วันที่ เสาร์ กันยายน 2557

พิมพ์หน้านี้  |  ดูบล๊อกอื่นๆ ที่ OKnation

 

ตำหนิจากการเผาเซรามิกและอื่นๆ


ตำหนิจากการเผาเซรามิกและอื่นๆ (Defects on Firing and Others)

ปัญหาจากการเผา (Problems on Firing)

                ขั้นตอนการเผาเป็นขั้นตอนที่สำคัญในกระบวนการผลิตเซรามิกโดยเฉพาะอย่างยิ่งปัจจุบันราคาค่าเชื้อเพลิงสูงขึ้นมาก ถ้าเกิดความเสียหายหรือตำหนิกับผลิตภัณฑ์ย่อมแก้ไขได้ยาก และอาจจะแก้ไขไม่ได้เลย ทำให้ต้นทุนในการผลิตสูงขึ้น ถ้ามีของเสียมาก

                การเผาผลิตภัณฑ์เซรามิกสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ขั้นตอน คือ

                1. เผาดิบ (Biscuit Firing) 750-900 oC  OF  หรือ 1250 oC  OF

                2. เผาเคลือบหรือเผาแกร่ง (Glost Firing) 1250 oC  OF-RF

                3. การเผาสีตกแต่ง (Over Glaze Firing) 750-800 oC OF

                การเผาดิบโดยทั่วไปคือการเผาครั้งที่ 1 โดยไม่มีการเคลือบอาจจะเผาที่อุณหภูมิสูงหรืออุณหภูมิต่ำก็ได้ โดยเผาในบรรยากาศสันดาปสมบูรณ์ เพื่อไล่ความชื้นและอินทรียสารออกจากเนื้อดิน ซึ่งปัญหาในการเผาดิบบางส่วนได้กล่าวไปแล้วในบทที่ 3

                เตาเผาในปัจจุบันนิยมใช้เชื้อเพลิงประเภทแก๊สหุงต้ม และแก๊สธรรมชาติ ดังนั้นจึงต้องศึกษาบรรยากาศในการเผา ความดันในเตาเผาที่เกิดจากพัดลมเร่ง และปริมาณแก๊สหัวพ่น ควรใช้อุปกรณ์ที่มีคุณภาพดีไว้ตรวจสอบการเผา เพื่อป้องกันการเสียหายที่จะเกิดขึ้นจากการเผา เช่น เครื่องวัดอุณหภูมิ เครื่องวัดบรรยากาศการเผา และเครื่องวัดความดันในเตาเผา เป็นต้น การเผาเตาอุโมงค์จะต้องใช้อุปกรณ์ช่วยเผาอย่างครบครัน เพื่อตรวจสอบการเผาให้ดำเนินต่อเนื่อง โดยไม่เปลี่ยนแปลงตลอด 24 ชั่วโมง มีเครื่องบันทึกข้อมูลการเผา (Data logger ) เพื่อใช้ตรวจหาสาเหตุของความเสียหายที่เกิดขึ้นจากการเผาและตรวจสอบความคงที่ในการเผา

                อุปกรณ์และเครื่องมือตรวจสอบการเผาเป็นสิ่งจำเป็นมากและคุ้มค่ากับการลงทุนในระยะยาว เนื่องจากสามารถตรวจสอบประสิทธิภาพของการเผาได้อย่างแม่นยำ ช่วยให้ไม่สูญเสียเชื้อเพลิงส่วนเกินในการเผา ควบคุมการเผาได้สม่ำเสมอและคงที่ทุกครั้ง ถ้าเกิดปัญหาก็สามารถตรวจหาสาเหตุได้อย่างรวดเร็ว ไม่ทำให้เกิดการสูญเสียอย่างต่อเนื่องกว่าจะทราบถึงสาเหตุ ปัจจุบันเตาเผาที่ใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่ลงทุนสูง มีระบบควบคุมด้วยโปรแกรมอัจฉริยะสำหรับตรวจสอบการทำงานของเตาเผาตลอด 24 ชั่วโมง

สิ่งที่ต้องควบคุมในการเผาเตาเชื้อเพลิงแก๊สคือ

                1. การควบคุมอุณหภูมิในเตาเผา (Kiln Temperature Control)

                2. การควบคุมบรรยากาศการเผา (Kiln Atmostphere Control)

                3. การควบคุมความดันภายในเตาเผา (Kiln Pressure Control)

การควบคุมอุณหภูมิภายในเตาเผา

                โดยทั่วไปจะใช้วัดด้วยเทอร์โมคอปเปิล(Thermo-Couple) และเปรียบเทียบกับค่าที่ตั้งไว้ในระยะเวลาการเผา (set point) ตามตารางการเผาแต่ละครั้งมีความคงที่ไม่ควรวัดจากอุณหภูมิหรือความดันแก๊สที่ใช้เท่านั้น

