Nghiên cứu xây dựng giải pháp tối u và thiết kế chế tạo hệ thống tự động hoá các công nghệ nung luyện

Bộ khoa học và công nghệ
Chơng trình nghiên cứu khoa học
và phát triển công nghệ KC 03
________________________________________








đề tài KC 03.19

Nghiên cứu xây dựng giải pháp tối u
và thiết kế chế tạo
hệ thống tự động hoá các
công nghệ nung luyện


Báo cáo tổng hợp





6458
10/8/200
7

Hà nội 2006

1
Bộ khoa học và công nghệ
Chơng trình nghiên cứu khoa học
và phát triển công nghệ KC 03







đề tài KC 03.19

Nghiên cứu xây dựng giải pháp tối u
và thiết kế chế tạo
hệ thống tự động hoá các
công nghệ nung luyện


Báo cáo tổng hợp

Chủ nhiệm đề tài: TS. Nguyễn Văn Vinh
Cơ quan chủ trì: Viện Tự động hoá KTQS
Cơ quan chủ quản: Trung tâm KHKT-CNQS

2

Đội ngũ cán bộ thực hiện đề tài

TT Họ và tên Cơ quan công tác Số tháng làm
việc cho đề tài
A.

Chủ nhiệm đề tài
Nguyễn Văn Vinh
Viện Tự động hoá
KTQS
24
B. Cán bộ tham gia nghiên cứu
1
TS. Nguyễn Vũ, th kí đề tài Viện Tự động hoá
KTQS
20
2
ThS. Lê Việt Hồng Viện Tự động hoá
KTQS
15
3
KS. Vũ Minh Khiêm Viện Tự động hoá
KTQS
15
4
ThS. Tăng Thanh Lâm Viện Tự động hoá
KTQS
15
5
ThS. Phạm Tiến Dũng Viện Tự động hoá
KTQS
10

6
ThS. Nguyễn Đăng Vĩnh Viện Tự động hoá
KTQS
10
7
KS. Phạm Thị Phơng Anh Viện Tự động hoá
KTQS
03
8
KS. Nguyễn Đức Thành Viện Tự động hoá
KTQS
03
9
KS. Nguyễn Minh Tuấn Viện Tự động hoá
KTQS
03
Chủ nhiệm đề tàI Thủ trởng đơn vị chủ trì đề tài






3

Danh sách cán bộ phối hợp thực hiện đề tài
TT Họ và tên Cơ quan công tác
1
PGS.TS. Thái Duy
Sâm

Viện Khoa học Vật
liệu
Cung cấp các t liệu về
công nghệ nung các sản
phẩm gốm sứ
2
PGS.TS. Đào Xuân
Phái
Đại học Bách khoa
Hà Nội
Cung cấp các t liệu về
công nghệ nung luyện
trong các lĩnh vực khác
nhau và xu hớng phát
triển của công nghệ nung
luyện hiện đại
3
KS. Hà Văn Lâm Xí nghiệp X54 Công
ty thang long, Quân
khu Thủ đô
Cung cấp các số liệu về lò
con thoi đang đợc sử
dụng rộng rãi tại Bát
tràng, giúp phối hợp áp
dụng kết quả của đề tài
vào thực tế, tham gia thử
nghiệm


4

Mục lục
trang
Danh sách cán bộ tham gia đề tài 2
Phần thứ nhất: Những vấn đề tổng quát
6
I. Tính bức thiết của đề tài. 6
II. Mục tiêu của đề tài. 11
III. Nội dung của đề đài. 12
IV. Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu và triển khai thực hiện
đề tài.
13
V. Kết quả đạt đợc 16
VI. áp dụng các kết quả của đề tài.

17
Phần thứ hai.

Các sản phẩm của đề tài

18
1. Thiết kế hệ thống và xây dựng giải pháp tối u 18
1.1. Công nghệ nung các sản phẩm gốm sứ 18
1.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình nung 18
1.1.2. Các chế độ nung 28
1.1.3. Kỹ thuật nung - Đo nhiệt độ nung: 28
1.1.4. Các dạng, cấu tạo và nguyên lý làm việc của lò nung: 30
1.2. Xây dựng Giải pháp tối u 49
1.2.1. Đặc tính của lò nung con thoi 49
1.2.2. Một số chỉ tiêu tối u theo quan điểm của ngời sử dụng 50
1.2.3. Xây dựng giải pháp tối u cho các hệ thống tự động hóa

công nghệ nung luyện
51
1.3. Thiết kế hệ thống 53
2. Hệ thống đo lờng các tham số công nghệ

57
2.1. Hệ thống có các khối đo và hiển thị tại chỗ 58
2.1.1. Đặc tính kỹ thuật. 58
2.1.2. Sơ đồ mặt trớc của thiết bị .
58
2.1.3. Chế độ hoạt động. 59
2.1.4. Đặt chế độ. 61
2.1.5. Sơ đồ khối của thiết bị . 69
2.1.6. Sơ đồ của từng khối của thiết bị 70
2.1.7. Phần mềm thiết bị 76
2.2. Hệ thống đo lờng trên cơ sở các thiết bị chuẩn 79
3. Hệ thống giám sát và cảnh báo thành phần khí thải 89
4. Cơ cấu chấp hành điều khiển lu lợng Khí đốt và dầu 99
4.1. Chức năng: 99
4.2. Đặc tính kỹ thuật 99
4.3. Sơ đồ khối của thiết bị 99
4.4. Các giao diện của thiết bị 100
4.5. Các chế độ hoạt động của thiết bị. 102
4.6. Cài đặt các thông số điều khiển cho thiết bị 102
4.7. Lu đồ thuật toán chơng trình điều khiển. 105
5. Mỏ đốt thông minh 109
5.1. Chức năng và đặc tính kỹ thuật
109

5

5.2. Sơ đồ khối của thiết bị 109
5.3. Mô tả hoạt động 110
5.4. Thiết kế chế tạo các khối thiết bị 111
5.4.1. Khối đo lờng và điều khiển góc mở cửa trộn khí 111
5.4.2. Khối cảm biến xung đo góc mở cửa trộn khí 115
5.4.3. Giao diện và các chế độ hoạt động.
115
5.4.4. Thuật toán và lu đồ phần mềm điều khiển 117
6.Thiết bị điều khiển đa kênh 119
6.1. Mô tả chung 119
6.1.1. Chức năng: 119
6.1.2. Tính năng kỹ thuật của thiết bị

