大家知道日本的陶瓷技术吗?
日本新型陶瓷窑炉技术
日本是一个陶瓷生产强国,它拥有较强的科技开发能力与一大批名牌产品。在陶瓷窑炉新产品的开发与创新方面,日本的技术与产品有别于欧美各国,独树一帜。窑炉的使用性能与技术含量水平高,即使在世界上亦名列前茅,给人留下深刻的印象。
众所周知,窑炉是陶瓷生产中的核心设备,在日本亦有“一土、二火、三手工”的名谚,说明了窑与火在陶瓷生产中的重要地位。在距今150年前,日本陶瓷业还很落后,采用木柴烧窑,窑炉多为分室龙窑(日本人称为登窑、依山坡而建)后来借鉴我国北方馒头窑技术,研制成功烧煤的倒焰型窑炉。日本由于坚持对外开放,积极吸取欧洲科技的政策才得以发明倒焰窑炉,从而从生产要素与产品质量、烧成效率方面提升了窑炉技术的水平与档次,在陶瓷生产方面开始居于世界前列。在此过程中,日本还积极引进了由德国人发明的煤烧隧道窑炉技术。但到20世纪70年代日本告别了煤烧生产方式,开始其煤气或液化气烧窑的新时代,并促进日本发展成为陶瓷强国。
1、日本窑炉公司简介:
在20世纪70年代日本拥有数十家窑炉公司,经过近30年的相互竞争角逐与淘汰,现仅保留有5家著名的窑炉公司。由于现代新型窑炉的设计、建造,实现了窑、机一体化,许多陶瓷机械设备制作公司亦可购买专利发明,开发生产各种窑炉产品。其中最著名的陶瓷窑炉公司有高砂、日本碍子、诺里蒂克机材、南波公司、高浜等,此外象日立制铁、本田铁工、森铁工、后藤铁工也具备新型窑炉的开发、设计与制造技术。日本高砂工业株式会社专门制造窑炉设备,最先开发研制出组装式窑炉生产技术,因为它便于分节组装、运输方便。炉节长度约为5m~6m。保温材料采用轻质绝热材料。炉壁上嵌贴微孔高铝板,上面是高温保温砖,再镶一层80毫米厚的陶瓷棉毡。燃料使用轻质油与液化油气。而烧制砖瓦、匣钵的窑炉则采用C级重油燃料。近年来,高砂公司开发的电脑自动控制窑炉已畅销世界各国,其中以东南亚为多。为了使窑炉设备打入中国市场,扩大销售业绩,高砂公司近年来还研制开发出一系列适合中国国情的窑炉产品,如微型节能隧道窑炉等。森铁工主要研制开发辊道烤花窑炉,采用耐热不锈钢的滚动方式,整个窑炉长28m,烤花温度850℃,燃料采用液化天然气。窑车上采用新型耐热不锈钢板,延长其使用寿命,整条辊道烤花窑采用全自动控制方式。据目前笔者掌握的资料,此前有日本高砂、高浜、南波、日本碍子等几家公司的窑炉设备已出口到我国,有的已使用近十年时间,在烧成性能与燃料节能方面都有很好的效果。目前,日本名窑炉公司都在积极推行科技创新,开发更先进的窑炉技术,力求在竞争激烈的国际市场上站住脚。但从总的方面统计,我国建筑卫生陶瓷引进的窑型以欧洲产品为主,主要是意大利,其次是西班牙与德国。日本的窑炉产品市场则主要在台湾,东南亚地区及拉丁美洲各国与地区。但日本名窑炉公司在争夺中国市场方面,亦显出咄咄逼人的态势,这从每年一度的中国北京或广州的国际陶瓷工业展览会上即可看出,不再赘述。
2、日本窑炉产品及技术水平评价:
