青岛科技大学陶瓷课件11-现代窑炉3.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第 五章 窑炉及陶瓷烧成,二.窑炉种类,按照不同标准，窑的分类大致有一下几种：,（1）按,使用燃料,，分：,煤窑,、,油窑,、,气窑,、,电窑,。,（2）按窑的,外形,，分：,馒头窑,、,马蹄窑,、,龙窑,、,葫芦窑,、,圆窑,、,方窑,、,轮窑,、,隧道窑,、,（4）按,生产工作情况,，分：,间歇式窑,、,连续式窑（隧道窑）,、,半连续窑（龙窑、德化阶级窑）,。,（5）按窑炉,用途,，分：,素烧窑,、,釉烧窑,、,烤花窑,。,（3）按,火焰特点,，分：,直焰窑、倒焰窑、横焰窑。,（一）间歇式窑炉,按其功能新颖性可分为,电炉、高温倒焰窑、梭式窑,。,1、电炉,电炉（electric furnace）是,电热窑炉,的总称。,一般是,通过电热元件把电能转变为热能,，可分为,电阻炉、感应炉、电弧炉,等。,三.现代陶瓷工业常见窑炉,2、高温倒焰窑（reverse flame kiln）,倒焰窑工作流程,1-窑室；2-燃烧室；3-灰坑；4-窑底吸火孔；5-支烟道；,6-主烟道；7-挡火墙；8-窑墙；9-窑顶；10-喷火口,优点:,1.对制品的加热比较充分，均匀。,2.适应性很强，因为是间歇式的，所以可以根据不同的制品来调节烧成温度。,缺点：,1、由于装窑、出窑均在窑内操作，故劳动强度大,2、热量损耗大，排出温度要很高，不然下部产品烧不熟。,3、是间歇式的，余热利用困难。,3.梭式窑：,是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推进窑内烧成，烧完了再往相反的方向拉出来，卸下烧好的陶瓷，窑车如同梭子，故而称为梭式窑。,梭式窑结构示意图,1-窑室；2-窑墙；3-窑顶；4-烧嘴；5-升降窑门；,6-支烟道；7-窑车；8-轨道,3.梭式窑的结构特点是：,窑底改为窑车式，由12辆窑车组成。,窑车上砌有吸火孔、支烟道和主烟道。,窑车上的吸火孔、支烟道和主烟道可与窑体上的,排烟通道,衔接起来，通往烟囱。,装钵、装车均在窑外进行,，在室温下操作，大大减轻了工人的劳动强度。,隧道窑始于1765年，当时只能烧陶瓷的釉上彩，到了1810年，有可以用来烧砖或陶器的，从1906年起，才用来烧瓷胎。,隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。,燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带-烧成带。,燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。,在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，这一段便构成了隧道窑的冷却带。,隧道窑优点:,1、生产连续化，周期短，产量大，质量高。2、热利用率高，燃料经济，因为热量的保持和余热的利用都很良好，较倒焰窑可以节省燃料,50-60%,左右。,3、烧成时间减短，而隧道窑约有10-20小时左右就可以完成。,2、高温推板窑,椎扳式电热隧道窑的通道由一个或数个隧道所组成，通道底由坚固的耐火砖精确砌成滑道，制品装在推板上由顶推机构推入窑炉内烧成。,3、辊(gun)道窑（roller kiln）,辊道窑是隧道窑的一种，只是传递烧结样品的传递系统不是传统的窑车、推板，而是同步转动的,陶瓷或金属辊棒,。,每条辊子在窑外传动机构的作用下不断地转动；,制品由隧道的预热端放置在辊子上，在辊子的转动作用下通过隧道的预热带、烧成带和冷却带。,1、适于快速烧成,不同产品在辊道窑中烧成的时间分别为：釉面砖3550分钟；,瓷质砖50100分钟，,卫生洁具810小时，,日用瓷12小时。,2、不必用窑车、匣钵、有的仅用耐火垫板或不用垫板；,1.窑具匣钵和棚板,（1）当窑炉为,煤烧或柴烧等,窑炉时，烧制时燃料的灰渣经常会沾污制品而导致颜色不良，为确保质量，就要采用,匣钵,。,清人朱琰在陶说中谈及匣钵时云：“瓷坯宜净，一沾泥滓，即成斑驳，且窑风火气冲突伤坯，此所以必用匣钵也。”,四.窑炉辅助设备,（2）若采用燃气窑、电窑等洁净能源的窑炉烧制时（如陶艺），则趋向无钵烧制，窑内坯胎的搁置主要以,硅碳,棚板,为主。