119
6.1.3. Các khối trong thiết bị điều khiển đa kênh: 120
6.2. Chức năng các khối trong thiết bị điều khiển đa kênh 121
6.2.1. Khối thu thập số liệu và các modul vào ra . 121
6.2.2. Khối xử lý số liệu và giao diện: 124
6.3. Chơng trình tính toán điều khiển 125
6.3.1. Chức năng chính: 125
6.3.2. Các môdul chính của chơng trình: 125
6.4. Các giao diện truyền thông và điều khiển vào ra: 130
6.4.1. Giao diện truyền thông: 130
6.4.2. Giao diện điều khiển vào ra: 131
7. Trung tâm thu thập số liệu, lu trữ và điều khiển 133
7.1. Chức năng . 133
7.2. Các modul của chơng trình: 134
7.3. Giao thức truyền số liệu: 140
8. chơng trình mô phỏng hệ thống điều khiển 141
8.1. Khảo sát thực tế hệ thống lò nung gốm sứ: 141

8.2. Cơ sở lý thuyết và xây dựng mô hình 146
8.2.1. Mô hình lò nhiệt 146
8.2.2. Phơng pháp phân tích các đối tợng tuyến tính 147
8.3. Mô phỏng lò 149
8.3.1. Tính toán sự cháy của nhiên liệu 152
8.3.2. Tính toán cân bằng nhiệt: 154
8.4. Chơng trình mô phỏng 160
Kết luận.
165
Tài liệu tham khảo
166
Phụ lục.
167




6
Phần thứ nhất
Những vấn đề tổng quát

I. Tính bức thiết của đề tài.
ở
các nớc đang phát triển, vấn đề tự động hóa cho các công nghệ nung
luyện rất đợc quan tâm giải quyết, vì vậy các công nghệ nung luyện đợc tự
động hóa ở mức độ cao:
Tự động đo lờng, giám sát và điều khiển các thông số công nghệ nh
nhiệt độ, tốc độ thay đổi của nhiệt độ, áp suất, tự động điều khiển các quá
trình đa sản phẩm vào/ra lò Đối với rất nhiều loại sản phẩm, ví dụ nh sứ
dân dụng, sứ mỹ nghệ, sứ cách điện. nồng độ của các chất khí trong môi

trờng nung ảnh hởng rất lớn đến chất lợng sản phẩm. ở đó xảy ra các phản
ứng hóa học ở nhiệt độ cao. Vì vậy ở đó còn đòi hỏi phải đo lờng, giám sát
và điều khiển các thông số cơ bản của môi trờng trong lò nung. Nhìn chung
lò nung hiện đại đều đợc trang bị các hệ thống tự động đo lờng giám sát
điều khiển với các mức độ chính xác thích hợp, tùy thuộc yêu cầu của công
nghệ sản xuất cho từng loại sản phẩm. Nhờ vậy các sản phẩm của công nghệ
nung luyện ở đó đạt các chỉ tiêu chất lợng cao.
Đối với các công nghệ nung luyện sử dụng các dạng nhiên liệu nh dầu
nặng, dầu nhẹ, khí hóa lỏng, khí thiên nhiên, bên cạnh các vấn đề điều khiển
các thông số của công nghệ nh nhiệt độ, áp suất khí, môi trờng trong lò, còn
có những vấn đề rất quan trọng khác cần quan tâm nh:
1. Điều khiển quá trính cháy đảm bảo sao cho tiêu tốn nhiên liệu ít nhất,
góp phần quan trọng cho việc giảm giá thành sản phẩm.
2. Giám sát và điều khiển quá trình để giảm thiểu nồng độ khí độc hại
trong khí thải, đảm bảo không gây ô nhiễm môi trờng hoặc ít nhất cũng phải
ở trong phạm vi cho phép của luật môi trờng.

7
Để đạt đợc độ chính xác cao, trong các hệ thống tự động điều khiển các
quá trình công nghệ nung luyện ngời ta sử dụng các thành tựu mới của lí
thuyết điều khiển hiện đại: Điều khiển tối u, điều khiển thích nghi, điều
khiển bền vững, điều khiển với cấu trúc biến đổi có sử dụng chế độ trợt, điều
khiển mờ, mờ - trợt Tùy thuộc vào từng công nghệ nung luyện cụ thể để
chọn các thuật điều khiển nhằm đáp ứng tốt nhất các yêu cầu của công nghệ,
phù hợp với các yêu cầu của quá trình sản xuất. Các thuật điều khiển chứa
trong các phần mềm điều khiển thực sự là linh hồn của hệ thống điều khiển.
Nhiều bài toán điều khiển các công nghệ nung luyện vẫn thu hút sự quan tâm
của các ngành khoa học, công nghệ cả về phơng diện lý thuyết cả về phơng
diện ứng dụng.
Trong lĩnh vực sản xuất các thiết bị phục vụ cho các lò nung, các hãng sử

dụng các thiết bị tự động hóa công nghệ phổ dụng nh PLC, IPC, Controller
của các nhà sản xuất chuyên sâu về tự động hóa nh SIEMENS, OMRON,
HONEYWELL, SHNIDER, AB, Đáng chú ý là các hãng sản xuất chuyên
về tự động hóa đã cho ra đời các thế hệ Controller chuyên dùng cho các lò
nung.
Các cơ cấu chấp hành trong các hệ thống tự động điều khiển công nghệ
nung luyện có những nét đặc thù riêng. Các cơ cấu chấp hành này có vai trò
hết sức quan trọng quyết định hiệu quả cuả quá trình cháy. Các hãng nh
HAUCK (Mỹ), RIEDHAMMER (CHLB Đức) ITALFORNI (ITALIA),
KICHIETSU BUSSAN (Nhật), HAN YANG INDUSTRY (Hàn quốc), PSP
(CH SEC) đã chế tạo các mỏ đốt tự phối khí, mỏ đốt thông minh.
Trong số đó, các đầu đo thành phần khí (môi trờng nung) và thành phần
độc hại trong khí thải là những SENSORS khá đắt tiền. Đi đầu trong số các
hãng chế tạo SENSORS này là FIGARO, BRAUTIGAM MABTECHNIK,
ENDRICH GMBH, GERATBAU, ALTHEN, TESTO, Các SENSORS khí
cho các quá trình nung luyện thờng là các SENSORS thông minh. Tuy nhiên
giá thành các SENSORS loại này rất cao, nằm trong dải từ 5.000 EUR tới
hàng chục nagàn EUR.

