7.1. ĐỊNH NGHĨA
Định nghĩa: Nung là quá trình gia nhiệt sản phẩm gốm sứ cho tới nhiệt độ cao nhất trong quá trình công nghệ.
Các biến đổi lý hóa quan trọng nhất xảy ra khi nung, đồng thời xảy ra kết khối, nhờ đó vật liệu trở nên rắn chắc
Nung chủ yếu diễn ra giữa các pha rắn, đôi khi có pha lỏng
7.2. CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH NUNG 7.2.1. Hiện tượng kết khối:
Là quá trình giảm bề mặt của các phần tử vật chất do xuất hiện hay phát triển mối liên kết giữa các hạt, do sự biến mất của lỗ xốp trong vật liệu để hình thành một khối vật thể với thể tích bé nhất.
Nhận biết ( hiện tượng):
- Giảm thể tích
- Sản phẩm rắn chắc lại
Tăng độ mịn, khả năng kết khối tăng
7.2.2. Nhiệt độ nung
- Định nghĩa: Là nhiệt độ cao nhất cần thiết cho quá trình phản ứng và kết khối đạt mức cần thiết mà sản phẩm không bị biến dạng.
- Các biến đổi chủ yếu diễn ra ở pha rắn ( diễn ra ở pha lỏng gọi là nấu)
- Nhiệt độ nung của các sản phẩm:
+ Gốm thô: 1000 – 11500C
+ Bán sứ, sứ dân dụng: 1200 – 12500C + Sứ mềm, samôt: 1280 – 13500C + Sứ cứng, sứ điện: 1400 – 14500C + VLCL cao cấp: 1500 – 17000C
7.2.3. Thời gian nung( Chu kỳ nung)
Định nghĩa: Là toàn bộ thời gian cần thiết của một chu trình nung, kể từ lúc bắt đầu nâng nhiệt độ cho thới khi lấy được thành phẩm
Thời gian nung rất khác nhau, từ vài giờ cho đến hàng chục giờ.
Chu kỳ nung càng ngắn càng tốt, tuy nhiên do điều kiện kỹ thuật, không thể nung quá nhiệt độ ( mức thay đổi nhiệt độ trong một đơn vị thời gian)
7.2.4. Môi trường nung
Là môi trường khí trong lò. Tùy theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể, môi trường khí trong lò cần duy trì ở chế độ oxy hóa, khử, trung tính. Ngoài ra còn có những yêu cầu đặc biệt khác như môi trường khí trơ, nung chân không, …Môi trường nung ảnh hưởng đến màu sắc rất nhiều
7.2.5. Chế độ nung Bao gồm các quá trình:
1. Nâng nhiệt độ với tốc độ cần thiết
2. Thời gian lưu đủ lớn ở nhiệt độ cao
3. Quá trình giảm nhiệt độ với tốc độ cần thiết Note:
- Trong các quá trình trên luôn phải chú ý đến môi trường nung phù hợp với từng loại sản phẩm
- Nhiệt độ nung phải được xác định bằng thực nghiệm
- Đánh giá chất lượng thông qua: Độ co, độ xốp, độ hút nước và đôi khi là độ bền cơ.
7.2.5.1. Nâng nhiệt độ
Định nghĩa:
Là quá trình nâng nhiệt độ từ nhiệt độ thường tới nhiệt độ nung
Nhiệt độ tăng, xuất hiện ứng suất nhiệt( yêu cầu không vượt quá độ bền của mộc).
Trong giai đoạn này xảy ra các quá trình hóa lý như khử nước hóa học, phân hủy muối cacbonat, có thể xuất hiện pha lỏng… làm biến đổi thể tích riêng, gây ứng suất cơ do đó cần hạn chế tốc độ tăng nhiệt độ.
7.2.5.2. Thời gian lưu ở nhiệt độ cao
Quá trình phản ứng và kết khối chủ yếu xảy ra ở nhiệt độ . Thời gian lưu do động học phản ứng quyết định. Tăng nhiệt độ để rút ngắn quá trình nung, tạo phản ứng pha lỏng nhiều, tạo ứng suất nhiệt khi đã tạo pha lỏng dễ làm biến dạng sản phẩm…Nhiệt độ thấp hoặc thời gian lưu không đủ làm sản phẩm kết khối không tốt
7.2.5.2. Giảm nhiệt độ
Tốc độ làm lạnh cũng bị giới hạn bởi sự tạo ứng suất nhiệt nhưng lúc này sản phẩm đã kết khối, có độ bền cơ cao nên không dễ bị phá hủy như ở giai đoạn trước.
