เทคโนโลยีการให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าในเตาชุบแข็งโลหะ และแนวทางการประหยัดพลังงาน

เทคโนโลยีการให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าในเตาชุบแข็งโลหะ และแนวทางการประหยัดพลังงาน

ดร.ศุภชัย  ปัญญาวีร์  อ. มนูญ  รุ่งเรือง  อ. ยศพัทธ์  ธนพงศ์พศิน 

บริษัท เอ็นเนอร์ยี่ คอนเซอร์เวชั่น เทคโนโลยี่ จำกัด

ลงวันที่ 28 มิถุนายน 2568

บทนำ

กระบวนการชุบแข็งโลหะ (Heat Treatment) เป็นหนึ่งในกระบวนการสำคัญในอุตสาหกรรมโลหะ เช่น การผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักร ยานยนต์ และแม่พิมพ์ ซึ่งต้องการให้วัสดุมี ความแข็งแรง ทนต่อการสึกหรอ และมีคุณสมบัติทางกลที่เหมาะสม

ในอดีต การให้ความร้อนในเตาชุบแข็งใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ก๊าซหุงต้ม หรือถ่านหิน แต่ในปัจจุบันมีแนวโน้มการเปลี่ยนไปใช้ เตาไฟฟ้า (Electric Furnace) เพื่อความสะอาด ควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำ และรองรับระบบควบคุมอัจฉริยะ

• เทคโนโลยีการให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าในเตาชุบแข็งโลหะ    

         1. เตาไฟฟ้าต้านทาน (Electric Resistance Furnace)
              o  ใช้ ลวดความร้อน (Heating Element) เช่น NiCr หรือ FeCrAl
              o  เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน จะเกิดความร้อนโดยตรง
              o  ให้ความร้อนสม่ำเสมอ ควบคุมได้แม่นยำ

        ข้อดี:
              o  ต้นทุนดูแลต่ำ
              o  ใช้ได้ทั้งแบบอากาศปกติหรือในบรรยากาศควบคุม (เช่น N₂, Ar)

        2. เตาเหนี่ยวนำความถี่สูง (Induction Furnace)
             o  ใช้สนามแม่เหล็กความถี่สูงเหนี่ยวนำให้โลหะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว
             o  เหมาะกับการชุบเฉพาะจุด เช่น ชิ้นส่วนเกียร์ เพลาข้อเหวี่ยง

        ข้อดี:
             o  ให้ความร้อนเฉพาะบริเวณ
             o  ใช้เวลาสั้น ประหยัดพลังงาน
             o  ไม่ต้องใช้วัสดุทนไฟภายในเตา

        3. เตาอินฟราเรด (Infrared Furnace)
             o  ใช้รังสีอินฟราเรดในการถ่ายเทพลังงานความร้อนไปยังผิวโลหะ
             o  เหมาะกับชิ้นงานบางหรือแบบแผ่น

        ข้อดี:
             o  เร็ว ประหยัดพลังงาน
             o  ให้ความร้อนสม่ำเสมอ

• แนวทางการประหยัดพลังงานในเตาชุบแข็งไฟฟ้า

        1. ใช้ระบบควบคุมอุณหภูมิแบบดิจิทัล (PID Control / SCADA)
             o  ปรับการจ่ายพลังงานตามโหลดจริง
             o  ลดการให้ความร้อนเกินจำเป็น

        2. ปรับปรุงฉนวนความร้อนภายในเตา
             o  ใช้วัสดุฉนวน เช่น Ceramic Fiber หรือ Vacuum Insulation Panel (VIP)
             o  ลดการสูญเสียความร้อนออกจากเตา

        3. ใช้พลังงานไฟฟ้านอกช่วงพีค (Off-Peak Operation)
             o  ตั้งเวลาการทำงานในช่วงที่ค่าไฟถูก
             o  ลดต้นทุนและช่วยลดโหลดไฟฟ้าในระบบประเทศ

        4. ระบบดักเก็บพลังงานความร้อนทิ้ง (Heat Recovery System)
             o  นำลมร้อนจากปล่อง หรือผิวเตาไป อุ่นน้ำ หรือนำกลับเข้าสู่ระบบ
             o  เพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบถึง 10–20%

        5. บำรุงรักษาเตาอย่างสม่ำเสมอ
             o  ทำความสะอาด Heating Element
             o  ตรวจสอบระบบควบคุม และซีลเตา
             o  ลดพลังงานสูญเปล่า และยืดอายุการใช้งาน

• เปรียบเทียบเตาแบบเชื้อเพลิงกับเตาไฟฟ้า

• การใช้งานในอุตสาหกรรม

• อุตสาหกรรมชิ้นส่วนยานยนต์ : ชุบแข็งเฟือง เพลาข้อเหวี่ยง
• อุตสาหกรรมแม่พิมพ์ : ปรับคุณสมบัติเหล็กให้ทนแรงกระแทก
• อุตสาหกรรมการบิน : ชุบโลหะพิเศษให้มีความแข็งแรงสูง
• โรงงานโลหะขนาดกลาง : ใช้เตาเหนี่ยวนำสำหรับชุบเฉพาะจุด

• สรุป

       เตาชุบแข็งแบบใช้พลังงานไฟฟ้า เป็นทางเลือกที่ตอบโจทย์ยุคใหม่ ทั้งในเรื่องของประสิทธิภาพพลังงานสูงควบคุมแม่นยำ ปลอดภัย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม หากผสานกับ แนวทางประหยัดพลังงาน เช่น การควบคุมอัจฉริยะ และการดักเก็บความร้อนทิ้ง จะช่วยให้กระบวนการชุบแข็ง ประหยัดพลังงานอย่างยั่งยืน และเพิ่มความสามารถในการแข่งขันทางอุตสาหกรรมอย่างแท้จริง

อ่านต่อได้ที่นี่