人們常說陶瓷產(chǎn)品是泥的藝術(shù),那是因為陶瓷產(chǎn)品是經(jīng)過人的藝術(shù)加工制作而成的。但是,泥土做成的陶瓷坯體還要經(jīng)過火的燒煉才能成為人們喜愛的產(chǎn)品,陶瓷的燒成是一門技術(shù)也是一種藝術(shù)。因為什么原料、什么火候燒成的陶瓷產(chǎn)品各不相同。因此,陶瓷產(chǎn)品也被人們稱為泥與火的藝術(shù)。下面是本人根據(jù)長期的燒窯經(jīng)歷總結(jié)的一些技術(shù)經(jīng)驗。
一、火的作用
陶瓷通常是由高嶺土、石英、長石等原料配比后燒制成的潔白、光潤半透明的器皿或工藝品。陶瓷的制作是一個極其復雜的過程,既有量變,也是質(zhì)變。大體來說,由原料制作成型的坯體,是一個量變過程,這其中融入了人對形狀的藝術(shù)創(chuàng)作和追求,而從坯體的入窯,經(jīng)過高溫燒成,才完成了從泥土到陶瓷的質(zhì)的轉(zhuǎn)變。由量變到質(zhì)變泥變瓷 主要是火的作用。人們利用地球上各種硅酸鹽原料制作陶瓷,也要依*火的作用才能顯色,只有經(jīng)過火的燒煉才能做成各種各樣色彩斑斕的陶瓷藝術(shù)品。燒窯工人的任務(wù),也就是燒火、看火、管火、用火。所以在某種意義上,我們可以說陶瓷器的制作也是一種火的藝術(shù),而窯爐的技術(shù)就是一門研究火的學問。
火的作用,具體體現(xiàn)在溫度和氣氛兩個方面。窯爐里的火焰,把熱量傳給制品,使制品的溫度逐漸升高,在低溫階段900℃以下 坯體經(jīng)歷排除機械水、結(jié)晶水,有機物氧化、碳酸鹽、硫化物分解等過程。在高溫階段900℃至燒成溫度 坯體開始形成液相與固相熔融并產(chǎn)生結(jié)晶的針狀莫來石晶體,從而變成瓷器。所謂燒成溫度,即產(chǎn)品量變到質(zhì)變的溫度,沒有火就沒有熱量,產(chǎn)品就不能升溫,產(chǎn)品不能升溫,上述的一切物理化學變化就不能完成,一句話,沒有火,就沒有瓷器。
在依*燃料燃燒的“火焰窯爐”指對火焰氣氛有要求的窯爐 中,有火才有氣氛。氧化的氣氛產(chǎn)生于完全燃燒的火焰,還原的氣氛產(chǎn)生于不完全燃燒的火焰,而氣氛對陶瓷制品來說,是十分重要的。 白瓷原料中都含有少量的Fe2O3德化地區(qū)原料一般在0.8%左右,優(yōu)質(zhì)原料0.4%以下 由于Fe2O3的著色力極強,使瓷器染上赤黃、黑色,嚴重影響瓷器的白度。若將陶瓷的坯體之中的Fe2O3,還原成低價的氧化物或金屬鐵,那么瓷器就顯得更白或白里泛青,更惹人喜歡。因此,瓷器的出現(xiàn)是人類的一個偉大發(fā)明,而發(fā)現(xiàn)了還原燒成則是人類生產(chǎn)技術(shù)上的一個巨大進步。
二、火的關(guān)鍵點
火焰的氣氛會影響白瓷的成色,而氣氛的調(diào)節(jié)是燒好窯的關(guān)鍵,氣氛制度的穩(wěn)定,更是燒好隧道窯的關(guān)鍵之一。氣氛制度的確定,主要依據(jù)各廠的泥和釉的性能,特別是鐵主要指鐵的氧化物 含量的多少。何時何種溫度該氧化、何時何種溫度該還原,何時何種溫度該中性火焰,以及還原焰的濃度,都必須依據(jù)泥和釉的性能來確定。燒窯技術(shù)的關(guān)鍵是掌握“兩點一度”,所謂“兩點”就是指氧化焰轉(zhuǎn)強還原焰以及強還原焰轉(zhuǎn)中性焰高火保溫 ,這兩個溫度點,所謂“一度”就是指還原焰氣氛的濃度。
氧化焰轉(zhuǎn)還原焰這個溫度點是一個關(guān)鍵,由于各廠坯和釉的配方不同,這個溫度點也就不相同。一般在釉開始熔化前150℃左右約在1000℃—1100℃之間 ,過早或過遲進行氣氛轉(zhuǎn)換,都會影響產(chǎn)品成色質(zhì)量。氣氛轉(zhuǎn)換過早,由于窯爐里溫度較低,從燒成帶流來的碳素難以完全燃燒,沉降在產(chǎn)品表面,造成低溫沉碳,致坯體吸煙,同時還會造成坯體內(nèi)部的碳酸鹽C2CO3、MgCO3 不能充分分解,一般來說,陶瓷坯體中的碳酸鹽一般在1000℃左右才能基本分解結(jié)束。若這種分解反應(yīng)不充分,到高溫時會繼續(xù)分解,而此時釉面已完全;忾]了坯體的氣孔,坯體中的CO2跑不出來,就可能產(chǎn)生沖泡毛病。氣氛轉(zhuǎn)換過遲,同樣不行, 由于進入還原的溫度過高,釉面已開始;,還原介質(zhì)難以影響坯體內(nèi)部,會造成坯體還原不足,致使坯體中的三氧化二鐵未還原成低價鐵而產(chǎn)生“陰黃,花面臉”等毛病。
