古代陶瓷窑炉有哪些类型
窑炉是烧造陶瓷器的场所,其作用是使陶瓷胎釉在一定温度和气焰条件下完成物理化学反应,烧结成器,并形成颜色及其变化。我国古代窑炉的类型很多,有横穴窑、竖穴窑、馒头窑、龙窑、阶级窑、葫芦窑、蛋形窑等。
横穴窑,焙烧陶器的窑炉类型之一,流行于新时期时代。横穴窑是在生土层中掏挖修制而成,由火膛、火道、火眼、窑室等部分组成,火膛位于窑室的一侧,比窑室略低。烧窑时,火焰由火膛进入火道,然后经火眼进入窑室,上升流经坯件,最后烟从窑室顶部的排烟孔排出窑外。横穴窑升温较快,但不易控制烧成温度和烧成气氛,商周时期已基本不见。
竖穴窑,常见于各地新石器时代遗址。窑建在地下,火膛为小口广底的袋形坑,其上为窑室,窑室的出口开在地面。火膛与窑室之间有数条火道,火焰经火道直接升入窑室。竖穴窑比横穴窑有所进步,可将烧成温度提高一些,但也不易控制烧成温度和烧成气氛,燃烧利用率较低,伺候逐渐被馒头窑取代。
馒头窑,亦名“圆窑”,是古代焙烧陶瓷的主要窑型之一,常见于北方各地,至迟在商周时期就已出现具有馒头窑特点的窑炉。因火膛和窑室合为一个馒头形的空间,故称“馒头窑”。馒头窑由火膛、窑室、烟囱三大部分组成,火焰由火膛升向窑室的顶部,然后在倒向后半部分的窑床,经后面窑壁底部的排烟口从烟囱排出。馒头窑容易控制烧成温度,保温性好,适用于焙烧坯体较厚、高温下釉粘度较大的瓷器。北方著名的耀州窑、定窑、钧窑、磁州窑、临汝窑等均采用这种窑炉焙烧瓷器。
龙窑亦称“长窑”、是我国南方地区比较常见的窑炉类型,最早出现在商代。龙窑一般依山而建,形体狭长,当窑火点燃时,远望似一条俯冲的火龙,故称龙窑。龙按结构分为窑头、窑室、窑尾三段。窑头为火膛,用来点火;窑室放置待烧的器物;窑尾为出烟口。窑的两侧筑有窑墙,墙中开窑门,用来装窑、出窑。窑的两侧各开有一排柴孔,用来分段添加燃料。烧窑时,先在窑头点火烧窑,待第一排柴孔下 的坯体接近烧熟时,窑头停止烧火,改投柴孔投柴烧窑。由此逐渐往上烧烧到窑尾结束。龙窑建筑方便、装烧量大,升温降温迅速,易维持还原气氛,适宜烧造青瓷。
阶级窑,又名“阶梯要”。窑建在坡度平缓的山坡上,由若干相对独立的要串联成整体。从第二窑起,每个窑的水平面均高出前面的窑,此女工程层层台阶,故名。火焰从要扣升向窑顶部,然后倒向窑室后半不错分窑床,再经后面窑壁底部排烟口进入第二窑,对后面各窑起到了预热作用。从第二窑开始,燃料从没柴孔投入火膛。各窑由前至后依次焙烧,原理相同。阶级窑出现于明代,既有龙窑烧量大的长处,又有馒头窑易控制的优点,适合烧制德化白瓷等氧化钾含量高、釉在高温下粘度大的瓷器。
葫芦窑,由窑门、火膛、前室、后室烟囱等部分组成。窑室比馒头窑长,前大后小,腰部内折,将窑室分为前后两室,窑壁两侧各设一排投柴孔。葫芦窑是由龙窑发展而来的,适合于烧制氧化钾含量较高、釉粘度大的瓷器。至明末清初,后室比例缩小进而消失,逐渐发展成了蛋形窑。
蛋形窑,形似覆盖的半个蛋,故名。由火膛、窑室、烟囱三大部分组成。窑床前低后高,窑室前大后小,呈长椭圆形。蛋形窑结构合理,设计科学,造价低廉,装烧量大,适合多种坯釉的烧制,同时它以柴作燃料,烧成时间短,产品质量好,成为清代景德镇地区焙烧瓷器的主要窑型~
