ถอดรหัสเตาหลอมเหล็ก IF-EF เบื้องหลังเทคโนโลยีและทางรอดของอุตสาหกรรมเหล็กไทย

ในการสร้างบ้าน อาคาร หรือโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่ “เหล็ก” คือหัวใจสำคัญที่รับประกันความมั่นคงแข็งแรง แต่ว่าในฝั่งกระบวนการผลิตเหล็กเส้นและเหล็กรูปพรรณ ผู้คนมักได้ยินชื่อของเทคโนโลยีเตาหลอม 2 ประเภทหลัก คือ เตา IF (Induction Furnace) และเตา EF หรือ EAF (Electric Arc Furnace) ซึ่งมีกลไกการทำงานและบทบาทในตลาดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง

รู้จักเตา IF-EF ต่างกันอย่างไรในเชิงเทคโนโลยี?

เตา IF (Induction Furnace) ทำงานโดยใช้การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในการสร้างความร้อนเพื่อ “หลอม” เศษเหล็กให้ละลาย หลักการคล้ายเตาแม่เหล็กไฟฟ้าในครัวเรือน จุดเด่น ต้นทุนเครื่องจักรและการติดตั้งต่ำ ใช้พลังงานคุ้มค่าสำหรับการหลอมเหล็ก ข้อจำกัด เตา IF ทำหน้าที่ได้เพียง “หลอมให้ละลาย” แต่ไม่มีกระบวนการทางเคมีในการเขี่ยสิ่งปนเปื้อน เช่น ฟอสฟอรัส (P) และกำมะถัน (S) ออกได้ด้วยตัวเอง คุณภาพน้ำเหล็กจึงขึ้นอยู่กับคุณภาพของเศษเหล็กที่นำมาใช้เป็นวัตถุดิบตั้งแต่แรก

เตา EF/EAF (Electric Arc Furnace) ทำงานโดยใช้กระแสไฟฟ้าแรงสูงปล่อยอาร์ก (Arc) ระหว่างแท่งถ่านอิเล็กโทรดกับเศษเหล็ก เกิดความร้อนสูงมาก จุดเด่น มีกระบวนการทำปฏิกิริยาเคมี สามารถสร้าง “สแลก” (Slag) เพื่อดึงและฟอกสิ่งปนเปื้อนออกจากน้ำเหล็กได้ สามารถปรับปรุงคุณสมบัติทางเคมีของเหล็กได้หลากหลายประเภท ข้อจำกัด ใช้เงินลงทุนสูงมาก (Capital Intensive) และใช้พลังงานไฟฟ้าในปริมาณสูง

บริบทตลาด ความนิยม และแนวโน้มในประเทศไทย

ในประเทศไทย อุตสาหกรรมเหล็กส่วนใหญ่ใช้วิธีการรีไซเคิลเศษเหล็ก (Scrap) เป็นวัตถุดิบหลัก ความนิยมของเตา IF เป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในโรงงานขนาดกลางและขนาดเล็ก รวมถึงโรงงานที่มีการลงทุนจากต่างชาติ เนื่องจากคืนทุนไว ต้นทุนดำเนินงานต่ำกว่า เหมาะกับสภาวะเศรษฐกิจที่ต้องการควบคุมต้นทุนการผลิต ส่วน ความนิยมของเตา EF มักใช้ในโรงเหล็กขนาดใหญ่ หรือโรงงานที่เน้นผลิตเหล็กเกรดพิเศษ เหล็กโครงสร้างคุณภาพสูงที่ต้องส่งออกหรือใช้ในงานวิศวกรรมที่เข้มงวดด้านมาตรฐานความปลอดภัย

บทบาทเชิงนโยบายและมาตรฐาน ทิศทางอุตสาหกรรม

การควบคุมคุณภาพเหล็กในระดับประเทศจำเป็นต้องอาศัยการสอดรับกันระหว่าง นโยบายภาครัฐ และมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (มอก.) ซึ่งเป็นเกราะป้องกันหลักในการดูแลความปลอดภัยของประชาชน