日本碍子公司原来主要生产电气绝缘子产品,近10年也迈入窑炉研制开发的行列中。该公司以培育和发展陶瓷窑炉新技术为基础,从事生产辊道窑炉,可以供烧成陶瓷墙地砖、卫生洁具及所有其它种类的陶瓷制品,窑炉技术性能广受好评。其规格为:用于烧成瓷砖的辊道窑,窑长65m、宽1.2m、烧成温度为1300℃时、烧成时间为150分钟。窑长40m、宽1.5m、烧成温度在1150℃时,烧成时间仅为30分钟。用于烧成窑具制品的辊道窑炉,窑长40m、宽1.1m,烧成温度为1250℃时,烧成时间为8小时。日本碍子公司的窑炉均设置有先进的自动点火、熄火测知、窑内压力监测、地震监测、窑内氧浓度监测、气体泄漏监测、瓷辊损折监测及喷嘴用电偶记录仪等一系列监测仪器。从而保证了窑炉的省力、节能、快速烧成。日本高砂窑炉公司凭借其雄厚的技术开发能力,早在20世纪80年代即已实现使用电脑联网开发新型窑炉。该公司最近研制开发的辊道窑产品系列,可以从事日用瓷器餐具、茶具的素烧、釉烧及釉中彩装饰烧成。尤其针对目前国际陶瓷市场的激烈竞争,要求陶瓷企业必须采用多品种、小批量生产方式,该公司推出微型隧道窑窑炉产品系列,可用于日用陶瓷、美术陶瓷及窑具等产品的烧成,尤其适合中小型陶瓷企业的经营方式,并打开了市场。
在间歇式窑炉——梭式窑窑炉新产品开发方面,日本亦走在世界各国前列。梭式窑炉由于采用了先进的喷嘴燃烧系列及轻量化的炉体,已被广泛用于日用瓷、艺术瓷及卫生洁具、特种陶瓷产品的烧成。为节省占用工作场地及操作方便,梭式窑炉均采取向上打开窑门,内部为全陶瓷纤维棉结构。日本的梭式窑炉的烧成采取人工操作与全自动控制两种方法。人工操作式的梭式窑炉装配全自动控制系统后,即可实现全自动无人化操作。全自动控制系统主要由温度测知,氧度监测、自动供气与闭气开关�可自动调节式、自动烟囱闸板开启开关及电脑信息处理及指令部分组成。一座4m3的梭式窑炉其本身造价约为250万日元�相当于人民币12万元 ,装配全自动控制的装置部分,其造价也在250万日元左右。据悉台湾几家瓷器公司从日本进口了几台全自动控制梭式窑炉产品,他们反映窑炉使用性能稳定,便于控制,烧成效果好等,是未来即将大规模普及的主要窑型。
日本窑炉公司近年来还研制出全自动控制钟罩窑窑炉产品。钟罩窑顾名思义,即窑炉外形如一座高大的钟。烧成时需将窑体罩在高大的产品上,然后点火烧成。烧成完毕再将钟罩吊起来,放在一旁。钟罩窑特别适用于烧成特大型的绝缘子电瓷产品及大件的艺术陶瓷产品。
3、以高新技术推动窑炉技术创新:
日本窑炉公司特别重视技术创新,不断以高新技术来推动窑炉产品的创新。他们重视基础学科的研究,大胆吸收各国领先的科研成果,运用到新型窑炉的研制中来。日本陶瓷窑炉机械设备加工精度高,定位准确,选用最优质的材料依照最佳方案设计、制造出各种窑炉产品,因而能保证窑炉的质量与工作性能。目前,日本陶瓷面临转机,这样促使各窑炉公司更加注重市场信息,自行开发或购买专利,采用新技术、新材料、新工艺来研制开发最新式的窑炉设备,从而保证了日本窑炉技术的领先位置。目前日本窑炉的研制开发与制造行业的专业化分工越来越细,如喷嘴、各种耐材、监测仪器及信息处理等关键性设备采用电脑控制加工、生产水平与加工精度提高。许多窑炉产品的各个部件由数十家乃至上百家企业协作生产,最后组装而成。一台先进的窑炉往往凝聚了燃烧技术、材料技术、节能技术、信息处理技术、自动控制技术等多领域的研究成果,高新技术领导着窑炉技术发展的新潮流。