陶瓷窑炉烧成技术是我国的传统文化重要的组成部分。
陶瓷烧成窑分类如下:
(一)隧道窑
隧道窑因其产量高,燃耗低,劳动条件好,易机械化、自动化,是目前陶瓷及耐火材料工业应用较多的现代化窑炉。
隧道窑的窑顶用耐火砖砌筑,或用耐火浇注料预制块砌筑。窑底则由多台窑车组成。窑车沿固定的导轨移动。料坯放在窑车上由窑头推入窑内,经过预热、烧成和冷却,最后从窑尾出窑而获得成品。
(二)倒焰窑
倒焰窑是陶瓷工业目前常用的一种火焰窑炉,亦是烧制耐火制品的热工设备。因为火焰在窑内是自窑顶倒向窑底的,所以叫倒焰窑。
倒焰窑为间歇操作。其容积随生产的需要和工艺条件而变化,容量小的只有几立方米,大的可达200?300立方米。其外形可以分为圆窑和方窑两种。圆窑窑内上下温差较小,约20℃左右,上下温度分布比较均匀,目前使用较多。窑的烧成制度、亦随烧成制品的材质而变动。
(三)梭式窑
梭式窑是一种窑车式的倒焰窑,其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。
梭式窑烧嘴安设在两侧窑墙上,窑底用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上,即窑底吸火孔、支烟道设于窑车上,并使窑墙下部的烟道和窑车上的支烟道相连接;窑车在窑室底部轨道移动,窑车数视窑的容积而定;窑车之间及窑车与窑墙之间设有曲封和砂封。
用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。
其种类甚多:
按煅烧物料品种可分为陶瓷用窑炉、水泥窑、玻璃窑、搪瓷窑等。前者按操作方法可分为连续窑(隧道窑)、半连续窑和间歇窑。
按热原可分为火焰窑和电热窑。
按热源面向坯体状况可分为明焰窑、隔焰窑和半隔焰窑。
按坯体运载工具可分为有窑车窑、推板窑、辊底窑(辊道窑)、输送带窑,步进梁式窑和气垫窑等。
按通道数目可分为单通道窑、双通道窑和多通道窑。
一般大型窑炉燃料多为重油,轻柴油或煤气、天然气。
窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备,输送设备等四部分组成。
电窑多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热元件。其结构较为简单,操作方便。
此外,还有多种气氛窑等。
窑炉结构是否合理,选型是否正确,直接关系到产品的质量,产量和能量消耗的高低等,是陶瓷生产中的关键设备。
还原焰是不完全燃烧的火焰,这时窑中所产生的一氧化碳和氢气多,没有或者极少游离氧的存在。还原焰能使坯体内的高价铁(Fe2O3)得到充分还原变为氧化亚铁(FeO),而变成青色,消灭瓷色发黄的现象,在日用瓷的烧窑过程中,多采用还原焰烧成。
通俗的说就是烧的过程中有这一步还原反应.还原焰在空气不流通的情况下烧了氧化物里的氧.导致高价铁还原成了低价铁.
再通俗点就是同一白瓷氧化焰烧是有点黄色,还原焰烧是泛青色.
说的不一定完全对,但通俗的讲我也就只能说成这样.