การยกระดับ มอก.ให้เท่าทันเทคโนโลยี ที่ผ่านมามาตรฐานมักมุ่งเน้นการตรวจสอบคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ปลายทาง (Product-based Standard) หรือระบุประเภทเตาหลอม แต่ในเชิงนโยบายยุคใหม่ จำเป็นต้องเปลี่ยนไปสู่การกำกับดูแลกระบวนการผลิต (Process-based Standard) เพื่อปิดช่องโหว่ในการผลิตเหล็กไม่ได้มาตรฐาน

นโยบายการส่งเสริมแบบมีเงื่อนไข ภาครัฐ (เช่น สมอ. และกระทรวงอุตสาหกรรม) ต้องกำหนดกรอบนโยบายที่ชัดเจน ไม่ใช่การกีดกันเทคโนโลยีใดเทคโนโลยีหนึ่ง แต่เป็นการตั้งเงื่อนไขบังคับด้านเทคนิคขั้นต่ำ เพื่อให้ผู้ประกอบการทุกรายเดินหน้าไปในทิศทางเดียวกัน

มาตรการสนับสนุนการปรับตัว (Transition Policy) การบังคับใช้กฎหมายเพียงอย่างเดียวอาจทำให้ผู้ประกอบการรายย่อยเกิดสภาวะช็อก นโยบายที่ดีจึงต้องมาพร้อมมาตรการส่งเสริม เช่น สิทธิประโยชน์ทางภาษี หรือสิทธิในการเข้าถึงแหล่งเงินทุนเพื่อปรับปรุงเครื่องจักร

ยกระดับคุณภาพและมุมมองเชิงวิศวกรรม

การจะตัดสินว่าเตาประเภทใด “ดี” หรือ “แย่” กว่ากัน อาจไม่ใช่คำตอบที่ถูกต้องสำหรับอุตสาหกรรม เพราะทุกเทคโนโลยีมีจุดประสงค์และงบประมาณที่ต่างกัน ประเด็นสำคัญจึงไม่ได้อยู่ที่ตัวประเภทเตาหลอมเพียงอย่างเดียว แต่ Streamline การผลิตให้ได้คุณภาพตามมาตรฐาน มอก. คือสิ่งสำคัญที่สุด

ฉัตรชัย สมศิริ อดีตอาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมโลหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีของสแลก (Slag Chemistry) ได้ให้มุมมองทางวิชาการและข้อเสนอแนะเชิงนโยบายไว้อย่างน่าสนใจว่า ไทยต้องเปลี่ยนมุมมองจาก Unit Operation สู่ Process Operation การกำหนดมาตรฐานหรือควบคุมอุตสาหกรรมไม่ควรมองเพียงประเภทเตาหลอม (Unit Operation) ว่าเป็นเตาชนิดใด แต่ควรมองที่ “กระบวนการผลิตรวม” (Process Operation) ทั้งหมด ซึ่งต้องครอบคลุมขั้นตอนสำคัญ ได้แก่ Slag forming, Oxidation, Reduction, Cleansing และ Final degassing

การต่อยอดเทคโนโลยีเตา IF เพื่อคุณภาพที่มั่นใจได้ แม้เตา IF จะมีข้อจำกัดในการกำจัดฟอสฟอรัสหรือกำมะถันหากวัตถุดิบมีสิ่งปนเปื้อนสูง แต่ไม่ได้หมายความว่าจะใช้งานไม่ได้ ทางออกเชิงวิศวกรรมคือ “การกำหนดให้ใช้งานเตา IF ควบคู่กับเตาปรุงเหล็ก หรือ Ladle Furnace (LF) เสมอ และเพิ่มบทบาทของเตา LF (Ladle Furnace) การนำเตา LF เข้ามาต่อท้ายเตา IF จะเข้ามาช่วยทำหน้าที่ปรุงสัดส่วนทางเคมี ฟอกสิ่งปนเปื้อน และปรับอุณหภูมิน้ำเหล็กให้สมบูรณ์ ทำให้เหล็กที่ผลิตจากเตา IF มีคุณภาพเทียบเท่าและได้มาตรฐานความปลอดภัย ไม่ต่างจากการผลิตด้วยเทคโนโลยีอื่น

