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| 燃气高温梭式窑在艺术陶瓷创作中的应用及烧成操作 | |||||
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燃气高温梭式窑在艺术陶瓷创作中的应用及烧成操作 石小涛1 章华昌2 杨超1 （1 景德镇陶瓷学院 333001 2江西省陶瓷研究所 333001） 摘 要： 随着陶瓷艺术教育在各大、专院校的兴起，高温梭式窑也成为高校艺术陶瓷创作中常用的教学、科研设备。本文结合陶艺教育需求及陶瓷艺术瓷烧成特点，对高温燃气梭式窑炉的烧成操作以及窑炉日常管理维护作了较为系统的阐述。 关键词： 陶艺 燃气梭式窑 烧成 操作 1、引言 现代艺术呈现出多元化发展态势的今天，“陶艺”这门艺术正日益被大众所熟知。各大专院校的陶艺专业大量兴起，陶艺教育也在各个院校占据越来越重要的位置，但是陶瓷艺术教育有别于许多其它的艺术教育，其在创作中既需要有艺术审美眼光的把握，也对工艺技术有着严格的要求。 窑炉烧成是陶艺创作的最后一道、也是最关键的一道工序，如同描龙画凤后的点睛。一般来说陶艺工作者并不一定需要自己亲自烧窑，制瓷行业内分工非常细，不同的工序都有专门的行家进行操作。陶艺家通常只要将自己的作品交给专门的窑厂代为烧制就行了。但是近年来由于陶艺制作的普及化，新型的、适合陶艺工作室的小型窑炉出现了，这些小窑炉采用煤气或电作为能源，自动控温使用方便，所以越来越多陶艺工作者以自己拥有窑炉并掌握烧成技术为豪。但是无论是否能亲自烧窑，对于陶艺工作来说掌握一些窑炉烧成的基本技术对陶艺创作是非常必要的。 2、新型燃气节能梭式窑设备的性能及特点 新型燃气节能梭式窑它具有占地少、投资少、保温性能良好、节约能源、窑内温差小、气氛压力温度均匀、易于操作且对环境无污染等优点。 窑炉结构包括窑门、火膛、炉床、烟囱四个部分，作品就放在炉床里。窑炉内有效尺寸即炉床的长×宽×高。有效容积可根据教学和创作的需要分为三个级别，大窑 1.0~2.0m3 （教学集体烧成使用）；中窑 0.5~0.8m3 （创作烧成使用）；小窑 0.1~0.3m3 （实验教学和实验创作使用）。窑炉内衬全是230mm厚的高铝轻质砖, 外侧是硅酸铝纤维, 厚度60～ 80mm。烟囱位于窑体后部上方为不锈钢材质。燃料为液化石油气，利用液化水浴装置供热进行燃气汽化。产品运载方式由窑车运载，窑具为碳化硅质棚板和支柱。 3、新型燃气节能梭式窑的烧成原理及操作 陶瓷工艺方面就重要性来说，可以分为“一烧，二土，三制作”，从某种意义来说烧窑是何等重要。烧成的方法大体分为氧化焰烧成和还原焰烧成两种。氧化焰烧成即是在烧制过程中，窑内一直都是充分的氧气燃烧，直至最后烧成。还原焰烧成是当窑内温度上升至950~1000度左右之后，通过调整燃料供给量及燃烧器的风门，使窑内的助燃空气相对燃料供给不足。艺术陶瓷的烧成经常因为装饰要求的不同，而有不同的烧成次数和烧成方法。 3.1装窑 装窑之前，应首先按照坯体的高度和大小进行归类，并准备好所需的棚板和支柱。棚板的摆放通常是采用三点支撑，有时也可以采用四点，但稳定性较差，可以垫粘土球或铝粉找平。棚板之间及棚极与窑壁间要留有适当的空隙，有助于热能的流通。 装窑时坯体应按“上紧下松”的原则装入窑车，这样有利于减小窑内的温差。每块棚板均需摆放平稳后方可将坯体放置其上，以免造成窑壁或坯体变形。“上紧下松”原则，一般是造型单纯的小件坯体放在底高盘类敞口的器物置于中间；大件坯体放在上层。在同一层面上，外形较大的坯体先放，小件坯体填空位。 3.2烧成制度的制定 窑炉的烧成制是根据坯釉料的组成和性质、坯体的形状、大小和厚薄，以及窑炉结构、装窑方法、燃料种类等因素确定的。 日用瓷窑炉的烧成制度主要包括温度制度，气氛制度和压力制度。这三个制度之间互相影响，密切关联。温度和气氛根据不同产品的不同要求而确定，压力制度则是保证温度制度和气氛制度实现的条件，这三个制度通过合理的燃料输入（调控入窑的燃料输入阀、风门大小等）以及排烟量（烟囱闸板控制调节）并结合烧成时间和装窑方式等参数的合理配合来实现的。温度制度包括升温速度、烧成温度和保温时间长短以及冷却速度快慢等参数。不同类别的产品有不同的温度制度要求，烧窑前应先确定烧成制度然后再进行烧成操作，几种常见的烧成升温制度见图1。
