ถูกต้องสำหรับการหลอมโลหะ ซึ่งเหล่านี้ล้วนมีผลต่อการใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งสิ้น

จากผลการวิจัยสู่ทางออกการประหยัดพลังงาน

จากการเก็บข้อมูลและวิเคราะห์พบว่า ปัจจัยที่มีผลต่อตัวแปรที่จะช่วยลดการใช้พลังงานในอุตสาหกรรมหล่อโลหะที่ผู้ประกอบการไทยสามารถทำได้ คือ การปิดฝาเตาขณะหลอม การค้างน้ำ (ของเหลว) โลหะในเตา ร้อยละ 10 และการจัดลำดับการใส่วัตถุดิบ ควรคำนึงถึงส่วนผสมทางเคมีโดยเลือกใส่เหล็กประเภทที่มีจุดหลอมเหลวต่ำก่อน ในขณะที่เหล็กเส้น หรือเหล็กเหนียวควรใส่ในเตาหลอมหลังสุดเพราะมีจุดหลอมเลวสูงถึง 1,600 องศาเซลเซียสและควรใส่วัตถุดิบจากขนาดชิ้นเล็กไปหาชิ้นใหญ่ ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานลงได้

นอกจากนั้น ดร.ดร.ศุภฤกษ์ ยังได้กล่าวปิดท้ายว่า ในการเก็บข้อมูลครั้งนี้ได้รับความร่วมมือจากโรงงานหล่อทั้งในกรุงเทพฯ และปริมณฑล ทั้งโรงงานที่มีเตาขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ตั้งแต่ 150 – 2,000 กิโลกรัม เพื่อรวบรวมข้อมูลที่เป็นกลางมากที่สุด

อีกส่วนหนึ่งที่สำคัญที่ได้จากโครงการนี้คือการจัดทำคู่มือแนวปฏิบัติที่ดีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของเตาหลอมไฟฟ้าชนิดเหนี่ยวนำในสภาวะที่เหมาะสมสำหรับประเทศไทยแจกให้กับโรงหล่อต่างๆ ผ่านทางสมาคมอุตสาหกรรมหล่อโลหะไทยเพื่อให้เกิดประโยชน์มากที่สุด พร้อมทั้งเน้นให้ผู้ประกอบการสามารถลดต้นทุนการผลิตได้โดยไม่ต้องลงทุนอะไรเพิ่มเติม เพียงแค่จัดการกับลำดับขั้นตอนการหลอมโลหะให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นก็จะช่วยประหยัดต้นทุนจนเห็นได้อย่างชัดเจน

Source:

ดร.ศุภฤกษ์ บุญเทียร
หัวหน้าสาขาวิชาวิศวกรรมหล่อโลหะและโลหการ ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.)