8
Các hệ thống tự động hóa cho các công nghệ nung luyện thực hiện các
chức năng đo lờng, giám sát, điều khiển và quản lý, đảm bảo cho các chế độ
công nghệ đợc chính xác. Đặc trng nhất đối với chế độ công nghệ trong các
lò nung luyện là các đờng cong nung. Đối với mỗi chủng loại sản phẩm
đòi hỏi một chế độ nung riêng và tơng ứng với nó là đờng cong nung riêng.
Đối với các lò công nghệ nung luyện đợc trang bị các hệ thống tự động hóa
hiện đại, các đờng cong nung đợc chứa trong các chơng trình phần mềm.
Ngoài các bộ chơng trình phần mềm đo lờng, xử lý số liệu, điều khiển
còn có các chơng trình phần mềm chứa các đờng cong nung. Để xây
dựng đợc các bộ chơng trình phần mềm này đòi hỏi có sự kết hợp chặt chẽ

giữa các chuyên gia điều khiển tự động với các chuyên gia công nghệ thuộc
lĩnh vực liên quan đến sản phẩm nung luyện cụ thể.
Công nghệ nung luyện trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp ở nớc ta
đợc trang bị các hệ thống tự động hóa ở các mức độ rất khác nhau. Có thể
nêu ra một số ví dụ điển hình về mức độ tự động hoá các công nghệ nung
luyện trong lĩnh vực si li cát nh sau:
Công nghệ xi măng: Hiện đang đợc đầu t mở rộng nhiều nhà máy
trên khắp cả nớc. Theo quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt nam
đến năm 2010 đã đợc Thủ tớng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số
164/2002/QDTTg ngày 18/11/2002, nhu cầu xi măng ở nớc ta là: 29-30 triệu
tấn năm 2002, 47-50 triệu tấn năm 2010 và 68-70 triệu tấn năm 2020.
Để đáp ứng đợc nhu cầu này ngành xi măng phải đợc khai thác vận hành
50 lò đứng ( công suất 120-240 tấn clanhke/ngày-lò ) và 17 lò quay ( công
suất 400- 550 tấn clanhke/ngày-lò ) và đang chuẩn bị đầu t thêm một số nhà
máy xi măng lò quay. Các lò nung clinker xi măng làm việc ở nhiệt độ cao (
tối đa đến 1500
o
C ) nhiên liệu sử dụng là than đá nghiền mịn và/hoặc dầu FO.
ở
các nhà máy xi măng có lò quay nung clinker 100% thiết bị nhập từ các
hãng chế tạo thiết bị chuyên ngành nổi tiếng của CHLB Đức, Đan mạch, Nhật,
Pháp Mức độ tự động hóa ở các nhà máy rất cao, với các hệ thống SCADA
hiện đại có các chế độ điều khiển từ xa liên động từ phòng điều khiển trung

9
tâm đến tất cả các thiết bị trong dây chuyền, đặc biệt các lò quay nung clinker
xi măng phải đợc trang bị các hệ thống giám sát điều khiển hiện đại và có độ
tin cậy cao với các chỉ tiêu chất lợng tốt nhất. Nhìn chung, các nhà đầu t sản
xuất xi măng với công nghệ nung clinker xi măng trong các lò quay có yêu
cầu rất cao đối với các hệ thống tự động hóa cho công nghệ này, và u tiên lựa

chọn thiết bị và hệ thống do các hãng nổi tiếng chế tạo. Chính vì vậy, việc áp
dụng các kết quả do Đề tài thiết kế chế tạo lần đầu chắc chắn sẽ là khó khả thi
và ít nhất là trong thời gian những năm tới. Với những lý do đó chúng ta
không chọn ngành công nghiệp này làm đối tợng áp dụng kết quả nghiên cứu
của đề tài. Các loại lò đứng địa phơng kể cả các lò đứng kiểu cơ khí của
Trung quốc cũng không nằm trong các đối tợng nghiên cứu của đề tài vì nó
quá nhỏ và trình độ công nghệ thấp. Công nghệ lò đứng để nung Slinker xi
măng nh vậy sẽ bị xóa sổ trong tơng lai gần.

Công nghiệp gốm xây dựng và vật liệu chịu lửa: Đây là mảng công
nghiệp đang và sẽ phát triển rất mạnh ở nớc ta kể cả hiện tại và tơng lai.
Trong 10 năm trở lại đây, trong lĩnh vực gốm sứ xây dựng hàng loạt dây
chuyền gạch ốp lát Ceramic và granit nhân tạo đợc nhập vào Việt nam với
công nghệ hiện đại và có mức độ tự động hóa cao, đặc biệt là các khâu nung
sản phẩm bằng lon lăn với chế độ nung nhanh. Lò nung gạch ốp lát Ceramic,
Granit sử dụng nhiên liệu là dầu Diezel, khí lỏng hoặc khí hóa than. Nhiệt độ
vận hành là 1240
0
C, nhiệt độ tối đa đồng đều trong lò theo quy trình để các
viên gạch không bị cong vênh, nứt vỡ. Đảm bảo tiết kiệm nhiên liệu, ổn định
đờng cong nung theo yêu cầu công nghệ.
Công nghệ nung luyện sứ cách điện, sứ dân dụng, sứ mỹ nghệ, đặc biệt
là gốm sứ truyền thống của các làng nghề Việt nam những năm gần đây tập
trung vào sử dụng hai loại lò chính:
1. Kiểu lò tuynel liên tục. Nhiều cơ sở quốc doanh và t nhân trang
bị các lò tuynel tự thiết kế lắp đặt ở trong nớc hoặc nhập ngoại, công nghệ
nung luyện ở đây đã đợc tự động hóa, tuy nhiên, mức độ tự động hoá còn
cha đồng đều.

10

2. Hệ lò thông dụng thứ hai đợc dùng trong công nghệ gốm, sứ và
vật liệu chịu lửa hiện rất phổ biến là con thoi nung đốt gián đoạn (Shuttle
Kiln) dung tich từ 1m
3
đến trên 36m
3
. Các lò này theo mô hình lò tiết kiệm
năng lợng của Đức và Đài loan. Hiện nay trong cả nớc đang sử dụng
khoảng 250 chiếc lò con thoi lớn nhỏ, tập trung ở các làng nghề phía Bắc và
phía Nam. ở một số công ty nh Sứ kỹ thuật Hoàng Liên Sơn Yên Bái, Công
ty Minh Long I & II ( phía Nam) đã trang bị lò con thoi đốt dầu D.O dung tích
30-36m
2
nung sứ điện và sứ dân dụng cao cấp với hiệu quả nhiệt kỹ thuật và
kinh tế cao do đợc trang bị các thiết bị và hệ thống tự động hoá hiện đại của
Đức, Nhật với các chơng trình điều khiển đợc cài đặt đến vài chục chế độ
nung khác nhau.
ở
góc độ công nghệ: Công nghệ nung luyện gắn với công nghệ tự động
hoá đối với các sản phẩm gốm của chúng ta đang tụt hậu, thua kém các nớc
trong khu vực nh Thái lan, Đài loan, Trung quốc, Malaysia khoảng vài chục
năm. Xu thế sử dụng các lò con thoi hoặc lò tuynel đợc tự động hoá ở mức
cao đã bắt đầu khởi sắc ở Việt nam và ngày càng mạnh, thay dần các lò thủ
công hoặc cơ khí hoá hiện nay nhằm nâng cao chất lợng sản phẩm, giảm chi
phí năng lợng, nâng cao năng suất nung, giảm thiểu mức độ gây ô nhiễm môi
trờng ( do giảm thiểu các thành phần độc hại của khí thải).
Trong điều kiện hội nhập kinh tế sâu sắc nh hiện nay, để đảm bảo khả
năng cạnh tranh trên thị trờng, nhu cầu nâng cao chất lợng, giảm giá thành
của sản phẩm đang trở nên bức thiết hơn bao giờ hết. Chính vì vậy xu thế nêu
trên ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn, đòi hỏi phải giải quyết các vấn đề liên