图1 烧成温度曲线 Fig.1 Firing temperature curve 对陶瓷艺术作品而言影响作品性能的主要因素是烧成温度和气氛，压力制度旨在保证合理烧成制度的实现。烧成制度对颜色釉瓷来说显得十分重要，尤其是掌握合理的烧成气氛，能使颜色釉呈色更为优良，达到理想的颜色效果。 3.3烧成过程原理及操作 由于陶艺作品制作时采用的坯釉不同以及所需要的效果不同，窑炉的烧成操作过程也不会相同，无法一一列举，现仅以景德镇常见的高温还原烧成操作为例说明。在此类烧成中一般可将整个过程分为如下六个阶段： I. 低温水分蒸发期（点火-300℃左右）：点火一般应遵循“先里后外”和“火等气”原则。先将靠窑门边的烧嘴风门调小，再开启烧嘴的进气阀门，即可在烧嘴口上用明火点燃喷火，顺次开一阀门点一烧嘴（若开始时升温太快可隔一根点一根）。此阶段为预热阶段，主要是排除残留水分。根据坯体的大小及干湿不同，升温速度要求也不一样，坯体大或湿则升温速度应相对较慢，反之则可稍快。对于普通干燥良好的坯体应注意均匀缓慢升温，升温速度控制在2~3℃/分钟，此阶段一般持续约2小时。若升温过急，容易产生坯体变形或炸裂。 II. 氧化分解期（300℃-1000℃左右）：坯体在这阶段里主要是排除结构水、有机物进行氧化燃烧，碳酸盐进行分解，升温也不能过急，升温速率应控制在2~4℃/分钟左右，此整个阶段一般需持续3小时左右。如太快则可能因坯体氧化不完全形成坯体或釉面针孔等缺陷。在此阶段烧嘴全部点燃，窑门须关紧，烟囱闸门随燃料的的增加而逐渐拉开，使窑内维持一定负压。当窑内温度达到980~1000℃左右时需进行强氧化保温，以确保碳素及有机物充分氧化，并可使窑内上下温差缩小以便坯体同时进入还原阶段。 III. 高温强还原期（1000℃-1150℃左右）：温度达到1000℃时进行强还原操作，此阶段需维持1个小时左右，升温速度控制在1~2℃/分钟。由强氧化气氛转化为强还原气氛的的温度把握较为关键，此时对应的温度称为临界温度。临界温度的选择主要根据釉面始熔温度决定，一般来说临界温度在釉面始熔温度前100～150℃。生产中如果临界温度控制偏低，产品因还原过早而氧化不足，容易引起冲泡；临界温度控制偏高，产品会因还原过迟而发黄。此时操作是将窑炉烧嘴阀门开大一点，烟囱闸板关小一点，使窑内形成正压。打开上面火孔使观火孔喷出的火苗在15~18cm左右为宜。强还原的过程的时间及温度直接影响颜色釉的发色效果，需要慎重操作。 IV. 高温弱还原期（1150℃-1290℃左右）：此阶段需维持约1.5个小时，升温速度约控制在1~2℃/分钟。随着烧成温度的升高，釉面熔融程度加剧，气氛对颜色釉的发色影响减弱，可将强还原气氛转为弱还原气氛。此时操作是将窑炉燃气压阀门关小点，烟囱闸板开大点，窑内成弱正压，打开下面观火孔，喷出火苗在5~8cm左右为宜。 V. 高火保温期（1290℃-最高烧成温度）：此阶段，窑内还原气氛可更弱些升温速度调慢，以1℃/分钟左右为宜。高火保温主要目的是为了拉平制品及窑炉内部的温差。从而使产品各部分物理化学反应进行得同样完全，组织结构趋于均一；使窑内不同部位的产品处于接近相等的受热条件。此时操作是将窑炉燃气压阀门再关小一点，烟囱闸板再开大点，窑内气压基本与窑外一致，打开下面看火孔，基本无火苗或一点点火苗。此时一定不能使得窑内气压过低而形成负压导致瓷器被再次氧化。烧成结束时进行熄火操作，熄火时先将气瓶阀门关上，再依次关闭高压管阀门，减压阀前后阀门及所有喷枪阀门，以便将管道内气体全部排出。 VI. 冷却降温期：普通艺术瓷在梭式窑中烧成后一般让其自然降温冷却，但也可以根据具体要求通过窑门和烟囱的闸板来调控冷却时的快慢。一般来说，900℃以前快速冷却有利于瓷坯的性能的提高以及釉面的光泽度的增强，缓慢冷却有利于陶瓷釉面的析晶，可以增加釉面析晶或无光效果。