สมิตร ส่งพิริยะกิจ คณบดีวิทยาลัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ (มจพ.) และประธานสาขาวิศวกรรมโยธา วิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทยฯ (วสท.) กล่าวว่า ​เราต้องสร้างความมั่นใจแก่ภาคประชาชน โดยเหล็กเส้นที่ซื้อจากกระบวนการ EF หรือ IF ที่นำมาใช้ในการก่อสร้าง จะต้องผ่านการสุ่มทดสอบคุณภาพก่อนนำขึ้นตึกเสมอ เช่น การทดสอบแรงดึง น้ำหนัก และเส้นผ่านศูนย์กลาง ดังนั้น โครงสร้างที่ก่อสร้างไปแล้ว ไม่ว่าจะใช้เหล็ก IF หรือ EF จึงไม่ต้องเป็นห่วง เพราะผ่านการทดสอบก่อนใช้งานแล้ว

ทั้งนี้ ประเทศไทยใช้เหล็ก IF มากว่า 10 ปี ซึ่งมีข้อมูลการบันทึกผลทดสอบตามห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยต่างๆ จำนวนมาก และ สมอ.มีเกณฑ์การตรวจครอบคลุมทั้งกระบวนการผลิตในโรงงาน (เช่น ในหม้อต้ม) และผลิตภัณฑ์สุดท้าย ควรนำข้อมูลสถิติดังกล่าวมาวิเคราะห์ความถี่/สัดส่วนการตกมาตรฐาน เพื่อใช้เป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ว่าเหล็ก IF มีคุณภาพและอัตราการตกมาตรฐานแตกต่างจาก EF อย่างไร

เสน่ห์ บุญรำไพ ผู้ประสานงานเครือข่ายนักวิชาการอุตสาหกรรม และอาจารย์ประจำสาขาวิศวกรรมอุตสาหการ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน กล่าวว่าไม่ว่าจะใช้เตาประเภทใด หากมีกระบวนการควบคุมการผลิตและการปรุงที่ถูกต้องตามมาตรฐานภายใต้การกำกับดูแลของ มอก. ก็สามารถผลิตเหล็กที่มีคุณภาพได้ จึงสนับสนุนให้เปิดโอกาสให้ใช้และพัฒนาเทคโนโลยีที่หลากหลายอย่างเท่าเทียม โดยกำหนดกติกาและเงื่อนไขที่ชัดเจนเพื่อควบคุมคุณภาพ มากกว่าการกีดกันหรือยกเลิกเทคโนโลยีใดเทคโนโลยีหนึ่ง ส่วนการใช้อ้างอิงงานวิจัยหรือข้อมูลจากต่างประเทศควรมองอย่างรอบด้าน ทั้งกรณีที่ผ่านและไม่ผ่านเตาปรุง ไม่ควรอ้างอิงเฉพาะบางส่วน