quan đến thiết kế chế tạo và trang bị cho các công nghệ nung luyện các thiết
bị và hệ thống tự động hoá tối u: vừa tốt, vừa rẻ, vừa thuận lợi trong khai thác
sử dụng, bảo hành, bảo dỡng và nhân rộng một cách chủ động; vừa đáp ứng
tốt nhất các yêu cầu của công nghệ nung luyện để tạo ra các sản phẩm chất
lợng cao, giá rẻ, vừa phải đảm bảo không gây ô nhiễm môi trờng.
Để đáp ứng tốt nhu cầu cấp thiết của thực tế sản xuất, từ thực trạng nêu
trên, qua phân tích kỹ lỡng các yếu tố và điều kiện hiện nay, tổ Đề tài thấy

11
cần chọn lò con thoi làm đối tợng số một để nghiên cứu và áp dụng kết quả
nghiên cứu Đề tài. Địa chỉ áp dụng các kết quả của đề tài là các lò nung thuộc
mọi thành phần kinh tế. Các kiểu lò con thoi nhiệt độ cao, tiết kiệm nhiên liệu
và chất lợng nung luyện cao do đợc kết cấu hợp lý về nhiệt kỹ thuật và đợc
trang bị các hệ thống tự động hoá hiện đại do Đề tài tạo ra đã bớc đầu đợc
áp dụng trong khu vực làng nghề gốm sứ Bát tràng.

II. mục tiêu của đề tài.
Mục tiêu chung của đề tài:
Đa ra đợc giải pháp tối u cho tự động hóa các công nghệ nung luyện
trong điều kiện của Việt nam, có khả năng áp dụng rộng rãi cho các cơ
sở sản xuất, đặc biệt là các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ.

Thiết kế, chế tạo thiết bị và hệ thống tự động hóa cho các công nghệ
nung luyện theo các giải pháp tối u đã đề xuất nhằm:
1. Nâng cao chất lợng và hạ giá thành sản phẩm, nâng cao năng suất
lao động và hiệu quả sản xuất.
2. Giám sát mức độ độc hại trong khí thải của các công nghệ nung
luyện, làm giảm thiểu hàm lợng khí độc hại trong khí thải của các công nghệ
nung luyện.
Mục tiêu cụ thể của đề tài:

Đa ra đợc giải pháp tối u cho tự động hóa các công nghệ nung luyện
trong điều kiện của các cơ sở sản xuất của Việt nam. Trớc hết giải pháp đó
phải mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội, đạt mức tối đa trong điều kiện kinh phí
đầu t nâng cấp hoặc tạo mới các thiết bị công nghệ còn rất hạn chế. Giải
pháp đó là cơ sở để giúp các cơ sở sản xuất lựa chọn đợc các thiết bị tự động
hóa theo mức độ đã xác định, đảm bảo nâng cao đợc chất lợng sản phẩm, hạ
giá thành sản phẩm (điều đó có nghĩa là nâng cao đợc sức cạnh tranh cho các

12
sản phẩm để cạnh tranh thắng lợi trong điều kiện mở cửa kinh tế thị trờng,
đặc biệt là khi AFTA có hiệu lực ).
Thiết kế chế tạo đợc các thiết bị và hệ thống tự động hóa (phần cứng và
phần mềm) cho giám sát và điều khiển nhiệt độ, áp suất và môi trờng khí
trong lò theo đúng các chế độ nung luyện để sản phẩm đạt chất lợng cao
nhất, giảm đợc mức tiêu hao nhiên liệu, giám sát cảnh báo và giảm đợc
thành phần độc hại trong khí thải ( nh CO, SO), một hệ thống tối u phù
hợp với điều kiện Việt nam cho một công nghệ cụ thể.

III. nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu khảo sát các loại lò nung phổ biến trong công nghiệp, nhằm
xác định các thông số, các yếu tố cần thiết cho tổng hợp hệ thống. Xác định
các điểm tơng đồng, các điểm đặc thù khác biệt giữa các loại lò nung, trên
quan điểm điều khiển tự động.

Nghiên cứu nắm bắt các yêu cầu của công nghệ nung đối với các hệ
thống tự động hóa.
Nghiên cứu tổng hợp các hệ thống điều khiển tự động cho lò nung kiểu
con thoi.
Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị điều khiển số đa kênh, có cấu trúc
MODUL, có thể tăng giảm số lợng kênh điều khiển bằng cách thay

đổi số lợng các MODUL để có thể áp dụng rộng rãi cho công nghệ
nung luyện.
Nghiên cứu xây dựng phần mềm mô phỏng cho hệ thống tự động điều
khiển công nghệ nung luyện cho lò nung kiểu con thoi.

Nghiên cứu xây dựng phần mềm hệ thống, phần mềm điều khiển, phần
mềm công nghệ tơng ứng với ít nhất 5 chế độ nung cho các sản phẩm
vật liệu xây dựng, hoặc/ và sản phẩm các loại.
Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống tự động giám sát- cảnh báo độc
hại của khí thải.

13

Nghiên cứu, thiết kế chế tạo các cơ cấu chấp hành điều khiển lu lợng
luồng nhiên liệu khí và dầu.
Nghiên cứu, thiết kế chế tạo mỏ đốt thông minh cho các lò nung sử
dụng khí đốt.

Nghiên cứu, thiết kế chế tạo trung tâm điều hành- giám sát- điều khiển.
Nghiên cứu xây dựng các giải pháp tối u cho các hệ thống tự động
điều khiển và giám sát, cảnh báo độc hại của khí thải theo các chỉ tiêu
chất lợng, giá thành hệ thống, đặc biệt đối với các dạng lò nung công
suất nhỏ.
Để nhanh chóng áp dụng kết quả của đề tài, các cơ sở sản xuất và nghiên
cứu tham gia ngay từ đầu, cung cấp các yêu cầu, các đặc điểm của công nghệ
nung các sản phẩm đã xác định. Sự phối hợp nh vậy tạo điều kiện rất thuận
lợi cho việc chuyển giao kết quả nghiên cứu đến ngời sử dụng. Đề tài dự định
và đã tiến hành lắp ráp các hệ thống tự động vào lò con thoi có sẵn tại khu vực
làng nghề gốm sứ Bát tràng.
iV. Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu và triển

khai thực hiện đề tài.
Cách tiếp cận, phơng pháp nghiên cứu.
Để đạt đợc các mục tiêu của đề tài, tổ đề tài đã khảo sát thực tế các
loại lò nung, mà trọng tâm là loại lò con thoi (lý do lựa chọn đã đợc trình bày
trên đây), nắm vững các yêu cầu của công nghệ nung các sản phẩm vật liệu
xây dựng và sứ dân dụng mỹ nghệ, xuất khẩu (công nghệ nung các sản phẩm
này gần giống nhau, có nhiều nét tơng đồng) đối với các hệ thống tự động
hóa, làm cơ sở cho việc thiết kế chế tạo các hệ này, nghiên cứu áp dụng các
thành tựu mới của khoa học, công nghệ tự động hóa để tổng hợp, thiết kế và
chế tạo các phần tử và toàn bộ các hệ thống tự động đo lờng và giám sát điều
khiển.

14
Xây dựng đợc mô hình toán học của lò trên quan điểm điều khiển (mô
hình động học của lò nh là đối tợng điều khiển) có tính đến yếu tố trễ, yếu
tố bất định và yếu tố thông số thay đổi theo thời gian do đặc điểm của công
nghệ nung các sản phẩm vật liệu xây dựng và sứ các loại. Tổng hợp các hệ
thống điều khiển tự động có tính đến các yếu tố nêu trên và đáp ứng các yêu
cầu công nghệ một cách tối u. Sử dụng phơng pháp mô phỏng trên máy tính
để kiểm tra, đánh giá tính u việt của các hệ thống điều khiển trớc lúc đi vào
lắp ráp hệ thống cụ thể. Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô phỏng và kết hợp
với thực nghiệm. Sử dụng lý thuyết điều khiển hiện đại để tổng hợp các thuật
toán điều khiển, làm cơ sở để xây dựng phần mềm điều khiển.
Trong thiết kế chế tạo phần cứng, sử dụng các linh kiện có độ tích hợp
cao, thiết kế chế tạo theo MODUL, tuân thủ các chuẩn phổ biến, đảm bảo tính
mở.
Các kết quả của đề tài dạng thiết bị và hệ thống (phần cứng và phần mềm)
đợc lắp ráp, hoạt động thử nghiệm trên lò cụ thể nhằm khẳng định tính đúng
đắn và hiệu quả của các kết quả mà đề tài thu đợc.
Tính mới của đề tài là ở chỗ, trên quan điểm điều khiển đề tài có tính đến

các yếu tố đã nêu trên, các nét đặc thù của các lò nung các sản phẩm vật liệu
xây dựng và sứ các loại để xây dựng mô hình động học của đối tợng điều
khiển. Sử dụng các phơng pháp của lý thuyết điều khiển hiện đại để tổng hợp
các hệ thống đáp ứng tốt nhất các yêu cầu của công nghệ.
Tính độc đáo, tính sáng tạo của đề tài ở chỗ: Khảo sát kỹ các loại lò nung
(lò con thoi, lò tuynen), xác định những nét tơng đồng xét theo quan điểm
tự động hóa, từ đó thiết kế chế tạo các thiết bị, các phần tử theo MODUL với
kết cấu mềm dẻo có thể áp dụng từng phần cho nhiều loại lò. Điều này có ý
nghĩa thực tiễn cao. Tính độc đáo của đề tài còn ở chỗ, đề tài không chỉ tập
trung giải quyết vấn đề nâng cao chất lợng và hạ giá thành sản phẩm bằng
các hệ thống tự động hóa hiện đại, mà còn tập trung giải quyết đồng thời cả
vấn đề giảm thiểu khí độc hại trong khí thải, giám sát, cảnh báo mức độ độc
hại của khí thải để không gây ô nhiễm môi trờng. Quan điểm, cách nhìn,

15
cách tiếp cận và phơng pháp giải quyết nh vậy là toàn diện, sáng tạo và độc
đáo.

Triển khai thực hiện đề tài.
Tổ đề tài và cơ quan chủ trì đề tài đã bám sát mục tiêu yêu cầu của đề
tài, triển khai toàn bộ các nội dung đã đợc Bộ Khoa học và Công nghệ và
Ban chủ nhiệm Chơng trình phê duyệt. Tổ đề tài và cơ quan chủ trì cũng đã
chủ động đa các kết quả của đề tài áp dụng thử vào thực tế, để từ thực tế xác
định đợc các u, nhợc điểm, làm cơ sở để tiếp tục hoàn thiện các giải pháp
KHCN và các sản phẩm KHCN do đề tài tạo ra. Quá trình nghiên cứu - thiết
kế - chế thử - áp dụng thử đã đợc thực hiện đối với từng sản phẩm, trong đó,
việc áp dụng thử đợc tiến hành ngay từ khi tạo ra các sản phẩm đầu tiên,
không chờ khi hoàn thành xong toàn bộ các thiết bị thành phần. Vì vậy, từ các
áp dụng thử từng thiết bị thành phần, đến ứng dụng toàn bộ hệ thống là quá
trình liên tục, đã giúp cho đề tài tạo ra đợc các thiết bị có hiệu quả cao.

Trong suốt quá trình thực hiện, đề tài đã chấp hành tốt các quy định của
Bộ Khoa học và công nghệ và Ban Chủ nhiệm chơng trình, đảm bảo đúng
tiến độ. Qua các đợt kiểm tra; các đoàn kiểm tra của Bộ Khoa học và công
nghệ và Ban chủ nhiệm đều đánh giá tốt: Đề tài bám sát nội dung yêu cầu
theo đề cơng nghiên cứu và theo hợp đồng thực hiện nghiêm túc, tạo ra
sản phẩm có ý nghĩa về mặt KHCN và có giá trị thực tiễn, đảm bảo đúng
tiến độ.








16
V. Kết quả đạt đợc.
Bám sát mục tiêu của đề tài và thực hiện đầy đủ các nội dung đã đợc
xác định, đề tài đã đạt đợc kết quả toàn diện. Có thể tóm tắt các kết quả
chính nh sau:
Các kết quả dạng hệ thống và các thiết bị:

Hệ thống đo lờng các tham số công nghệ.
Hệ thống giám sát và cảnh báo thành phần khí thải.
Các cơ cấu chấp hành điều khiển lu lợng khí đốt.

Các cơ cấu chấp hành điều khiển lu lợng dầu.
Mỏ đốt thông minh cho khí đốt.
Thiết bị điều khiển đa kênh.
Trung tâm thu thập số liệu, lu trữ và điều khiển.