这意味着温度和锅温之间的差异只能影响釉料颗粒融化的速度。正如你所看到的,原始的温度(窑的气氛)不是判断负载是否完成的最好方法。温度是一个巨大的因素,但不是唯一的。
较新的窑炉提供的控制越来越多,效率越来越高,保持高温,并慢慢冷却窑炉。熟练的时候,这个过程会变得更简单和容易。正如我们在下面讨论的,电窑最适合氧化烧制而不是还原。
如我们所看到的,窑的内部可能在达到陶瓷所需的温度之前。很多人烧完之后还要保温一段时间,保持这个温度的时间可以使釉料完全融化和成熟。
保温时间,即窑内温度保持一定的时间。这个温度可以在烧制过程中的任何时候设定好,但是通常在烧制的最高温度下设定。保温的好处是可以使釉料有机会均匀融化,减少瑕疵。如果你在完美无瑕的釉后,加入一个保温时间。没有一个温度的时间最适合,因为不同的釉料在不同的温度下融化。在开始烧制之前,先适当的研究一下你的釉,这样你就可以把时间计划好。缓慢冷却能减少针孔。
粘土体的成熟范围更广。正因为如此,烧制时间对于粘土体的成熟并不重要,但在某些情况下它可以起到一定的作用。一般来说,当粘土体在其成熟范围的上限烧制时,可能会导致粘土起泡,翘曲,坍塌。
窑炉(kilnfurnaceoven)是用耐火材料砌成的用以烧成制品的设备,是陶艺成型中的必备设施。人类上万年的陶瓷烧造历史,积累了丰富的造窑样式和经验。从原始社会的地上露天堆烧、挖坑筑烧到馒头状升焰圆窑、半倒焰马蹄形窑、半坡龙窑、鸭蛋形窑,再到现今的室内气窑、电窑,窑炉科技在不断改良发展中。
有多方面的原因,首先对于地板砖来说,一个原料以及配方的改良,让它更适合快烧,还有压机压强不断增高及布粉工艺的稳定合理等,使砖坯更加薄和结实,再经过技术不断改进的干燥炉烘干,达到快烧的低水分内,还有窑炉的不断改进,也是有很多方面,燃烧技术,棍子强度,传动精度等,还有窑炉的保温效果,棍棒上裸烧,及燃烧方式,温度均衡,空间合理性,现代化控制等多方面的原因,使得快烧变得可行,其他窑炉都跟这差不多的原因
所以陶瓷工业窑炉的气氛是指窑内燃烧产物所具有的性质。它是由燃烧产物中的氧气和CO含量决定的,。当燃烧产物中含有一定量的氧气而不含或含有少量的CO时,它具有氧化性,因而称之为氧化性气氛,又叫氧化焰。其中氧气含量为4%-5%时,称为普通氧化性气氛,氧气含量为8%-10%时,称为强氧化气氛。
当燃烧产物中含有一定量的CO而不含或含有少量的氧气时,它具有还原性,因而称为还原性气氛,又叫还原焰。CO含量为3%-5%时,为强还原气氛,CO小于2%时,为弱还原气氛。
当燃烧产物中既无过剩的氧气,也没有CO时,既无氧化性又无还原性,而称之为中性气氛,又叫中性焰。但中性焰在生产中很难控制。
烧结陶瓷的窑炉炉型有多种,常见的分类如下:
按其外形和操作分,有间歇式和连续式。间歇式窑如倒焰窑,连续式窑如隧道窑。
按热源分,有使用燃料的火焰窑(烧煤、煤气或重油等)及电热窑炉。
按火焰是否接触产品分,有明焰窑及隔焰窑(马弗窑)。
每种陶瓷窑炉炉型所有的耐火材料不尽相同,以下给出常见的三种:
隧道窑。隧道窑的窑顶用耐火砖砌筑,或用耐火浇注料预制块砌筑。窑底则由多台窑车组成。窑车沿固定的导轨移动。
倒焰窑。倒焰窑是陶瓷工业目前常用的一种火焰窑炉,亦是烧制耐火制品的热工设备。倒焰窑的砌体遭受高温和燃烧气流的冲刷作用,以及温度变化的影响,所以,窑衬材料应具有较髙的高温力学性质、良好的抗热震性,如高铝砖等。
梭式窑。梭式窑是一种窑车式的倒焰窑,其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。窑体具有耐高温、隔热和一定的机械强度,宜选用热导率低、热容量小和抗热震的耐火材料(如高效能陶瓷纤维等)来砌筑窑炉。