7.3. TÍNH CHẤT VẬT LIỆU TRƯỚC KHI NUNG 7.3.1. Thành phần vật liệu
- Thành phần hóa học của phối liệu là yếu tố chủ yếu quyết định độ chịu lửa của nó, tức là quyết định nhiệt độ và khoảng kết khối
- Thành phần khoáng vật giữ vai trò phân bố thành phần hóa và các đặc trưng diễn biến, ảnh hưởng đến quá trình hình thành pha tinh thể mới trong quá trình nung.
7.3.2. Kích thước và thành phần hạt
Là nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến quá trình kết khối. Kích thước hạt càng bé, phối liệu càng kết khối tốt. Nếu kích thước hạt đạt độ mịn mong muốn, có thể hạ thấp nhiệt độ nung cực đại khoảng 20 – 300C. Khi kết khối có mặt pha lỏng, kích thước hạt vật liệu ban đầu ảnh hưởng đáng kể đến độ hòa tan của hạt rắn trong pha lỏng dẫn đến làm thay đổi mạnh các tính chất của pha đó.
7.3.3. Mật độ của bán thành phẩm
Độ sít đặc của các hạt nói riêng và của sản phẩm nói chung có ảnh hưởng đến quá trình kết khối. Mật độ càng cao, kết khối càng thuận lợi
7.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP NUNG
- Nung gián đoạn : Sản phẩm cố định, nhiệt nâng và hạ theo từng giai đoạn nung
- Nung liên tục : Nhiệt theo từng khoang cố định, sản phẩm chuyển động qua từng vùng nhiệt độ.
7.5. LÒ NUNG
Tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật, kết cấu lò hay nhiên liệu sử dụng, có rất nhiều loại lò nung ceramic, nhiệt độ nung có thể từ 700 – 20000C . Gồm các loại lò đầy, lò đứng, lò quay, lò gián đoạn, lò liên tục…
7.5.1. Lò gián đoạn
Nhiều kiểu, nhiên liệu có thể là gas, củi hoặc điện. Nhiệt độ trong lò điều chỉnh thích hợp với từng giai đoạn nung. Đặc biệt là loại lò rồng( nung gốm ở Bình Dương), với các đặc điểm:
- Nhiên liệu dùng là củi
- Khí thải buồng trước là nhiệt đốt nóng cho buồng sau
- Thời gian cho mỗi buồng là từ 3 – 4h
Ưu:
- Cho phép nung những sản phẩm với nhiều kích cỡ khác nhau, mọi loại hình sản phẩm, mọi trình độ công nghệ.
- Phù hợp cho những sản phẩm yêu cầu không dịch chuyển suốt quá trình nung.
Nhược :
- Tốn nhân công
- Ứng suất gây ra khi thay đổi nhiệt độ 7.5.2. Lò liên tục
Còn gọi là lò Tunel, sản phẩm trên xe goòng dịch chuyển trên đường ray ngược chiều với chuyển động của khí nóng. Dùng nhiên liệu lỏng, khí hay đốt điện. Dùng trong các nhà máy gốm, sứ, gạch ngói
Lò tunel con lăn: Sử dụng ở các nhà máy sản xuất gạch men
Ưu:
- Nhiệt độ trong mỗi khoang hầm là không đổi, tránh được các ứng suất cơ sinh ra
- Sản phẩm được xếp trên xe goòng và xếp ở ngoài lò tunnel, tiết kiệm lao độn, đảm bảo môi trường làm việc tốt
- Có thể cơ khí hóa và tự động hóa dây chuyền công nghệ, sản xuất liên tục
Nhược:
- Phân bố nhiệt độ theo thiết diện ngang lò không đều, sản phẩm dịch chuyển không đều, ảnh hưởng chất lượng sản phẩm
- Không nung đa dạng sản phẩm cùng một lúc
Chương 8