现在日本陶瓷窑炉的技术水平,已实现运行辊道化,燃料气体化,烧成自动化、窑体轻量化及节能化的目标。由于不断降低窑内温差,缩短烧成周期、提高自动化的水平,已成功达到烧成质量提高,节能效果好、减轻工人劳动强度及降低窑炉造价,缩短施工周期等效果。同时对相关的工序如装窑开窑、窑具材质与造型的改进等起到推动作用。窑炉性能亦具有明显的东方特点。
对于未来陶瓷烧成方法及窑炉类型的发展方向,日本陶瓷界与窑炉制造企业都进行了认真与系统的研究。尤其面对传统能源储量日益减少,节能形势十分严峻,日本正在抓紧研究开发新型的烧成方法,如陶瓷微波烧成新工艺。据有关资料报道,日本对于陶瓷微波烧成理论的研究取得成果,已有多项陶瓷品种进入实施阶段,如特种陶瓷制品,象小件陶瓷齿轮、刀具,密封环等均可由微波烧成工艺烧制。陶瓷微波烧成工艺具有节能、烧成周期非常短等优点。特别是高温乃至超高温烧成1350℃~1600℃的精细陶瓷制品,传统烧成方法需要几小时至十几小时,采用微波烧成仅需几分钟即可完成,其速度之快令人惊叹。此外,日本未来10年间的宇宙航天开发计划中,需大量的超高性能的精密陶瓷器具与部件,这对于目前日本陶瓷窑炉与烧成技术的发展提供了发展的新机遇。
总之,日本陶瓷窑炉业扎根于本国的实际需求,坚持以高新科技创新,独立自主开发研制新型窑炉,在许多方面做得很成功,有许多经验值得我们借鉴与参考。
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~
窑一般有以下三层含义:一是指窑炉,即焙烧陶瓷器的重要设施,它的形式和结构直接影响着陶瓷产品的质量;二是指生产陶瓷器的窑口,比如邢窑、龙泉窑、景德镇窑等。三是窑器,即陶瓷器,如哥窑制品、钧窑制品等。
早在新石器时代,我国就已经发明了“穴窑”用来烧造陶器。商周时期,又出现了升焰式的圆窑和方窑,但当时的瓷器与陶器同窑烧造,并无专门的瓷窑,像商周时期的原始瓷器与印纹硬陶即是同窑烧制。随着制瓷业的不断发展,瓷窑才逐渐从陶窑中分离出来,成为专门烧造瓷器的窑炉。
按形制来分,窑炉有馒头窑(圆窑)、龙窑、阶级窑、葫芦形窑、蛋形窑等多种.其中的馒头窑与龙窑是最为常见的,且沿用时间较长,北方的平原地区多使用馒头窑,而南方的山区、半山区则多依山建造龙窑;下面就谈一下这几种形制的窑炉。
馒头窑又称“圆窑”,火膛与窑室合为一个馒头形的空间,故而得名。馒头窑大约出现于西周晚期,一直沿用至今,它是北方地区流行的陶瓷窑炉形制,由窑门、火膛、窑室、烟囱等部分组成,多在生土层掏挖修制或以坯、砖砌筑而成。馒头窑的特点是容易控制升温和降温速度,保湿性较好,适用于焙烧胎体厚重、高温下釉黏度较大的瓷器;但由于它升温、降温都比较慢,烧成时间相对较长,且窑内温度前后、上下分布不够均匀,所以容易出次品。