強還原焰轉(zhuǎn)弱還原焰這個溫度點也是非常重要,從釉面開始成熟到還原結(jié)束后,本應(yīng)轉(zhuǎn)入中性焰氣氛,但中性焰氣氛難以控制,不是偏氧化焰就是可能偏還原焰。一般以中性焰偏弱還原焰代替中性焰,這樣可以防止坯體中的鐵質(zhì)重新氧化。如果這時保持還原氣氛,那么不但造成燃料浪費,還可能造成“釉面吸煙”等毛病。
還原氣氛的濃度要適當,一般認為,強還原氣氛的CO含量2—4%,即空氣過剩系數(shù)。應(yīng)小于1。中性焰偏弱還原焰氣氛的CO含量可達1—2%,空氣過剩系數(shù)。應(yīng)略小于l。氧化焰過剩O2的含量可達2-6%,空氣過剩系數(shù)α應(yīng)大于1。燒氧化焰,在保證燃料完全燃燒前提下,氣氛應(yīng)盡可能淡些,空氣過剩系數(shù)α略大于1即可,這樣有利于節(jié)省燃料。
。薄⒏G內(nèi)壓力
預熱帶一般要微負壓3-5mmH2O ,這樣排煙更通暢,更便于在氣氛轉(zhuǎn)換氣幕前保持氧化氣氛,燒成帶一般要保持微正壓3—5 mmH2O ,這樣更便于還原氣氛的飽滿,以穩(wěn)定窯內(nèi)的還原氣氛。
高火保溫區(qū)若保持微正壓,有利防止產(chǎn)品二次氧化俗話稱為“赤口”“回黃” ,零壓位控制在預熱段和燒成段兩節(jié)之間,便于分隔焰性,使氧化、還原分隔清楚。
。病“零壓”位移對氣氛的影響
煙囪抽力過大,零壓位后移,這就相當是延長了氧化區(qū),縮短了還原區(qū),可能造成產(chǎn)品還原不足,產(chǎn)生“陰黃”等毛病。煙囪抽力過小,零壓位前移,這就相當是縮短了氧化區(qū)。延長了還原區(qū),又可能造成產(chǎn)品氧化不足,造成“沖泡”等毛病。因此,要經(jīng)常檢查零壓位移動情況,發(fā)現(xiàn)前后移動,就要進行調(diào)整使之復位。
3、窯爐結(jié)構(gòu)對氣氛的影響
窯爐的密封程度對氣氛影響較大,如果密封不好,到處進氣、漏氣,就會破壞窯內(nèi)的壓力、氣氛和溫度的穩(wěn)定。氣氛氣幕的位置,結(jié)構(gòu)形式對氣氛制度影響也很大,如果氣氛氣幕離氣氛爐過近,那么,從燒成帶過來的碳素在氣氛爐來不及燒清,就可能造成產(chǎn)品“吸煙”。氣幕的結(jié)構(gòu)形式有多種, 窯墻及窯頂都有風口的為好,這樣有利于隔焰性,如果僅窯頂或窯墻有出風口,隔焰性的效力就差一些。余熱抽出口的位置,如離燒成段過近,余熱一抽,就可能造成嚴重的煙氣倒流,使產(chǎn)品產(chǎn)生“煙云狀”缺陷,不但會影響冷卻效果,也會影響燒成帶及冷卻帶前端的氣氛,因此要根據(jù)窯爐的長短來確定,一般以離末號高溫爐中心小的窯爐2.5—3.5m大的窯爐4—6m 冷卻氣幕設(shè)在窯頂,熱風抽出設(shè)在及窯墻的下部為好。
4、產(chǎn)品裝車密度對氣氛的影響
一般來說,坯品裝車過稀,坯品缽柱阻力小,火焰流速快,高溫區(qū)不易存火,特別是頂部位火焰流速太快,這樣容易造成上部的產(chǎn)品“欠火發(fā)黃”;但缽位過密,產(chǎn)品缽阻力大,火焰不暢通,特別是中部產(chǎn)品溫度不夠,上下、內(nèi)外溫差增大,也不能得到足夠的還原氣氛,從而產(chǎn)生‘‘見火黃”。因此,要根據(jù)各廠的窯爐、產(chǎn)品的具體情況,確定合理的坯品裝車密度。
。怠⒂蛪、油溫對氣氛的影響
油壓過大,燒嘴霧化性能變差,油的射程增長,不能很好燃燒,會使窯內(nèi)氣氛變濃。如果油壓過低,油的流速慢一些,射縮短,氣氛可能變淡。油溫的變化也會影響油壓的變化, 一般油溫高時,油的粘度小,流動較快,油壓會相應(yīng)降低。油溫低時,油的粘度大,油壓會相應(yīng)上升。因此,進齒輪泵前的油溫一般以控制在70—80℃為宜。油壓一般控制在1—2公斤,最好設(shè)置供油穩(wěn)壓裝置。