Bộ chơng trình phần mềm mô phỏng

Bộ chơng trình phần mềm điều khiển các quá trình công nghệ.
Bộ chơng trình phần mềm quản lý, thu thập số liệu, lu trữ và
điều khiển

Bộ chơng trình phần mềm lu trữ các chế độ công nghệ cho các
nhóm sản phẩm
Giải pháp tối u cho các hệ thống tự động điều khiển và giám sát
thành phần khí thải
Về mặt đào tạo
Theo các chuyên đề thuộc nội dung của đề tài, hiện đang đào tạo 1 nghiên
cứu sinh,1 thạc sỹ


1
7
VI. ứng dụng kết quả của đề tài .
Các kết quả của đề tài KC03.19 đã đợc áp dụng vào thực tế sản xuất tại
các lò nung gốm sứ của công ty trách nhiệm hữu hạn Tiến Thanh, Bát Tràng,
Gia Lâm, Hà Nội. Trong quá trình thử nghiệm và áp dụng thử, các sản phẩm
của đề tài đã đem lại hiệu quả cao trong sản xuất, góp phần nâng cao năng
suất lao động và chất lợng sản phẩm, đợc ngời sử dụng đánh giá cao.

18
Phần thứ hai
Các sản phẩm của đề tài

1. xây dựng giải pháp tối u và Thiết kế hệ thống
1.1. Công nghệ nung các sản phẩm gốm sứ.
Nung là một khâu rất quan trọng, nó mang nhiều ý nghĩa quyết định
trong công nghệ sản xuất gốm sứ. Để sản xuất đạt chất lợng cao, tỷ lệ thành
phẩm lớn, lợng khuyết tật do quá trình nung tạo nên nhỏ thì ngời thực hiện
phải nắm vững cơ sở lý thuyết, kỹ thuật thao tác, kinh nghiệm thực tế nung,
điều khiển quá trình nung một cách chủ động, hợp lý.
Những tính chất quan trọng của sản phẩm nh độ hút nớc, độ bền, mật
độ đều là kết quả của quá trình nung. Khi nung, các quá trình trao đổi nhiệt
và trao đổi chất xẩy ra đồng thời. Các quá trình này bị những biến đổi pha và
biến đổi hóa học làm cho chúng trở nên phức tạp hơn. Tùy theo tính chất của
nguyên liệu, phối liệu, chủng loại sản phẩm mà tạo nên sự thay đổi thành phần
khoáng và pha nhiều hay ít.

Khi nung sản phẩm gốm thô không tráng men nh gạch ngói đỏ đến
các sản phẩm gạch gốm ốp lát hay sứ vệ sinh, một phần nguyên liệu ở thể rắn
trở thành thể lỏng (nóng chảy) nh một hệ dị thể. Pha thủy tinh đợc hình
thành có thể là với một số lợng không đáng kể song đã liên kết những
khoáng không nóng chảy trong cấu trúc của xơng gốm khi làm nguội.
1.1.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình nung
1.1.1.1. Hiện tợng kết khối
Khi nung, các phần tử vật chất (dạng bột dẻo đã đợc tạo hình) dới tác
dụng của năng lợng nhiệt sẽ phản ứng với nhau và rắn chắc lại nh đá, đó là
hiện tợng kết khối. Tùy loại sản phẩm (tùy nguyên liệu cấu thành), hiện
tợng kết khối có thể chỉ xảy ra ở trạng thái rắn (đợc gọi là sự kết khối trong

19
pha rắn) khi hệ thống gốm có một cấu tử (ví dụ sứ corun

. Al
2
O
3
) hoặc kết
khối có pha lỏng (sành, sứ) khi hệ có nhiều cấu tử nh cao lanh, đất sét,
trờng thạch
Quá trình kết khối là quá trình rất phức tạp bao gồm các quá trình vật
lý, hoá học và kết quả là pha mới đợc hình thành. Đây cũng là quá trình
không thuận nghịch. Hiện tợng kết khối xảy ra càng mạnh nếu bề mặt riêng
của nguyên liệu càng lớn, nghĩa là nguyên liệu nung đợc tạo hình từ những
hạt càng mịn. Hiện tợng này cũng xảy ra mãnh liệt khi vật thể ở trạng thái
tinh thể hay vô định hình song có cấu trúc không hoàn chỉnh, nghĩa là mạng
lới tinh thể có khuyết tật. Quá trình nghiền mịn vật liệu ngoài việc tăng bề
mặt riêng còn kèm theo cả việc phá vỡ cấu trúc hoàn chỉnh của tinh thể

nguyên liệu ban đầu, nhằm nâng cao khả năng dịch chuyển các hạt vật thể
riêng biệt khi nhiệt độ tăng.
Ngoài ra, sự tiếp xúc giữa các hạt vật liệu với nhau còn tuỳ thuộc vào
hình dạng ban đầu của các hạt và cách sắp xếp hình học của các hạt đó trong
quá trình tạo hình.
Các hiện tợng có thể xảy ra trong quá trình kết khối là hiện tợng trao
đổi chỗ, khuyếch tán, biến đổi thù hình, phân huỷ khoáng cũ tạo thành pha
mới hoặc nóng chảy.
Trong quá trình này phân tử vật chất rắn có khuynh hớng giảm năng
lợng bề mặt xuống cực tiểu và bề mặt riêng của nó sẽ nhỏ lại, điều đó có
nghĩa là: hạt nhỏ sẽ bị hoà tan để kết tinh hạt lớn. Hiện tợng này còn đợc
gọi là hiện tợng tái kết tinh hay kết tinh tập hợp. Hiện tợng khuyếch tán
(khuyếch tán bề mặt, khuyếch tán giữa giới hạn các hạt tự khuyếch tán) cũng
thờng đa đến sự rắn chắc của vật thể. Nguyên nhân của hiện tợng này là do
chuyển động nhiệt của các phần tử vật chất. Nếu hiện tợng kết khối chủ yếu
là do quá trình khuyếch tán đơn thuần thì gọi là quá trình kết khối khô, hay
còn gọi là kết khối trong pha rắn. Trong thực tế trờng hợp này không nhiều
(thờng chỉ đối với oxyt Al
2
O
3
và MgO 100%). Sự kết khối đa số của sản

2
0
phẩm gốm là sự kết khối trong pha lỏng. Trong pha lỏng hiện tợng kết khối
xảy ra mãnh liệt hơn rất nhiều so với sự kết khối trong pha rắn.
1.1.1.2. Các quá trình xảy ra trong sản phẩm khi nung
Sản phẩm gốm có các thành phần nguyên liệu chủ yếu là sét, cao lanh,
trờng thạch, thạch anh. Sự biến đổi của trờng thạch là sự hình thành pha

lỏng. Sự biến đổi của đất sét là sự hình thành khoáng mới, chủ yếu là mulit.
Quá trình nung sản phẩm gốm đợc chia theo các giai đoạn nung.
Nhiệt độ nung gạch và các khối gốm hiệu dụng đợc chia một cách quy
ớc ra thành 4 giai đoạn: Sấy thêm đến 200
o
C, đốt nóng 700-800
o
C, nung
(900-1300
o
C), làm nguội đến (40-50
o
C).
- Khi sấy thêm nhằm làm khô kiệt hoàn toàn nớc làm dẻo, nớc hút
ẩm và làm cho xơng bán thành phẩm nóng đều đến 100-200
o
C, nớc sẽ thoát
mạnh nhất ở 80-120
o
C. Điều này gắn liền với khả năng có thể sinh ra vết nứt
của bán thành phẩm. Nhiệt độ trong thời kỳ sấy thêm tăng chậm trong khi sức
hút đủ lớn để đề phòng khả năng hơi nớc ngng tụ trên bán thành phẩm và
làm cho nó bốc hơi.
- Việc đốt nóng đến 800
o
C (nghĩa là cho đến khi bắt đầu xuất hiện biến
dạng đàn hồi), nhờ đốt cháy nhiên liệu. ở giai đoạn đầu của thời kỳ này
(300
o
C), các tạp chất hữu cơ bắt đầu cháy. Quá trình này sẽ kết thúc khi nhiệt

độ tăng từ từ lên đến 450
o
C. Nếu nhiệt độ tăng nhanh thì lên đến 700-800
o
C,
các tàn d của than cốc đợc cháy hết vào cuối giai đoạn thứ hai (700-800
o
C).
Tốc độ cháy của các chất tỷ lệ nghịch với bình phơng chiều dày của sản
phẩm và phụ thuộc nhiều vào lợng không khí thừa trong lò.
- ở giữa thời kỳ nhiệt độ 500-600
o
C, nớc hoá học thoát mạnh ra ngoài.
Các loại khoáng có chứa sắt bị phân huỷ và toả ra khí CO
2
. Trong môi trờng
khử tạo ra do sự cháy nhiên liệu trong xơng sản phẩm, do đa nhiên liệu vào
phối liệu hoặc khi tới nớc, đặc biệt là khi tăng nhiệt độ đến 850-900
o
C đã
làm cho sản phẩm xít đặc hơn.
ở
850
o
C và khi môi trờng khử sẽ bắt đầu các
quá trình phân huỷ sunfit và sunfat, có toả ra SO
2
và ở 700-800
o
C thì bắt đầu

2
1
quá trình phân huỷ các cacbonat (CaCO
3
và MgCO
3
) và đợc kết thúc ở nhiệt
độ 950-1000
o
C. Quá trình phân huỷ này toả ra CO
2
và làm tăng độ xốp của
sản phẩm. Bắt đầu từ 700
o
C trở lên, các chất kiềm có trong đất xét tác dụng
với những thành phần hoá học trong đất sét để tạo thành chất nóng chảy mà
khối lợng của nó cũng tăng lên cùng với sự tăng nhiệt độ.
- Trong quá trình hình thành xơng sản phẩm, pha lỏng biến đổi liên
tục. Lợng chất nóng chảy hình thành ở cùng một nhiệt độ phụ thuộc vào
thành phần hoá học của nguyên liệu và các phụ gia, vào khả năng phản ứng và
độ phân tán của các cấu tử trong phối liệu, vào chất lợng của môi trờng khí
lò và vào thời gian đốt nóng. Khi hàm lợng pha lỏng ít thì độ bền cơ học của
sản phẩm không đợc bảo đảm, khi thừa pha lỏng thì sản phẩm giòn và có khả
năng biến dạng trong quá trình nung. Trong giai đoạn nung sản phẩm (700-
800
o
C), mạng tinh thể lỏng của khoáng tạo sét bị phá huỷ không đáng kể. Vì
vậy, những chỉ số cơ lý nh độ co ngót, độ bền, biến dạng dẻo, mô đun đàn
hồi thay đổi không đáng kể, độ xốp của sản phẩm vào cuối giai đoạn này tăng

lên. Giai đoạn này không nguy hiểm cho việc tăng nhanh nhiệt độ, ngay cả
đối với các loại đất sét nhạy khi nung.
- Tốc độ tăng nhiệt độ không phải phụ thuộc vào các tính chất của
nguyên liệu tạo nên sản phẩm nung mà phụ thuộc vào những đặc điểm về mặt
kết cấu của lò và ở một giai đoạn nào đó có thể dao động từ 150-800
o
C/ h và
trung bình gần 300
o
C/ giờ.
- Giai đoạn nung cao lửa đợc đặc trng bởi sự đạt đợc nhiệt độ nung
sản phẩm tối đa cho phép, với sự chín của xơng và bởi sự hãm nhiệt thờng
là ở 900-1300
o
C. Khi tăng nhiệt độ phải cẩn thận, bởi vì ở 800-900
o
C có xuất
hiện biến dạng đàn hồi, điều đó gắn liền với sự phá huỷ mạng tinh thể của các
khoáng sét và sự thay đổi mạnh của cấu trúc xơng sản phẩm. Trong giai đoạn
nung cao lửa, độ co nung biến đổi bắt đầu từ nhiệt độ 750-850
o
C tuỳ theo tính
chất của nguyên liệu và kết thúc vào lúc đạt đợc nhiệt độ nung cuối cùng. Độ
nhớt của xơng sản phẩm và độ xốp ở 900-950
o
C giảm mạnh, đặc biệt là bán
thành phẩm làm từ nguyên liệu giàu cacbonat. Sự phân huỷ cacbonat lúc đó

2
2

hầu nh hoàn toàn kết thúc. Các oxyt của kim loại kiềm và kiềm thổ làm cho
vật liệu trở nên dễ chảy và chính vì vậy làm giảm mạnh độ xốp của xơng sản
phẩm. Vật chất của sản phẩm chuyển sang trạng thái dẻo nhiệt. Để làm đồng
đều nhiệt độ trong lò và để cho các quá trình hoá lý xảy ra một cách triệt để,
ngời ta tiến hành hãm nhiệt ở giai đoạn nung cao lửa cuối cùng.
- Sự hãm nhiệt trong thời gian ngắn cũng giúp cho sự chuyển hoá SO
2

xảy ra mạnh hơn, giúp cho việc tạo thành mulit, mặc dù sự kết thúc các quá
trình đó ở phạm vi nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ nung sản phẩm. Vì vậy sự
tăng cờng độ cơ học của xơng sản phẩm bắt đầu ở nhiệt độ 800-850
o
C và
tiếp diễn cho đến hết quá trình nung (900-1300
o
C). Điều này không những
ảnh hởng của các hợp chất vừa mới đợc tạo thành (do nhiệt độ và thời gian
cha đủ cho việc tạo thành chúng) mà còn do tác động của chất nóng chảy.
Chất này nhờ có năng lợng của sức căng bề mặt mà đã làm cho những hạt to
của phối liệu xích lại gần nhau.
- Quá trình làm nguội bắt đầu từ zôn nung và đợc đặc trung bởi sự hạ
nhiệt độ chậm (khoảng 30
o
C/ giờ) đến nhiệt độ 500
o
C mà không lấy nhiệt
trong lò ra để tránh những ứng suất nội gây nứt vỡ cho sản phẩm. Các vết nứt
hình thành hầu hết trong khoảng nhiệt độ 600-400
o
C do những biến đổi thù