                ระบบการเปิดปิดหัวเผาของเตาอุโมงค์ระบบเก่าใช้ระบบการควบคุมการเปิดปิด (On/Off Control) หรือปรับเร่งหรือลด (High/Low Control) ในปัจจุบันนิยมใช้ระบบการควบคุมโดยการเฉลี่ยสัดส่วนค่าที่สัมพันธ์กัน (Proportional Integral Derivative control) หรือระบบ PID ซึ่งทำให้ระบบการเปิดปิดหัวพ่นสามารถปรับสภาพได้นุ่มไม่สูงหรือต่ำเกินไป

                การควบคุมอุณหภูมิการเผาให้คงที่ทุกครั้งขึ้นอยู่กับปัจจัยดังนี้

                1. การจัดวางตำแหน่งของผลิตภัณฑ์บนรถเผาคงที่

                2. ระบบการให้ความร้อนคงที่ตามกราฟเดิม

                3. เทอร์โมคอปเปิลที่ใช้วัดอุณหภูมิในเตาเผาทำงานถูกต้อง จะต้องมีการสอบเทียบมาตรฐานการทำงานของเครื่อง (calibrate) เป็นประจำทุกปี

                4. การวางตำแหน่งเทอร์โมคอปเปิลไม่ควรอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กับหัวพ่น หรือฝังอยู่ในฉนวนกันความร้อน ต้องยื่นออกมา 3 นิ้ว จากผนังหรือหลังคาเตา

การควบคุมบรรยากาศในการเผา

            การเผาเตาแต่ละครั้งควรติดตั้งวาล์วสำหรับวัดปริมาณการใช้เชื้อเพลิงในการเผา เพื่อคำนวณหาอัตราส่วนที่เหมาะสมของเชื้อเพลิงกับอากาศ ถ้ามีอากาศส่วนเกินมากเกินไป ความร้อนที่ได้จะน้อย แต่ถ้าอากาศส่วนเกินน้อยเกินไป เคลือบจะไม่มันวาว ข้อมูลของอัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศ จะนำมาใช้ปรับอัตราส่วนที่หัวพ่น ทำให้เกิดความเหมาะสมระหว่าง พลังงานความร้อนที่ให้กับอากาศส่วนเกินที่เหลือหรือระดับออกซิเจนภายในเตาเผา

                ควรติดตั้งเครื่องวัดออกซิเจนเพื่อตรวจสอบดูค่าออกซิเจนในเตาเผาอยู่ในระดับที่เหมาะสมหรือไม่ ระดับออกซิเจนขึ้นอยู่กับเนื้อผลิตภัณฑ์และอุณหภูมิการเผา โดยทั่วไประดับออกซิเจนในการเผาดิบต้องอยู่ไม่ต่ำกว่า 3% ส่วนการเผาเคลือบไม่ต่ำกว่า 5% ถ้าใช้ระดับออกซิเจนมากหมายถึง ต้องใช้ปริมาณเชื้อเพลิงมากขึ้น และทำให้สูญเสียเชื้อเพลิงส่วนเกินออกไปทางปล่องไฟมากขึ้นด้วย แต่ถ้าค่าระดับออกซิเจนในการเผาเคลือบต่ำกว่า 4% จะทำให้เกิดสีที่ไม่ต้องการหลังการเผาได้ หรือระดับออกซิเจนในการเผาดิบค่อนข้างสูงที่ 8% ปกติการเผาดิบควรมีปริมาณออกซิเจนอยู่ประมาณ 3-5% ซึ่งการใช้ออกซิเจนมากเกินความจำเป็นจะทำให้เสียเชื้อเพลิงมากขึ้น แต่ถ้าปริมาณออกซิเจนในการเผาดิบต่ำเกินไปจะทำให้สีของเนื้อดินเปลี่ยนไปออกสีค่อนไปทางดำและอาจทำให้เกิดจุดดำหลังการเผาด้วย ในกรณีตัวอย่างตรวจพบค่าระดับออกซิเจนที่สูงสุดของเตาอุโมงค์อยู่ในเตาเผาบริเวณเข้าเขตการเย็นตัวที่ความยาว 44 เมตรของเตาอุโมงค์ ทำให้เกิดปัญหาลมร้อนไหลย้อนเข้าไปในพื้นที่การเย็นตัว ทำให้สูญเสียเชื้อเพลิงไปโดยเปล่าประโยชน์ และทำให้ผลิตภัณฑ์เย็นตัวได้ช้าลง

                ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ภายในเตาเผา ใช้วัดด้วยระบบของเหลว ที่บรรจุในหลอดสี (Dragger tubes) เป็นอุปกรณ์ในการวัดค่าคาร์บอนไดออกไซด์ในช่วงการเผารีดักชัน การทำงานของเครื่องคือ ดูดอากาศในเตาเผาในช่วงที่ต้องการทราบปริมาณคาร์บอนขณะที่เผา ผ่านเข้าไปในหลอดแก้วจะเปลี่ยนสีเมื่อทำปฏิกิริยากับคาร์บอนในเตา ระดับความเข้มของสีที่เกิดขึ้นเป็นตัวบ่งบอกถึงระดับค่าคาร์บอนในเตาเผา ใช้ระดับสีที่วัดได้เป็นตัวควบคุมมาตรฐานปริมาณคาร์บอนในการเผาทุกครั้งให้เหมือนเดิม ระดับของคาร์บอนที่มากพอจะทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณภาพดี แต่ถ้ามากเกินต้องการจะสูญเสียเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นโดยเปล่าประโยชน์ ความร้อนจะออกไปทางปล่อง

