در ادامه این مطالب را می بینید :
مواد و نکات مهم در ساخت کوره چینی و سرامیک
یک کوره مناسب برای پخت و لعاب دادن مواد چینی و سرامیک باید با در نظر گرفتن دقیق چندین ویژگی کلیدی طراحی شود تا عملکرد بهینه و نتایج با کیفیت بالا تضمین شود.
این ویژگی ها برای دستیابی به پخت ثابت و کنترل شده که نیازهای خاص فرآیندهای تولید چینی و سرامیک را برآورده می کند، بسیار مهم است.
در مورد ترکیب مواد خاک نسوز برای ساخت کوره ، این مطلب را بخوانید: فرمول خاک نسوز
ویژگی های مهم یک کوره چینی و سرامیک
در اینجا برخی از ویژگی های ضروری ذکر شده است:
محدوده دما و کنترل:
یک کوره برای تولید ظروف چینی و سرامیک باید بتواند به دمای بین 1200 تا 1400 برسد.
1200 درجه سانتیگراد (2200 درجه فارنهایت) برای سرامیکهای کم آتش و 1400 درجه (2500 درجه فارنهایت) برای ظروف چینی و سرامیک با آتش بالا مناسب است.
علاوه بر این، باید دارای سیستمهای کنترل دما دقیق و قابل اعتماد برای کنترل دما در طول پخت باشد.
ترموستاتها و پیرومترهای دیجیتال، برای حفظ گرمای یکنواخت در طول فرآیند پخت و جلوگیری از شلیک بیش از حد یا کمسوختگی مورد استفاده قرار می گیرد.
گرمایش منظم و عایق:
کوره باید مجهز به عناصر گرمایشی باکیفیت باشد که بادوام بوده و توزیع یکنواخت گرما را فراهم کند.
عایق خوب نیز برای حفظ دمای ثابت و کاهش مصرف انرژی حیاتی است.
معمولاً از موادی مانند الیاف سرامیکی، آجرهای نسوز و نسوزهای عایق برای این منظور استفاده می شود.
اندازه و شکل:
اندازه و شکل داخلی کوره باید متناسب با نوع و حجم قطعات چینی و سرامیک تولیدی باشد.
برای اقلام یا دسته های بزرگتر، یک کوره بزرگتر با فضای قفسه و فاصله کافی ضروری است.
ممکن است برای انواع خاصی از ظروف، مانند کورههای استوانهای بلند برای سفالسازی یا کورههای مستطیلی و مسطح برای کاشیها و صفحات بهینه شود.
نوع سوخت کوره:
انواع کوره ها از جمله کوره های برقی، گازی، هیزمی و راکو موجود است.
کوره های برقی به دلیل کنترل دقیق دما، سهولت استفاده و محیط پخت نسبتاً تمیز معمولاً برای تولید چینی و سرامیک ترجیح داده می شوند.
با این حال، کوره های گازی می توانند اثرات جوی منحصر به فردی را ارائه دهند و اغلب برای پخت کاهش استفاده می شوند که می تواند لعاب های خاصی را تقویت کند.
کنترل اتمسفر:
توانایی کنترل جو درون کوره (اکسیداسیون در مقابل کاهش) برای دستیابی به رنگ ها و جلوه های مورد نظر در لعاب ها ضروری است.
برخی از کوره ها برای کار در محیط های اکسیداسیون و احیا طراحی شده اند، در حالی که برخی دیگر ممکن است برای یکی یا دیگری بهینه شده باشند.
این ویژگی به ویژه برای ظروف چینی که می تواند در هنگام پخت به شرایط جوی حساس باشد بسیار مهم است.
کنترلهای قابل برنامهریزی:
کورههای پیشرفته دارای کنترلکنندههای قابل برنامهریزی هستند که امکان ایجاد پروفایلهای پخت سفارشی با چندین مرحله دما و زمان نگهداری را فراهم میکنند.
این امر برای حصول اطمینان از پختن سرامیک ها و لعاب ها با توجه به نیازهای خاص مواد و جلوه های زیبایی شناختی مورد نظر مهم است.
توزیع یکنواخت گرما:
کوره هایی که به درستی طراحی شده اند دارای عناصری برای اطمینان از توزیع یکنواخت گرما هستند.