hình của thạch anh (ở 573
o
C) và do chất nóng chảy từ trạng thái dẻo sang rắn.
Vì vậy, khi dùng cát thạch anh hạt to (kích thớc 0,6-1,2 mm) để làm phụ gia
gầy thì tốc độ làm nguội phải giảm 15-20% so với tốc độ làm nguội khi dùng
cát hạt nhỏ. Quá trình làm nguội tiếp theo cho đến nhiệt độ cuối cùng 40-50
o
C
đợc tiến hành nhanh và giảm nhiệt độ cho phép đến 120-125
o
C/ giờ.
1.1.1.3 Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình nung
a/ ảnh hởng của thành phần hoá học
Quá trình nung sản phẩm sẽ xảy ra các phản ứng hoá học giữa các oxyt
bazơ và oxit axit. Lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh rằng, thành phần
hoá học của vật liệu là yếu tố quyết định đến nhiệt độ kết khối. Thành phần
khoáng chỉ giữ vai trò phân bố thành phần hoá học có đồng nhất hay không.

2
3
Trong mức độ nhất định, thành phần khoáng ảnh hởng đến độ lớn tinh thể
của nguyên liệu ban đầu và của pha tinh thể mới xuất hiện trong quá trình
nung.
b/
ả
nh hởng của kích thớc và thành phần hạt
Hạt cũng là nhân tố quan trọng ảnh hởng đến quá trình kết khối. Thực
chất, quá trình kết khối xảy ra trên bề mặt tiếp xúc của các hạt. Nhất là trong
trờng hợp kết khối đơn trong pha rắn. Trong công nghệ gốm, ngời ta chia ra
hai dòng gốm: gốm thô và gốm mịn. Việc phân chia này, chừng mực nào đó

đã nói lên yếu tố ảnh hởng của kích thớc hạt. Thực tế cho thấy hạt càng mịn
thì sản phẩm kết khối càng tốt. Phối liệu nghiền mịn có khả năng giảm đợc
nhiệt độ nung và do đó giảm đợc nhiên liệu đốt.
c/ Mật độ hay độ đậm đặc của bán thành phẩm ảnh hởng đến nhiệt độ
kết khối
Độ đậm đặc của sản phẩm gốm nói chung và của sản phẩm gốm ép nói
riêng càng cao thì hiện tợng kết khối xảy ra càng thuận lợi. Mật độ của mộc
càng cao thì khi áp lực riêng ép càng lớn. Mộc sau sấy, ngoài việc loại trừ
lợng nớc còn có tác dụng tăng độ đậm đặc của mộc và góp phần cải thiện
khả năng kết khối của sản phẩm.
d/ ảnh hởng của nhiệt độ và thời gian nung
Nhiệt độ nung cuối cùng (nhiệt độ tối đa) và thời gian nung ở nhiệt độ
đó là yếu tố ảnh hởng rất lớn đến tính chất của sản phẩm sau nung. Nhiệt độ
và thời gian cuối của quá trình nung sẽ giúp cho vật liệu chuyển khoáng và
pha nhiều hay ít, độ nhớt pha lỏng lớn hay bé. Điều này sẽ dẫn đến kỹ thuật
nung phối liệu dễ hay khó. Nói chung, muốn đạt đợc các tính chất của sản
phẩm nung theo tổ chức pha có thể khống chế quá trình nung theo hai khuynh
hớng sau:
- Nung sản phẩm ở nhiệt độ nung cuối cùng bằng hoặc cao hơn nhiệt độ
nung thích hợp một ít (khoảng 10
o
C) nhng chỉ duy trì ở nhiệt độ đó trong
thời gian ngắn (<10 phút). Tiến hành khống chế quá trình nung theo con

2
4
đờng này sẽ tạo đợc pha tinh thể trong sản phẩm lớn, ổn định và tính chất
của pha thuỷ tinh, nhất là độ nhớt của nó ít thay đổi theo nhiệt độ. Nhìn
chung, cách nung này có thể tiết kiệm đợc thời gian và nhiên liệu, do đó
nâng cao đợc hiu xut của lò nung.

- Nung sản phẩm ở nhiệt độ thấp hơn ở nhiệt độ nung thích hợp chừng
10-20
o
C song lại duy trì ở nhiệt độ này tơng đối lâu. Cách nung này chỉ áp
dụng khi phối liệu có khoảng kết khối quá hẹp. Nếu nung ở nhiệt độ cao hơn
thì lợng và tính chất của pha lỏng biến đổi theo nhiệt độ. Nghĩa là khi nhiệt
độ tăng, lợng pha lỏng tăng nhanh và độ nhớt của nó giảm một cách đáng kể
nên sản phẩm rất dễ bị biến dạng. Cần lu ý rằng đối với sản phẩm gốm thì
tính chất của nó không tỷ lệ thuận với thời gian nung. Nếu nhiệt độ nung
không đổi khi kéo dài thời gian nung tính chất của sản phẩm đạt đến giá trị
cực đại nào đó và sau đó không thay đổi.
e/ Tốc độ nâng nhiệt và làm nguội
Tốc độ nâng nhiệt nung sản phẩm gốm sứ phụ thuộc vào quá trình biến
đổi các cấu tử trong phối liệu và cấu tạo của lò nung. Hay nói một cách khác
kiểu lò có cho phép đa tốc độ nung theo ý muốn đợc hay không. Tuỳ
khoảng nhiệt độ và các hiện tợng hoá lý xảy ra trong sản phẩm ở khoảng
nhiệt độ đó mà quy định tốc độ nâng nhiệt cho thích hợp. Thí dụ, nớc hoá
học trong cao lanh tách ra ở khoảng nhiệt độ 450-600
o
C nếu ta nâng nhiệt
chậm, nhng nếu nâng nhiệt nhanh thì ngay cả ở nhiệt độ 1000
o
C nớc hoá
học vẫn cha kịp thoát hết hoàn toàn. Hay nếu nâng nhiệt chậm CaCO
3
phân
huỷ đợc CO
2
ở 950
o

C, nhng nếu nung nhanh vợt quá nhiệt độ đó thì
CaCO
3
vẫn tiếp tục phân huỷ ở nhiệt độ sau. Trờng hợp này sẽ có hại nếu sản
phẩm tráng men vì lúc đó men đã chảy mà trong sản phẩm vẫn tiếp tục thoát
khí. Mặt men rất dễ bị lỗ châm kim.
Tuy nhiên, đối với sản phẩm gốm sứ thờng tốc độ nung không nguy
hiểm tới sản phẩm bằng tốc độ làm nguội. Tốc độ làm nguội trong nhiều
trờng hợp sẽ ảnh hởng đến kích thớc hạt trong pha tinh thể.