具体操作是，若希望瓷器釉面光亮些可在高温阶段将窑门开大一些，使其急冷一段时间，降至1000℃左右再关闭，令其自然冷却至100℃左右即可拿出。 4、窑炉实验室的安全管理及日常维护 日常维护时要根据学校使用梭式窑炉的特点而合理进行管理安排，不可盲目照搬工厂管理模式。学校的窑炉使用频率一般较工厂低很多，使用间歇期长且不规律。因此要做好平时的检修维护工作以提高窑炉烧成质量和使用寿命，否则不能及时发现并排除存在的问题而影响正常的教学科研工作。 平时窑炉实验室要经常注意检漏，避免窑炉体淋雨而影响窑体的隔热保温作用。水浴加热装置使用前要注意漏电检查及防干烧。煤气输送管道要进行密封检查，可在管道内冲气压25kpa保压5分钟无泄漏即可进行操作。 长久不用后管道内部可能有少许铁锈脱落沉积，因此在进车烧窑之前，要用锤子等工具轻敲气管,使管内铁锈完全脱落,然后点燃所有喷枪,利用气压把管道内的铁锈喷射出来并燃烧,再停火推进窑车,这样可避免对产品的污染。 点火前窑体需进行冷态检验,推窑车前应检查烧嘴，看燃烧处是否掉入杂物及烧嘴是否歪斜，应及时清理修正，否则会影响烧嘴的正常燃烧，甚至会把窑底和烧嘴烧坏。检验供气系统是否具备供气条件,窑上检测仪表(测温锥、热电偶及数显表) 是否统调一致,窑内烟道是否畅通,窑车、窑体是否完好,检验后方可点火。 5、小结高温燃气梭式窑的操作多取决于生产技术的协调与经验积累,操作者在实际操作中应结合每个窑的特性进行灵活调节,才能烧出高质量的作品。梭式窑炉所用燃料为石油液化汽，具有易燃易爆和有毒等特性，所以操作和使用不当会给人们的生产和生活带来一定的损失甚至危及人生安全。学校使用高温梭式窑进行陶瓷艺术教学和科研的同时，既要注重使用效果，也要注重安全生产。实验室的建设和管理应以规范安全为重，要由专业的教师或工作人员操作并做好窑炉、窑具、窑车、供气管道的管理和保养工作。 参考文献[ 1 ] 宛良德,陶瓷还原烧成气氛浓度的研究[D] . 广州：华南理工大学,1994. [ 2 ] 李家驹.日用陶瓷工艺学[M ] . 武汉：武汉工业大学出版社，1997. [ 3 ] 程爱民. 高温梭式窑的设计[J ] . 耐火材料,2002 . [ 4 ] 程昭华. 陶瓷烧成的气氛及气氛控制[J ] . 佛山陶瓷,2001 ,12. The application and manipulation of the high-temperature shuttle of gas kiln in process of firing art porcelain creation.
Shi Xiaotao Zhang Huachang (Jingdezhen Ceramic Institute 333001 Jianxi Ceramic Research Institute 333001) Abstract: With the amazing boom of ceramic art education in varied college and universities, the high-temperature shuttle kiln has become an indispensable equipment in teaching and scientific research. The feature of ceramic education and ceramic art is exquisitely combined in this article to introduce the manipulation of high-temperature shuttle kiln and the way to maintain the kiln. Key words: Ceramic Art Gas Shuttle Kiln Firing Manipulation |
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