เอนก ศิริพานิชกร นายกวิศวกรรมสถานแห่งประเทศไทย ในพระบรมราชูปถัมภ์ (วสท.) กล่าวว่า ในปัจจุบันเรามีการผลิตเหล็กที่ Over Strength (แข็งเกินไปแต่น่ากลัว) จากในอดีต เหล็กเกรด SD40 ที่ควรมี Yield Strength ราว 4,000 ksc กลับมีค่าสูงพุ่งไปถึง 6,000 ksc การที่เหล็กแข็งเกินไปแต่ขาดความเหนียว (Ductility) ไม่ใช่เรื่องดีอย่างที่หลายคนเข้าใจ เพราะจะทำให้โครงสร้างพังทลายทันทีที่ตัวคอนกรีต โดยที่เหล็กไม่ได้เตือนก่อน ซึ่งมาตรฐานใหม่จะมีการควบคุมขอบเขตบน (Upper Bound) และกำหนดอัตราส่วน Tensile Strength ต่อ Yield Strength เพื่อควบคุมให้เหล็กมีความเหนียวและพฤติกรรมดัดตามมาตรฐานสากล

นอกจากนี้ ประเด็นเรื่อง Fatigue (การรับแรงล้า) จากผลการทดสอบ Fatigue ของเหล็กไทย พบว่าผ่านเกณฑ์มาตรฐานเพียง 2 ใน 5 เส้นเท่านั้น ซึ่งในโครงการใหญ่อย่าง “รถไฟความเร็วสูงไทย-จีน” มีข้อกำหนดเรื่อง Fatigue ที่เข้มงวด หากใช้เหล็กมาตรฐานเดิมอาจตกเกณฑ์เกือบ 100% ทางออกคือเทคโนโลยีทางโลหการ เช่น การเติม Micro Alloy เพื่อช่วยให้เหล็กทนต่อ Fatigue ได้ดีขึ้น

ภูวิช เจริญธรรม ที่ปรึกษาอิสระของนายกสมาคม IF กล่าวว่า ตามประกาศ สมอ. ปี 2562 หมวด 5 หน่วยงานตรวจสอบ/ทดสอบ (ห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรอง) มีหน้าที่ตามกฎหมายในการรักษาความลับของผลการทดสอบ และผลการทดสอบต้องรายงานตรงต่อ สมอ. และผู้ได้รับผลกระทบ (EF หรือ IF) เท่านั้น ทั้ง สมอ.และหน่วยงานทดสอบไม่มีอำนาจในการเปิดเผยรายละเอียดความผิดพลาดต่อสื่อมวลชน เนื่องจากทำให้เกิดความเสียหายทางธุรกิจและส่งผลกระทบทางจิตวิทยาต่ออุตสาหกรรมเหล็กในภาพรวม

ขณะที่การลดกำลังการผลิตเหล็กระบบ IF ในประเทศจีนมีสาเหตุมาจากปัญหาเหล็กล้นตลาด (Oversupply) ไม่ใช่เพราะการไม่ปฏิบัติตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อม ซึ่งผลการศึกษาวิจัยของ สมอ.เองก็ระบุว่ากระบวนการผลิตแบบ IF ไม่ได้ละเมิดมาตรฐานสิ่งแวดล้อมโดยธรรมชาติ ส่วนการจะเปลี่ยนแปลงนโยบายใดๆ เกี่ยวกับการยกเลิกหรืออนุมัติกรรมวิธีการผลิต ควรอ้างอิงจากผลการศึกษาวิจัยอย่างเป็นทางการ (เช่น การศึกษาร่วมกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย) มากกว่าการตัดสินใจทางฝ่ายปกครองเพียงอย่างเดียว

ทางรอดของอุตสาหกรรมเหล็กไทยไม่ได้อยู่ที่การเลือกฝั่งระหว่างเตา IF หรือ EF แต่คือการ “ยกระดับมาตรฐานกระบวนการผลิต” ร่วมกัน โดยภาครัฐต้องปรับปรุงมาตรฐาน มอก.ให้เท่าทันเทคโนโลยี บังคับใช้กระบวนการปรุงเหล็ก (LF) สำหรับเตา IF พร้อมทั้งมีนโยบายสนับสนุนผู้ประกอบการในการปรับตัว เพื่อสร้างความมั่นใจในความปลอดภัยแก่ประชาชน และผลักดันอุตสาหกรรมเหล็กไทยให้เติบโตอย่างยั่งยืน.