به عنوان مثال، یک بسته مخروطی می تواند برای اندازه گیری توزیع گرما و انجام تنظیمات در صورت نیاز استفاده شود.
یک کوره با توزیع گرما خوب نتایج ثابت تری ایجاد می کند و خطر شوک حرارتی و تغییرات رنگ در قطعات پخته شده را کاهش می دهد.
خنک کننده:
توانایی کنترل سرعت خنک کننده برای برخی از فرآیندهای چینی و سرامیکی، مانند لعاب های کریستالی، بسیار مهم است.
برخی از کورهها مجهز به سیستمهای خنککننده هستند که اجازه میدهند دما با سرعت خاصی کاهش یابد.
این کار میتواند از ترک خوردن و سایر مسائل مربوط به شوک حرارتی جلوگیری کند.
بهره وری انرژی:
از آنجایی که تولید ظروف چینی و سرامیک می تواند انرژی بر باشد، باید کوره ای مناسب برای به حداقل رساندن مصرف انرژی طراحی شود.
این ممکن است شامل ویژگیهایی مانند دربهای عایقشده، سیستمهای بازیابی حرارت کارآمد، و تهویه خوب طراحی شده باشد که امکان حذف ایمن دود و رطوبت را فراهم میکند.
ویژگی های ایمنی:
ایمنی در هر عملیات در دمای بالا بسیار مهم است. کوره باید دارای قطع کننده های دمای بیش از حد، کلیدهای ایمنی و تهویه مناسب برای جلوگیری از تجمع گازهای سمی باشد. همچنین باید دسترسی به آن برای نظارت و نگهداری آسان باشد.
دوام و کیفیت ساخت:
یک کوره با کیفیت بالا باید از مواد بادوام ساخته شود که بتواند دماهای شدید و چرخه حرارتی ذاتی در فرآیند پخت را تحمل کند.
این شامل استفاده از فولاد با عیار بالا برای پوسته بیرونی و مواد نسوز محکم برای داخل است.
مواد معدنی مهم در ساخت کوره ها:
اکسید آلومینیوم (Al2O3) و کائولن (Al2Si2O5(OH)4) دو ماده ضروری در تولید ظروف چینی و سرامیک هستند .
هر دو ماده به طور گسترده در مراحل مختلف ساخت، از تهیه مواد اولیه تا فرآیند پخت واقعی در کوره ها استفاده می شوند.
این مواد در ساخت کورههای پخت چینی و سرامیک نقش مهمی دارند.
با استفاده از این مواد، کورههای حرارتی مناسب برای پخت چینی و سرامیک طراحی و ساخته میشوند.
نقش دقیق اکسید آلومینیوم و کائولن در تولید چینی و سرامیک بسته به نوع خاص سرامیک تولید شده و خواص مورد نظر می تواند متفاوت باشد.در مورد ترکیب مواد خاک نسوز برای ساخت کوره ، این مطلب را بخوانید: فرمول خاک نسوز
با این حال، هر دو ماده برای دستیابی به پایان با کیفیت بالا و عملکرد مورد انتظار از این مواد بسیار مهم هستند.
1. آلومینا (اکسید آلومینیوم):
آلومینا یک ترکیب شیمیایی از آلومینیوم و اکسیژن با فرمول Al₂O₃ است. این ماده به صورت پودر خشک در کورههای بلند استفاده میشود.
نقش اکسید آلومینیوم (Al2O3) در چینی و سرامیک :
اکسید آلومینیوم که به نام آلومینا نیز شناخته می شود، به دلیل خاصیت نسوز بالا، پایداری حرارتی و مقاومت در برابر حملات شیمیایی، جزء اصلی در فرمولاسیون های چینی و سرامیک است.
این ماده به میزان قابل توجهی به استحکام مکانیکی و دوام محصول نهایی کمک می کند.
در تولید چینی و سرامیکی: اکسید آلومینیوم به عنوان یک شار عمل می کند و به تشکیل مولیت کمک می کند، فازی کلیدی در مواد سرامیکی که باعث افزایش استحکام و کاهش انبساط حرارتی می شود.
اغلب به شکل خاک رس یا فلدسپات که منابع طبیعی آلومینا هستند اضافه می شود.
وجود آلومینا امکان تف جوشی بدنه سرامیکی در دماهای پایین تر را فراهم می کند که می تواند منجر به افزایش راندمان تولید و صرفه جویی در انرژی شود.
به عنوان یک جزء لعاب: آلومینا را می توان در فرمولاسیون لعاب ها استفاده کرد تا خواص خاصی مانند دوام، مقاومت در برابر شوک حرارتی و بهبود شکل گیری شیشه را به ارمغان آورد.
هنگامی که در لعاب وجود دارد، می تواند بر رنگ، بافت و سطح سرامیک نیز تأثیر بگذارد.
در آسترهای کوره: نقطه ذوب بالا و مقاومت عالی در برابر شوک حرارتی اکسید آلومینیوم آن را برای استفاده در آستر کوره های چینی و سرامیک مناسب می کند.
این به حفظ مشخصات دمای ثابت کمک می کند و کوره را از اثرات خورنده مواد مذاب محافظت می کند.
2. کائولن:
کائولن یک ماده نرم با خاصیت عایق الکتریسیته و رسانایی گرمایی بالا است. از ترکیب کائولن با آلومینا، دیوارههای نسوز با تحمل حرارت بالا در کورههای چینی و سرامیک ساخته میشود.
نقش کائولن درچینی و سرامیک (Al2Si2O5(OH)4) :
کائولن یا خاک رس چینی، یک ماده معدنی سیلیکات آلومینیوم هیدراته است که به دلیل اندازه ذرات ریز، شکل پذیری و خلوص آن به طور گسترده در صنعت سرامیک استفاده می شود.
چندین ویژگی مفید به محصول نهایی می دهد:
در بدنه های چینی و سرامیکی: کائولن به عنوان پرکننده و چسباننده عمل می کند و باعث بهبود شکل پذیری و کارایی مخلوط رسی می شود.
این به ویژه در تولید ظروف سفید مهم است، جایی که ذرات ریز و سفیدی بالای آن برای دستیابی به ظاهری صاف و یکنواخت ارزش دارد.
افزودن کائولن فرآیند انجماد شیشه ای را افزایش می دهد و منجر به یک بدنه متراکم و نفوذ ناپذیر می شود که مشخصه چینی است.
به عنوان یک جزء لعاب: کائولن به دلیل توانایی آن در افزایش چسبندگی و افزایش براقیت و شفافیت لعاب، یک ماده رایج در لعاب است.
همچنین به پایداری مذاب لعاب کمک می کند و می توان از آن برای تنظیم ویسکوزیته و خواص جریان استفاده کرد.
در ریخته گری لغزشی: در فرآیند ریخته گری لغزشی از لغزش های پایه کائولن برای تولید قطعات سرامیکی با جزئیات ظریف و سطوح صاف استفاده می شود. انعطاف پذیری بالای کائولن امکان ایجاد اشکال و طرح های پیچیده را فراهم می کند.
فرایند تغییرات مواد چینی و سرامیک:
در مورد روش و مراحل تولید چینی و سرامیک را در این مطلب بخوانید: مراحل تولید چینی و سرامیک
در طی فرآیند پخت در کوره های چینی و سرامیک، اکسید آلومینیوم و کائولن هر دو دستخوش تغییرات مختلفی می شوند:
- کم آبی: ابتدا مولکول های آب موجود در ساختار کریستالی کائولن در دمای بین 500 تا 1000 درجه سانتی گراد رانده می شوند.
- تشکیل مولیت: در دمای بالای 1000 درجه سانتی گراد، سیلیکات های آلومینیوم، از جمله آنهایی که از کائولن به دست می آیند، شروع به تبدیل به مولیت می کنند. این فرآیند تا زمانی ادامه می یابد که مولایت به ترکیب فاز بهینه خود در حدود 1200 تا 1300 درجه سانتی گراد برسد.
- انجماد: سیلیس موجود در بدنه سرامیکی با آلومینا واکنش داده و یک فاز شیشه ای تشکیل می دهد که ذرات جامد باقی مانده را به یکدیگر متصل می کند. این برای توسعه خواص مکانیکی مورد نظر در پرسلن و سرامیک حیاتی است.
- بلوغ لعاب: لعاب تحت ذوب و تبلور قرار می گیرد و آلومینا به عنوان یک شبکه عمل می کند و به پایداری و ظاهر کلی لعاب کمک می کند.
نوشته شده در : دانشنامه پارس اور