,一般的花瓶、茶壶、杯碗等预装多数，则以用棚板为宜，棚板以平方形为多，其规格、大小不一。,2.发热元件,电炉按炉温的高低可以分为,低温（工作温度低于700）,、,中温（工作温度为7001250）,和,高温（工作温度大于1250）,三类。,炉温在,1200,以下，通常采用,镍铬丝、铁铬钨丝,，,炉温为,13501400,时采用,硅碳棒,；,炉温为,1600,可采用,二硅化钼棒,为电热体。,发热元件的寿命取决于以下三个因素：,正确的安装，,控制合理的升温降温速率，,元件的碰撞。,1.热电偶,其主要作用除了,测试窑内温度,之外，还能在烧制时,记录连续升温以及恒温的情况,。,热电偶温度计可随时掌握窑内温度的变化情况而避免人为的误差。,铂铑热电偶采用贵金属高纯铂金为负极，铂铑合金为正极.,2.三角锥测温,是用来测试窑内温度的材料，可根据需要购买,购买时首先要预计所烧成的终点温度，以此为准，可选用上限高20,，下限低20,的三角锥各一只共三只组成一组。,3.烧制时需用眼睛不断地从观火孔观看：,窑内烧至,暗红,，则温度大约650-830,。,如窑内烧至,全红,，这时温度大约在860-890,。,火焰颜色为,橙色,时，温度大约在900-1000,，,呈,黄色,时，大约1000-1200,，,呈,白色,时大约在1230-1450,；,窑内火呈,蓝色,时1450 之上。,第二节 陶瓷烧成,陶瓷烧成技术：,借助窑炉、窑具和燃料加热陶瓷生坯，在受热过程中物料本身经过物理化学反应达到各种程度的致密化烧结的技术。,窑炉结构和窑具种类以及装烧方法是影响成品质量最关键因素之一。,三大要素：土、水、,火,。,陶瓷烧结:,是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下发生一系列的物理化学反应，表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。,宏观表现：体积收缩，致密度提高，强度增加,表征：坯体的收缩率，气孔率等指标,一.窑炉的关键指标,1.烧成温度：又称“火候”。烧成陶瓷制品所需的温度。依据质地不同而有所差别。,烧成温度对陶瓷器的影响,“正烧”：陶瓷在焙烧时，器物不变形而且胎体充分烧结，釉层玻璃化完全。,“过烧”：陶瓷在焙烧时，因温度过高而变形。,“生烧”：陶瓷在焙烧是，温度偏低而胎体未能完全烧结，釉没有玻璃化。,2.烧成气氛,焙烧陶瓷器时的火焰性质。分为,氧化焰、还原焰和中性焰。,氧化焰：燃料充分燃烧，氧气充足情况下，燃烧主要产生二氧化碳气体，此时氧气过剩。此种环境称为氧化气氛。,还原焰：燃料在缺氧情况下燃烧产生的火焰，燃烧主要产生大量的一氧化碳气体和碳素等。此种环境称为还原气氛。,中性焰：充分燃烧但无氧气过剩，理想状态。,氧化焰和还原焰所烧制的制品显然有不同的效果，例如红砖、灰砖就是同样坯胎在不同气氛下烧成的结果。,用同样的铁质粘土制成的坯胎，,在氧化焰中烧过，则呈现红色的素坯质地，,用还原焰烧成，便呈现青灰色素,坯,质地。,烧成气氛对陶瓷的影响,气氛对陶瓷色泽影响,主要原理：Fe,2+,离子在不同气氛下含量的多少。,氧化气氛下，Fe 主要以Fe,3+,的形式存在，陶器胎呈现黄红褐等色，瓷器的釉色偏黄。,还原气氛下，CO、C等含量高，更多的Fe,3+,被还原为Fe,2+,，陶器的胎色变浅发青（灰陶），瓷器的釉色发青。,(釉里红 亚铜离子还原气氛着色的),黑陶的形成原因，燃烧不充分产生大量的烟尘（碳素），渗碳作用。,气氛对烧成温度的影响,坯体在,还原气氛下烧结温度比氧化气氛下下降，,下降幅度随坯体中铁含量的高低而变化，铁含量越高，下降幅度越大。,李家治、周仁先生1959年进行了气氛对瓷坯加热性状影响的试验。,见周仁等：中国古陶瓷研究论文集，1982.12，轻工业出版社。,窑炉的基本要求,温度达到胎体烧结、釉层玻化。,可以控制烧成气氛。,按烧成次数可分,一次、二次和多次烧成,；,一次烧成：,就是将已经干燥的生坯挂釉以后（也有不挂釉的），装入窑内，进行一次烧成（也有叫本烧的）。,如景德镇的细瓷青花瓷，颜色釉（郎红，祭红，乌金等色釉瓷），青花玲珑等都是经一次烧成的。,二.烧结方法,二次烧成:,陶瓷,坯体在施釉前后各进行一次高温处理的烧成方法。,二次烧成,多用于生坯强度较低的陶瓷制品及部分精陶。