CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN LÒ NUNG
6.2. Xây dựng đường cong nung
+ Giai đoạn chuyển tiếp : 25 – 300o C
Đây là giai đoạn tách nước liên kết vật lí ở trong sản phẩm, còn gọi là giai đoạn sấy. Trong giai đoạn này nếu tốc độ nâng nhiệt lớn thì hơi nước ở trong long vật liệu chưa thoát ra kịp sẽ tang áp suất và có thể dẫn đến nứt, nổ sản phẩm
Vì vậy, tốc độ nâng nhiệt giai đoạn này phải đủ chậm.Môi trường nung là oxi hóa.
+ Giai đoạn nâng nhiệt 300 – 950o C
Giai đoạn này còn gọi là giai đoạn đốt nóng.Trong sản phẩm xảy ra quá trình tách nước hóa học, cháy các hợp chất hữu cơ, phân giải các hợp chất cacbonat. Giai đoạn này có thể nâng nhanh nhiệt độ hơn giai đoạn trước mà vẫn đảm bảo an toàn cho sản phẩm nung. Môi trường nung được duy trì là môi trường oxi hóa
+ Giai đoạn hãm nhiệt oxi hóa 950 – 1050o C
Đây là giai đoạn rất quan trọng trong quá trình nung, giai đoạn này phải đƣợc thƣc hiện tốt để giai đoạn khử tiếp theo đạt hiệu quả cao. Mục đích hãm nhiệt với tốc độ nâng nhiệt độ rất chậm là để cho các phản ứng phân hủy có đủ thời gian để kết thúc
SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 32 hoàn toàn, đồng thời để cho nhiệt độ ở các vị trí khác nhau trong lò đƣợc đồng đều hơn trước khi đi vào giai đoạn khử.
+ Giai đoạn khử 1050 -1250o C
Khi nhiệt độ lò đạt 1040o C thì môi trường nung phải được chuyển dần từ oxi hóa sang môi trường khử. Đầu tiên là khử nhẹ, sau đó khử đậm dần về cuối giai đoạn.Tốc
độ nâng nhiệt giai đoạn này phải đủ chậm để cho các phản ứng oxi hóa – khử cần thiết xảy ra triệt để.
Việc tạo môi trường khử được thực hiện bằng cách chỉnh tỷ lệ giữa nhiên liệu và không khí cháy sao cho quá trình cháy dƣ nhiên liệu, thiếu oxy.Khi đó trong sản phẩm cháy sẽ tạo ra một lƣợng khí CO nhất định, đây là một chất khử rất hiệu quả cho các phản ứng oxy hóa-khử. Hàm lƣợng CO trong sản phẩm cháy 2-6%
Nếu sử dụng nhiên liệu khí, lỏng thì phản ứng cháy của nó diễn ra nhƣ sau :
CxHy + O2 → CO + H2O (1)
CO + O2 → CO2 (2) Nếu sử dụng nhiên liệu rắn thì phản ứng nhƣ sau :
C + O2→ CO (1’)
CO + O2 → CO2 (2’)
Như vậy nếu trong môi trường cháy thiếu oxy thì các phản ứng (2) (2’) diễn ra không hoàn toàn và khí CO sẽ còn dƣ lại trong sản phẩm cháy.
Trong khi nung sứ gia dụng việc cần thiết phải duy trì môi trường khử là do các nguyên nhân sau:
- Tồn tại trong nguyên liệu đầu Fe2O3 có màu nâu đỏ. Nếu Fe2O3 đƣợc chuyển về dang FeO để rồi sau đó nó chuyển sang dạng silicat sắt không màu hoặc phớt xanh thì sản phẩm sứ sẽ đƣợc trắng hơn. Việc này thực hiện nhờ phản ứng giữa
Fe2O3 với CO ở khoảng nhiệt độ 1050 -1250o C
Fe2O3 + CO → FeO + CO2
- FeO hình thành khi khử phản ứng với SiO2 tạo các hợp chất silicat nóng chảy ở nhiệt độ thấp, qua đó có thể hạ thấp nhiệt độ nung sản phẩm:
+ Fayalit ( 2FeO.SiO2 – nhiệt độ nóng chảy 1205o C)
2FeO + SiO2 → 2FeO.SiO2
SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 33 + Hợp chất otecti giữa fayalit (2FeO.SiO2) – wustit (FeO) ( nhiệt độ nóng chảy
1177o C)
+ Giai đoạn lưu lửa trung tính từ 1250o C đến nhiệt độ nung cuối cùng
Trong giai đoạn này tốc độ nâng nhiệt độ nung rất chậm.Vào cuối giai đoạn, lớp men trên bề mặt sản phẩm đã chảy dàn đều và đạt độ bóng cao, sản phẩm nung đƣợc kết khối hoàn toàn. Nếu mối trường nung tiếp tục duy trì là môi trường khử thì tàn cacbon sinh ra do phản ứng 2CO → CO2 + C sẽ bám vào bề mặt men làm cho men trở nên xám, còn gọi là men bị ám khói. Nếu mối trường nung chuyển sang môi trường oxy hóa thì phản ứng oxi hóa-khử của oxit sắt sẽ diễn ra theo chiều ngƣợc lại, tạo ra
Fe2O3 làm vàng sản phẩm. Tại nhiệt độ nung cao nhất sản phẩm phải được lưu nhiệt trong thời gian từ 1,5 – 4 giờ
Kết thúc giai đoạn nung, sản phẩm sẽ đƣợc chuyển qua các giai đoạn làm lạnh. Làm lạnh sứ gia dụng đƣợc thực hiện theo chế độ làm lạnh của sản phẩm gốm sứ nói chung.
STT Giai đoạn Khoảng nhiệt độ
( o C )
Thời gian ( giờ )
1 Sấy 25 – 300 4
2 Đốt nóng 300 – 950 5
3 Nung (oxi hóa) 950 – 1050 3
4 Nung (khử) 1050 – 1250 3
5 Nung (oxi hóa) 1250 - 1280 1
6 Lưu (trung tính) 1280 2
SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 34 Đường cong nung: