PHẦN II NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT
I. Kỹ thuật công nghệ sản xuất
-Trong công nghiệp sản xuất gốm sứ, công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu đóng vai trò rất quan trọng, nó giúp cải thiện một số tính chất và chất lượng của sản phẩm nung. Ngoài ra, phương pháp tạo hình cũng có ý nghĩa không kém phần quan trọng.
-Sản phẩm sứ vệ sinh với những hình dạng phức tạp, sản phẩm với những chỗ có thành mỏng, độ dày sản phẩm tương đối đòng đều, sản phẩm rỗng. Thêm vào đó phối liệu có độ dẻo nên phù hợp với phương pháp đổ rót, cho năng suất cao nhất.
-Ưu điểm: không sinh bụi trong quá trình tạo hình, chế tạo được hình dạng khá phức tạp, độ ẩm không hạn chế, không đòi hỏi lao động có trình độ cao, đặc biệt phù hợp với hầu hết sản phẩm có đất sét như một thành phần tạo dẻo chính trong sản phẩm.
Cơ sở của quá trình nghiền:
Phối liệu gốm sứ được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột mịn, mức độ mịn tùy thuộc vào tính chất và phạm vi sử dụng của sản phẩm. Độ mịn càng cao thì bề mặt riêng của phối liệu càng lớn, khi nung phản ứng xảy ra giữa các hạt dễ dàng hơn.
Kỹ thuật nghiền chia làm 3 loại: nghiền thô, nghiền trung bình và nghiền mịn. Về phương thức nghiềncó thể tiến hành nghiền riêng rồi khuấy trộn hoặc nghiền chung các loại nguyên liệu cùng một lúc.
Về phương pháp nghiền bao gồm: nghiền ướt hay nghiền khô, nghiền gián đoạn hay nghiền liên tục.
Trong công nghệ sản xuất sứ vệ sinh phương pháp nghiền bi ướt được áp dụng rộng rãi vì tính hiệu quả của nó.
Những ưu nhược điểm của phương pháp nghiền bi ướt
Ưu điểm
Phối liệu đạt được sự đồng nhất cao do tác dụng kết hợp của quá trình nghiền và trộn đều.
Việc tháo liệu thuận tiện đặc biệt khi được hỗ trợ bởi khí nén (Lỗ tháo không cần lớn,bi được giữa lại,vệ sinh dễ dàng).
Tiết kiệm năng lượng sấy nguyên liệu đem nghiền (chỉ cần biết chính xác độ ẩm của nguyên liệu để tính toán toa phối liệu)
Tiêu tốn năng lượng để nghiền ít hơn so với nghiền khô.
Có thể sử dụng ngay phối liệu sau khi nghiền xong, nhất là đối với phương pháp đổ rót.
Nhược điểm
Lượng hao mòn bi và vách lót nhiều hơn nghiền khô (có thể hơn gấp 5 lần). Do đó cầnlựa chọn vật liệu bi và lớp lót có thành phần và tính chất gần giống nguyên liệu đem nghiền (Xem lượng hao hụt này như một cấu tử phối liệu) và cần tính toán bổ sung bi nghiền kịp thời để đảm bảo hiệu suất nghiền.
Lượng nước sử dụng trong quá trình nghiền lại phải được tách ra ở các công đoạn sau của quá trình sản xuất (đổ rót, sấy, nung…)
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Kho cao lanh
Chất điện giải, Nước
Tạo hình trong khuôn thạch cao
Kiểm tra (lau, sửa) Saáy khoâ
Kieồm tra (daàu)
Phun men Nung (1190)
Sản phẩm
Pheỏ phaồm
Máy nghieàn thôâ
samot
Beồ khuaỏy nhanh
Beồ UÛ (Hồ sàng 1 lần)
Sàng khử từ
bể chứa có cánh khuấy
đường ống vận chuyển
Kiểm tra, Phân loại, Đóng gói Nguyeõn lieọu
men frit
Bể chứa Sàng khử từ
Bể chứa (Men)
sàng
Beồ UÛ (Hoà caáp)
Máy nghiền bi ướt gián đoạn
Kho tràng thạch Kho đất sét
Máy nghiền bi ướt gián đoạn
Định lượng Định lượng
Định lượng
Đất thừa
1. Giai đoạn 1: chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu bao gồm: đất sét, cao lanh, tràng thạch… được nhập về nhà máy.
Chúng được đưa đến nhà máy và được đưa vào từng kho chứa riêng biệt để chuẩn bị cho quá trình tạo phối liệu.
Nguyên liệu được nhập về kho nhà máy
Ngoài ra còn có samot, phế phẩm, mộc hỏng,… cũng được tái sử dụng.
Mộc hỏng được tái sử dụng
Sử dụng xe nâng để vận chuyển nguyên liệu
Nguyên liệu được đưa vào máy nghiền hay bể khuấy nhanh bằng Palang điện
Palang điện
2. Giai đoạn 2: tạo phối liệu
Phân xưởng gia công hồ
Để tăng năng suất, nhà máy đã tiến hành nghiền riêng nguyên liệu gầy và nguyên liệu dẻo.
Trước hết, nguyên liệu dẻo được khuấy riêng trong bể khuấy nhanh.
Nguyên liệu dẻo chủ yếu là đất sét. Sau khi điều chỉnh để đạt được các thông số kỹ thuật thích hợp sẽ được sàng và bơm xuống ủ trong bể chứa 1.
Nguyên liệu gầy được nghiền trong máy nghiền bi. Nguyên liệu gồm có Feldspar xương, Cao Lanh, silica, samot cùng với thủy tinh lỏng tính ngoài.
Máy nghiền bi MTD 120
Sau khi nạp liệu, công nhân tiến hành vệ sinh sạch sẽ xung quanh nắp máy nghiền, đậy nắp lại, kiểm tra chốt an toàn, kiểm tra cổng ra liệu của máy nghiền
đã được thay bằng nắp nghiền chưa, đóng cửa hàng rào bảo vệ. Sau khi kiểm tra xong, công nhân bắt đầu cài đặt thời gian nghiền.
Đồng hồ cài thời gian nghiền
Nguyên liệu gầy sau khi đạt được những thông số kỹ thuật thích hợp (d=1,800-1,810; V(oG)>310; sót sàng 45(%): 6-12, sót sàng 63(%) = 2-4) sẽ được chuyển qua bể khuấy nhanh, cùng lúc đất sét trong bể chứa 1 cũng được bơm lên để tiếp tục nghiền trộn trong bể khuấy nhanh.
Bể khuấy nhanh
Máy khuấy nhanh tương tự như máy nghiền, cũng trang bị đồng hồ cài đặt thời gian.Tuy nhiên trong khuấy hồ, đất sét, mộc hỏng chúng ta không cài đặt thời gian khuấy.Thời gian khuấy phụ thuộc vào thông số V, d, t của hồ, đất sét, mộc hỏng.Chỉ khi nào đạt các thông số trên thì máy khuấy mới được tắt. Tuy nhiên cũng không nên để máy khuấy làm việc quá lâu vì như vậy sẽ có thể gây cháy động cơ
Trước khi khuấy nguyên liệu phải cho nước vào trước, chỉ khi nước ngập cánh khuấy 1 khoảng tương đối thì mới bắt đầu bật máy khuấy.
Cho từ từ nguyên liệu vào đến khi hết, nếu thấy đặc thì phãi cho thủy tinh lỏng hoặc nước vào bể khuấy nhanh, tránh để tình trạng bể khuấy nhanh quá đặc Sau khi khuấy nguyên liệu đồng nhất và đạt các thông số d, V, T thì tắt máy.
Sau đó hỗn hợp phối liệu được cho qua sàng để loại bỏ những hạt có kích thước lớn, không đạt yêu cầu, tiếp tục cho vào bể ủ, sau đó qua sàng khử từ để loại bỏ các hợp chất của sắt (sắt kim loại, sắt từ), các chất này làm cho sản phẩm có màu vàng và màu xanh, làm giảm độ trắng của sản phẩm.
Phễu dùng để xả hồ
Tương tự, sau khi đã đạt được những thông số kỹ thuật thích hợp do hiệu chỉnh lượng thủy tinh lỏng và nước cùng với phần trăm thích hợp hồ trả về đã tính toán trước trong bài phối liệu (hồ thừa trong quá trình đổ rót được thu hồi và chứa trong bể chứa 7 và 8) sẽ được sàng và chứa trong bể chứa 2 và 3. (Thông số d=1,765-1,770;
V(oG)>320; Thixotropy1= 15-20; Thixotropy6= 70-80)
Sàng rung SPB 121
Phễu
Sơ đồ công nghệ chế tạo hồ đổ rót
Hồ nguyên thủy từ bề chứa 2 và 3 được sàng rung và khửtừ để chuyển qua ba bể chứa 4, 5 hoặc 6, từ đây hồ được điều chỉnh lần cuối cùng để đạt thông số kỹ thuật thích hợp (d=1,77-1,78; V(oG)>320, Thixotropy 1 =15-20;Thixotropy 6=70-80; sót sàng 45(%): 5-7, sót sàng 63(%)=1-3) sau thời gian ủ tối thiểu 48h sẽ được cấp cho khu vực đổ rót.
Phối liệu đã đạt yêu cầu về thành phần và độ mịn, ta tiến hành giai đoạn ủ phối liệu trong bể
chứa, có cánh khuấy từ 1 – 2 ngày, để ổn định hồ và tăng độ đồng nhất cho hồ. Việc giữ hồ trong cánh khuấy giúp cho quá trình hydrat hóa của các thành phần được hoàn toàn hơn, giúp giảm độ keo tụ của hồ, tăng sự phân tán của các hạt đất sét, đồng thời quá trình trao đổi các cation xảy ra hoàn toàn hơn.
Máy khuấy 1 tốc độ gồm một động cơ nối với cánh khuấy của bể ủ, động cơ được đặt ở trên trong khi cánh khuấy nằm trong bể ủ dưới mặt đất.
Động cơ máy khuấy chậm Ủ - xử lý
Hồ sau khi ra máy nghiền cần có thời gian để ủ. Thời gian ủ hồ ít nhất là 48h, sau đó được cân chỉnh, xử lý sao cho hồ đổ rót đạt một số yêu cầu sau:
Hồ cần phải có hàm lượng chất rắn cao (tỉ trọng cao) nhằm tránh cho khuôn thạch cao khỏi phải hút quá nhiều nước trong quá trình đổ rót. Điều này dẫn đến khuôn mau bão hòa nước và phải sấy khuôn thường xuyên dẫn đến tuổi thọ khuôn sẽ kém.
Hồ phải đủ độ linh động để có thể vận chuyển dễ dàng trong đường ống, dễ điền đầy mọi ngóc ngánh trong khuôn. Nếu hồ kém linh động thì hồ thừa sẽ khó thoát khỏi khuôn, hay giữ lại những bọt khí mà kết quả sau sấy và nung để lại lỗ mọt trên bề mặt sản phẩm.
Hồ phải bền, nghĩa là các hạt rắn không được lắng khi hồ ở trạng thái tĩnh.
Trước khi đổ rót, cần lấy mẫu để kiểm tra các thông số yêu cầu
Khu vực chế tạo hồ đổ rót
Các sự cố thường gặp và cách xử lý:
Hồ có tỷ trọng cao: việc này làm cho hồ nặng, khó bơm, hồ dễ bị lắng … Chúng ta khắc phục bằng cách cho thêm nước hoặc thủy tinh lỏng vào.
Hồ có tỷ trọng thấp: điều này làm cho khuôn thạch cao hút nhiều nước trong quá trình đổ rót, dẫn đến khuôn mau bão hòa nước và phải sấy nhiều hơn, dẫn đến tuổi thọ của khuôn giảm, khuôn mau bị chai. Để khắc phục việc này, chúng ta cho thêm mộc khô vào bể khuấy nhanh cho đến khi đạt thông số ra bể khuấy nhanh
Hồ có độ nhớt cao: điều này tạo khó khăn cho quá trình tạo hình do hồ thiếu độ linh động, sẽ không len vào được các vị trí nhỏ trong khuôn, độ dày mộc sẽ dày hơn, dễ bị kẹt đường ống dẫn đến sẽ khó vệ sinh đường ống. Ta có thể điều chỉnh bằng thủy tinh lỏng
Hồ có độ nhớt thấp: thời gian bám khuôn sẽ lâu hơn, ảnh hưởng đến năng suất. Ngoài ra, nó còn ảnh hưởng đến độ bền cơ của sản phẩm mộc
Bơm cấp hồ đổ rót:
Vị trí cắm ống khí
Bơm màng
Bơm màng
Trong bơm cấp hồ đổ rót, chúng ta thường sử dụng 2 bơm: 1 bơm hút và 1 bơm đẩy (hoặc có thể sử dụng 1 bơm, tuy nhiên lưu lượng sẽ yếu hơn).
Nối ống từ bể cần bơm vào đầu vào của bơm hút, đầu ra của bơm hút sẽ được nối vào đầu vô của máy đẩy, đầu ra của bơm hút sẽ được nối vào đầu vô của bơm đẩy, đâu ra của bơm đẩy sẽ nối với ống cấp hồ lên các bể cao vị ở phân xưởng tạo hình.
Trước khi bơm hồ lên bể cao vị, công nhân phân xưởng hồ phải hoàn lưu đường ống hồ để đẩy hết lượng hồ cũ trong đường ống ngày hôm trước về bể ủ của ngày hôm sau.
− Đóng các van từ trên các bể cao vị (ở phân xưởng tạo hình).
− Mở van khí ở máy bơm hút, sau đó mở van khí ở máy bơm đẩy (áp suất ở van đẩy phải luôn cố định) để bơm hồ.
− Lượng hồ bơm lên phân xưởng đổ rót sẽ đi dọc theo đường ống ở bể cao vị sau đó quay trở về phân xưởng hồ).
− Quá trình hoàn lưu kết thúc khi hồ cũ trong đường ống đã trả về hết (có thể nhận thấy bằng cách dùng tay rờ vào hồ trả về, nếu thấy hồ nóng hơn so với lúc đầu thì lúc đó lượng hồ trả về đã hết).
− Sau đó tiến hành bơm hồ lên các bể cao vị.
− Mở các van từ ở các bể cao vị.
− Mở máy bơm hút và bơm đẩy tương tự như trên.
− Sau khi bơm hết hồ thì tắt bơm hút sau đó tắt bơm đẩy.
− Tắt các van từ ở bể cao vị.
− Tháo hết dây khí ra khỏi máy bơm sau khi sử dụng.
Bể chứa có cánh khuấy ở phân xưởng tạo hình
3. Giai đoạn 3: tạo hình
Sử dụng phương pháp đổ rót để tạo hình sản phẩm.
Sản phẩm được tạo hình bằng phương pháp đổ rót muốn đạt chất lượng cao riêng về hồ phải đạt các yêu cầu sau:
- Lượng nước ít để giảm thời gian đổ rót và thời gian sấy ngắn
-Độ lưu động của hồ cao để việc vận chuyển trong đường ống dễ dàng và đảm bảo chảy vào những vị trí phức tạp của khuôn.
- Hồ phải bền, ít bị lắng, không bị sánh độ nhớt của hồ ổn định.
- Tốc độ bám khuôn tốt.
- Lượng chất điện giải ít nhất.
- Dễ tháo khuôn, ít khuyết tật tạo hình, mật độ sản phẩm đều, bề mặt nhẵn.
Hồ sau khi ủ sẽ được bơm chuyển đến các nơi đổ rót để tiến hành quá trình đổ rót.
Đổ rót được thưc hiện bằng phương pháp thủ công hoặc bán tự động vào các khuôn thạch cao.
Vận tốc bám khuôn tạo thành sản phẩm phụ thuộc vận tốc hút nước của hồ bởi khuôn thạch cao, thành phần hạt của pha rắn, tỷ lệ giữa pha rắn và pha lỏng cũng như vận tốc khuyết tán của hồ và nước qua lớp xương mộc mới được tạo ra.
Nếu vận tốc hút nước của khuôn quá lớn ở lớp mặt bên ngoài sản phẩm đúc rót hình thành lớp xương chặt hơn do đó dẫn tới sự xuất hiện ứng suất dư bên trong dễ gây ra vết nứt. Ngược lại nước sẽ tích tụ trên lớp bề mặt của khuôn do đó gây xáo mòn khuôn và dính bám sản phẩm vào khuôn. Vì vậy, vận tốc hút pha lỏng của hồ do độ rỗng của khuôn cần cao hơn hay bằng vận tốc trầm lắng của pha rắn tới bề mặt khuôn, như vậy ta phải lựa chọn khuôn thích hợp cũng như đối với độ ẩm của hồ .
Các bước thực hiện quá trình đổ rót:
Vì ta sản xuất bồn cầu nên sử dụng phương pháp đúc rót hồ thừa
Sơ đồ quy trình tạo hình sản phẩm a. Chuẩn bị khuôn
Đối với khuôn mới lên dàn:
-Kiểm tra bề mặt làm việc của khuôn.
-Kiểm tra các chi tiết của khuôn đầy đủ.
-Thông lỗ đổ rót, lỗ tháo hồ thừa và lỗ thông khí.
-Dùng chổi lông, gôm vệ sinh sạch bề mặt của khuôn.
-Tạo ẩm và lau kỹ bề mặt của khuôn bằng dung dịch sô đa 5% để tẩy rửa dầu mỡ trên mặt khuôn tăng sức hút cho khuôn.
-Lau bằng nước sạch để khuôn thạch cao có độ ẩm đều, hạn chế nứt mộc do khuôn mới khi đổ rót.
Đối với khuôn đã đổ (khuôn cũ):
-Kiểm tra các chi tiết của khuôn đầy đủ.
-Dùng chổi lông, gôm vệ sinh sạch bề mặt của khuôn.
-Kiểm tra lại bề mặt làm việc của khuôn phải nhẵn và sạch.
-Kiểm tra lỗ rót hồ, lỗ tháo hồ, lỗ thông khí phải sạch và thông.
-Đối với khuôn bị vênh hoặc hở chảy hồ thì phải có đề nghị chỉnh sửa, hoặc trả về xưởng khuôn.
-Lau ẩm bằng nước hồ loãng nên bề mặt làm việc, theo qui định đối với từng loại sản phẩm.
b. Lắp khuôn
Lần lượt lắp tuần tự các chi tiết của khuôn vào sao cho cân đối và đảm bảo độ kín khít.
Lắp và xiết chặt các vam theo qui định.
Sau khi lắp xong khuôn ở tư thế ngửa.
c. Đổ rót hồ vào khuôn
Hệ thống đường ống vận chuyển hồ cho quá trình đổ rót
Rải vòi rót hồ dọc theo giá kê khuôn, xả hồ trong vòi ra hầm chứa khoảng 2-3 xô (xô 10lít) để tránh bọt khí và hồ lắng đọng trong vòi.
Mở van rót hồ vào trong khuôn sao cho dòng hồ chảy vào khuôn từ từ và liên tục để tránh hiện tượng bọt khí sục vào trong dòng hồ. Đổ đầy lần lượt từng khuôn và theo thứ tự từ đầu dãy đến cuối dãy khuôn.
Thời gian rót hồ đầy cho một bộ khuôn từ 2,5 đến 3,5 phút.
Đối với khuôn đổ bằng phễu thì mức hồ dâng đầy cách miệng phễu 2cm là đủ,
Dùng đất dẻo để bịt kín các vị trí khe hở khuôn bị chảy hồ.
Chú ý theo dõi châm thêm hồ ở những khuôn bị thiếu hồ do khuôn hở.
Khuôn sau khi đã được làm sạch và lắp ráp cẩn thận, ta tiến hành rót hồ đầy vào khuôn, giữ yên 1h 30 hay 1h 50 phụ thuộc hình dạng khuôn, thời tiết đến khi việc bám khuôn tạo nên xương mộc. Cần lưu ý suốt thời gian này phải chiêm hồ vì bị co thể tích
d. Lưu hồ trong khuôn
Thời gian lưu hồ trong khuôn bắt đầu tính từ lúc đổ đầy hồ vào khuôn đến lúc mộc trong khuôn đạt độ dày qui định.
Thời gian lưu hồ trong khuôn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: khuôn mới hay cũ, chế độ sấy khuôn, nhiệt độ môi trường, tính chất của hồ...), vì vậy khi lưu hồ trong khuôn cần chú ý đến theo dõi tính chất của hồ và thời gian ước tính độ dầy do phòng thí nghiệm cung cấp.
Khi chiều dày thành xương mộc đạt yêu cầu 8÷11 mm, phần hồ thứa được rút ra ở các lỗ chèn dưới đáy khuôn hoặc rót ra cho vào bể chứa để tiếp tục thực hiện các lược đổ rót phía sau.
Mộc được giữ trong khuôn, lưu khuôn 1-3h để tăng độ bền và giảm độ ẩm xuống 22÷24%, sau đó tháo ra khỏi khuôn và làm sạch bằng miếng mút ướt. Mộc được tháo ra ngoài rồi bắt đầu tiến hành kiểm tra (lúc này mộc có thể nói là đã được sấy tự nhiên)
Quá trình rót hồ