                การควบคุมความดันภายในเตาเผา

            อุปกรณ์ที่ใช้วัดค่าความดันในเตาเผาคือ มานอมิเตอร์ (manometer) แบบของเหลว ซึ่งใช้ได้สะดวกและมีราคาถูก ควรใช้ในช่วงวัดความดันระหว่าง 2-3 มม.น้ำ (Wg) ตำแหน่งในการวัดความดันของเตาควรอยู่ในจุดที่มีค่าความดันต่ำสุด เช่น บริเวณกลางประตูเตาด้านล่างบริเวณเหนือรถเตาเล็กน้อย หรือบริเวณรอยต่อของแท่งโรลเลอร์ในเตาโรลเลอร์ที่เผา 24 ชั่วโมง หรือใช้ช่องเดียวกันกับช่องวัดออกซิเจน เป็นต้น

                การเผาด้วยเตาเผาธรรมดา (intermittent kiln) ที่เผาในบรรยากาศออกซิเดชัน ความดันควรมีค่าลบเล็กน้อยที่ -0.5 มม.น้ำ ถ้าความดันลบมาก เตาส่วนล่างจะเย็นส่วนบนจะร้อน ส่วนการเผาแบบรีดักชันนั้นความดันภายในเตาจะถูกดันออกมาข้างนอก การปรับความดันในเตาเผาธรรมดา สามารถทำได้โดยการปรับแดมเปอร์ (Damper) ถ้าความดันภายในเตาสูงเกินไป ความร้อนจะพยายามหนีออกจากเตา ทำให้สูญเสียพลังงาน และเป็นอันตรายต่อตัวเตา ทำให้ไฟเบอร์ยุ่ยและผนังเตาเสื่อมสภาพเร็ว แต่ถ้าความดันเป็นลบมากเกินไป อากาศเย็นภายนอกจะเข้ามาสู่ตัวเตาได้ ทำให้เกิดปัญหาอุณหภูมิในเตาเผาไม่สม่ำเสมอเกิดจุดที่มีค่าความร้อนแตกต่างกัน(cold spot)ประสิทธิภาพในการเผาต่ำลง ทำให้เคลือบไมได้สีตามต้องการหรือมีปัญหาที่หัวพ่นบางหัว

                ในเตาอุโมงค์ความดันในช่วงแรกของเขตการเย็นตัว ควรเป็นความดันสูงสุด เพื่อป้องกันไม่ให้ลมร้อนไหลเข้าไปในเขตการเย็นตัว ปัญหาที่เกิดจากระดับความดันภายในเตาอุโมงค์ไม่ถูกต้อง ในกรณีที่มีการไหลของอากาศไปสู่ช่วงด้านหน้าเตาเผามากเกินไป ทำให้การรักษาอุณหภูมิในช่วงมีความร้อนสูงสุด (hot zone) ทำได้ยาก และทำให้การแช่อุณหภูมิสูงสุด (soaking time) ลดลง พลังงานบางส่วนสูญเสียไป

                ส่วนในกรณีที่เกิดแก๊สร้อนเคลื่อนตัวเข้าสู่ช่วงการเย็น (cooling zone) เนื่องจากแก๊สร้อนยังคงรักษาอุณหภูมิด้านบนของผลิตภัณฑ์ไว้  ในขณะที่อากาศเย็นด้านล่างจะทำให้ชิ้นงานด้านล่างเริ่มเย็นตัวลง ปัญหาจะทำให้เกิดร้อนปะทะเย็น หรือเกิดการควบแน่นของแก๊สที่ระเหยในช่วงการเย็นตัว กลั่นตัวเป็นหยดน้ำตกลงบนผลิตภัณฑ์ เป็นก๊าซคาร์บอนรวมตัวกับซัลเฟอร์ทำให้เกิดเป็นจุดด่างๆขาวๆบนผิวเคลือบเป็นตำหนิหรือเคลือบขาดความแวววาว ก๊าซที่ออกจากเตาเผานี้มีก๊าซคาร์บอนมากเกินไปไม่ควรนำมาหมุนเวียนในการอบผลิตภัณฑ์ (กมลทิพย์ ศรีศุภพัชร : 2546)

ข้อมูลจากรองศาสตราจารย์ไพจิตร อิ่งศิริวัฒน์

http://www.ceramiclover.com

โดย เซรามิคเลิฟเวอร์

 

กลับไปที่ www.oknation.net