,钧瓷、唐三彩以及要达到特定的陶艺创作效果和釉较厚的制品也需二次烧成，或多次烧成。,现代工业陶瓷也常采用二次烧成。,二次烧成的工艺其优越性：,（1）通过素烧有利于,消除釉面缺陷,。（2）提高了吸釉能力，使低浓度挂釉成为可能，,改善了釉面的平整度,。（3）,提高坯体强度,，减少了破损。（4）坯体素烧后，便于拣选剔除不合格产品，,提高成品合格率,。,1.素烧,未施釉的陶瓷生坯的烧成过程称素烧。,素烧的主要作用是,提高坯体的强度。,采用熔点较低的釉时先将生坯在较高温度（12001500）素烧，施釉后再用较低温度（9501050）釉烧。,2.釉烧gloat firing,经素烧后的坯胎，再上釉，经9001000以上烧成，使釉子全部熔融，成为釉烧。,其装窑方法和素烧不同，因为釉在高温时会融化成液态，所以坏体与坏体之间不可以重叠、相接。,3.本烧,上釉的坯体，经高温11001320一次烧成，使坯体完全烧结，釉子全部融化，称为本烧。,(一).素烧的 过程,素烧的方法依坯胎的种类而定。,坯胎必须干燥，否则一经加热，极易破碎。,素烧的温度在800900,之间，,烧制过程可分为三个阶段：,第一阶段为,烘烤期,，即先用,弱热温烘,，在点燃了火种时，先不要将窑门完全关闭，要留有小缝，因为坯体在入窑时，仍留有一些水分，这样有利于水气的蒸发排除。此阶段大约需2小时。,第二阶段的,燃烧期,，这时坯体内所含的化合水大约在300400,以上完全挥发；但温度烧至550600,时，便是粘土中适应膨胀期，注意温度上升的不能太快。,第三阶段,恒温期,，等温度上升到800900,时，开始恒温，恒温时间最好在30分钟左右。等坯中的碳素完全燃烧后，便可以停火，让窑炉自然冷却，冷却时不要打开窑门。,等温度降至100,以下，便可出窑。,(二).釉烧过程,釉烧的温度,可分为,低温、中温和高温,。,烧低温釉（主要是铅釉）的温度大约在,800900,，,中温釉的温度在,10001150,，,中温釉的品种比较少孔雀蓝釉和毡包青釉,高温釉烧至,12501350,。,(,高温下一次烧成,),宋代以前的青釉瓷、白釉瓷和黑釉瓷都是高温单色釉瓷，元代又发明了高温红釉瓷和高温蓝釉瓷,釉烧时的,装窑,与素烧不同,，,素坯烧可重叠堆积，釉烧却不能。,因为釉在高温下融化成液体，制品若摆放太密易粘连，出窑后易报废。,升温曲线,和素烧经过基本上相同，不同的是还要依釉的所承受温度而定。,尤其在550600,之间时，升温一定要稳，否则釉面容易脱落。,烧至全红时，才可加快升温速度，直至1325,之间可恒温30分钟，方可停火，开窑时要等温度下降至100,以下才能打开窑门出窑。,三.瓷器的烧成过程,瓷器的烧成,主要经历四个阶段,：,烧制阶段,窑内情况,初期,脱水、蒸发,低温,分解、排除、氧化,中温,熔融、还原,高温,烧结,1.蒸发期,从开始点火到600,为蒸发期。,这个时期主要是,排除坯体的附着水,，,升温的快慢主要是由坯体的含水量即坯的干湿程度决定的，如坯体在入窑时含水为19%就可以加快升温速度。,2.氧化期,6001000,，,包括氧化期和低温保温期,，,这时的目的主要是,使硫化物、碳化物和有机物氧化变为气体排出,，这些过程都要在900940,釉子开始融化前完成。,低温保火期这一段升温不可太快，必须均匀，使残气中的结晶水、有机物、气泡等缓慢排出。,3.还原期,10001300,，,包括强还原、弱还原期，是高温保火期,。,主要目的是使三价铁变成二价铁，使瓷器变得更白，使釉子完全熔化，坯体完全瓷化。,12001270,应采取中性火焰，目的使二价铁不再还原成三价铁，,12701300,为高保温期，目的使窑内上、中、下温度均匀一致。,4.冷却期,1300700,是,急冷却阶段,，这时制品处于熔融具有塑性阶段，所以这一阶段急冷制品不会开裂，但要均匀冷却。,700400,是,缓冷阶段,。,40080,可,快冷,。,冷却的快慢还要看坯体的厚薄程度。,五.其它烧制法（陶艺制作多用）,（一）盐烧,在烧制过程中窑内温度接近1200,左右时，从窑的留口处往窑内,投入食盐或盐的混合物,，称为,盐烧,。,盐烧多用于氧化焰的烧制，与其它釉子的材料有所不同，其主要成分是食盐和锌盐，最好是粗盐，一般采用湿食盐。烧前的坯体不上釉，可用其它低温素烧的坯体，也可在食盐中加入硼砂，进行施釉。,