6、油泵前工作油罐位高低對氣氛的影響
工作油罐中油位高,油的自然壓力大,這就實際增加了泵的工作壓力,窯內(nèi)火焰氣氛會變濃;反之,工作油罐中油位低,油的自然壓力小,降低了油泵的工作壓力,窯內(nèi)氣氛會變淡。在一般情況下,工作油罐儲油量的變化不要太大,應(yīng)勤打油為原則。
7、爐內(nèi)結(jié)渣對氣氛的影響
隧道窯爐膛結(jié)渣嚴重,勢必使爐膛阻力增大回火過多,粗粗一看,似乎氣氛正常,實際上,爐內(nèi)氣氛變淡,溫度下降。這時,必須仔細地檢查一下爐膛,以便及時清除結(jié)渣現(xiàn)象,使爐膛恢復正常,保持正常的氣氛。
。浮㈦妷鹤兓瘜夥盏挠绊
電壓不穩(wěn)定也會造成氣氛變化較大。當電壓低時,引起高壓風機轉(zhuǎn)速下降,而離心式高壓風機風壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比,風量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比,從而引起風量下降,油燃燒所需空氣不足,窯內(nèi)氣氛變濃,窯內(nèi)溫度下降,操作者感到難燒,這時可適當開大燒嘴風閥,加大風量,使氣氛轉(zhuǎn)淡,提高窯內(nèi)溫度。當電壓高時,高壓風機的風量增大,促使油燃燒完全爐溫上升,這時可適當關(guān)小燒嘴風閥,降低煙道閘板,使氣氛穩(wěn)定、窯溫度穩(wěn)定。
9、氣候變化對氣氛的影響
冬季氣壓高,煙囪內(nèi)外溫差大,煙囪抽力大,通風強。夏季氣壓低,煙囪內(nèi)外溫差小,煙囪抽力小,通風弱。在煙囪閘板高度一樣的情況下,冬季比夏季煙囪抽力大15—25%。天氣晴朗時氣壓高,天氣陰雨時氣壓低,一般晴天比雨天煙囪抽力增大10—15%。
氣候的變化,影響煙囪抽力的變化,煙囪抽力的變化,影響窯內(nèi)壓力的變化,而窯內(nèi)壓力的變化,又會影響到窯內(nèi)氣氛的變化。因此,操作者必須適應(yīng)氣候的變化,及時進行調(diào)整以穩(wěn)定窯內(nèi)的壓力、氣氛和溫度。若使用機械排煙排煙機 影響會小得多。
10、燒嘴操作對氣氛的影響
a、燒嘴操作要穩(wěn)定,調(diào)整不要太頻繁,否則 會影響窯內(nèi)氣氛、溫度的穩(wěn)定。
b、調(diào)整燒嘴的風量和油量,應(yīng)該微調(diào)為原則,開過大過小,都會影響窯內(nèi)氣氛,溫度的穩(wěn)定。
以上所說的,影響氣氛的因素很多,哪個是主要的呢﹖我們說壓力制度是主要的,抓住這一主要矛盾,就可較容易解決其它問題了。
窯爐是一個系統(tǒng),對某一燒嘴、閥門的調(diào)節(jié)都會影響窯爐的任何一個部分,只是影響大小而已。俗話說“牽一發(fā)而動全身”用來形容窯爐的調(diào)節(jié)是再貼切不過了。窯爐氣氛的控制,是一個很靈活的問題。還原氣氛淡了有兩種調(diào)整方法,加油或減風,要根據(jù)窯內(nèi)溫度和氣氛情況而定。還原氣氛淡了,但此時若溫度偏低,則應(yīng)在加油的同時也增加風量。反之,若氣氛淡了又溫度偏高,只需適當減少風量即可。還原氣氛濃了,也有兩種調(diào)節(jié)方法,減油或加風,若溫度偏低,應(yīng)減油;若溫度偏高,應(yīng)減油又減風。氧化焰的調(diào)節(jié)又與還原焰的調(diào)節(jié)不同,在保證空氣過剩系數(shù)大于1的情況下,減風則溫度上升,加風則溫度下降。
總之,要燒好陶瓷產(chǎn)品必須抓住二個制度和一條曲線,即氣氛制度、壓力制度和燒成溫度曲線。要成為一個熟練的燒窯工人,要做到“勤看、少動、微調(diào)”。勤看,即善于觀察窯內(nèi)氣氛變化情況,勤總結(jié)經(jīng)驗;少動,即對油嘴、風閥、油壓等的動作調(diào)整要少;微調(diào),即對油嘴、風閥、油壓等的調(diào)整要微小,適可而止。