龙窑又称长窑,多依山坡或土堆倾斜建筑,窑长多在30—80米之间,形似长龙,故称之龙窑。龙窑结构分窑头、窑床、窑尾三部分。龙窑出现于商代,这个时期的龙窑既烧制印纹硬陶,又烧制原始青瓷,即通常所说的“陶瓷同窑合烧”,至东汉晚期结束了陶瓷同窑合烧的状况,出现了专烧瓷器的龙窑。此后,龙窑逐渐增长,各朝的倾斜度和结构也不断改进,使龙窑烧成效果不断完善,宋、元时期的龙窑出现了一种在窑室内砌筑多道挡火墙,将其分成若干小室,挡火墙下部设烟火孔,使室与室之间相通,即所谓的“分室龙窑”。直至当今,南方有的地区仍然在使用龙窑烧制陶瓷器。龙窑的特点是建筑方便,装烧量大,产量高,其升温、降温都很快,容易维持还原气氛,适合于焙烧胎体较薄、高温下釉黏度较小的石灰釉瓷器,所以有人说龙窑是青瓷的摇篮。
阶级窑出现于福建德化窑,由宋元时期的分室龙窑发展而来。它是以砖等材料依倾斜的山坡建筑,倾斜度在21度左右,由窑门、火膛、若干个室和烟囱等组成,各室依次相连,自下至底形成层层阶级,故称之“阶级窑”。它集龙窑装烧量大、产量高与馒头窑容易控制升、降温速度的优点于一身,同时具有节省燃料的长处,适合于烧制德化窑白釉瓷器等含氧化钾成分较高、釉在高温下黏度较大的瓷器。
葫芦形窑是由龙窑发展而来的,对龙窑做了较大的改造,由窑门、火膛、前室、后室、烟囱等部分组成,适合烧制氧化钾含量较高、釉在高温下黏度较大的瓷器。
蛋形窑出现于明末清初江西景德镇,由元明时期的葫芦窑发展演变而成,由窑门、火膛、窑室、护墙和烟囱等部分组成。其结构合理,所需材料造价低廉,施工方便,烧造量大,适合于多种坯釉,多类品种瓷器可一次烧成;蛋形窑以柴做燃料,烧成时间短,产品质量好,它对于清景德镇瓷器的发展,起到了非常重要的作用。
按照火焰走向,窑炉又分为直焰窑、倒焰窑、半倒焰窑、平焰窑等。
烧制瓷器的窑口,各省各地可谓数不胜数,历代名窑也是星罗棋布。北宋时期,出现了由官方营建、主持烧造瓷器的窑场,称为“官窑”。其实早在五代十国吴越钱氏宫廷垄断越窑的部分生产,已经具有了官窑的性质,但尚未形成具体的概念。史上著名的官窑如北宋大观、政和年间在汴京设置的北宋官窑,南宋的修内司窑,明代的宣德窑、万历窑、成化窑,清代的康熙窑、雍正窑、乾隆窑等等。历代的官窑瓷器主要有三个用途,一是官廷御用瓷,包括赐赍给功臣国戚的赏瓷;二是对外交往的礼品瓷;三是用于海外贸易的商品瓷。由于官窑工匠的工艺水平较高,还有专门的监督官员来监督生产,并且会将产生的次品严格销毁,所以官窑瓷器一般比较精致,且存世量较少。
相对宫廷兴办的官窑而言,民间的瓷窑即称民窑,历代绝大多数的瓷窑皆数此类,民间的众多瓷窑中,以一个窑口为代表,产品的胎釉成分、工艺、造型、釉色、装饰等方面相同或相近的一批瓷窑,往往被划分为一个窑系。窑系形成于民间制瓷业空前繁荣的宋代,元代继续发展。重要的如宋代八大窑系。各窑系产品多以一个品种为主,如定窑的白瓷、磁州窑系的白地黑花瓷、耀州窑系的刻花青瓷、龙泉窑系的青瓷等,但有时也有一些其他种类的产品。相对于官窑产品必须代表皇家意愿,反映统治阶级心理需求的限制,民窑产品的造型、纹饰题材更加自由、丰富。
宋代是我国瓷业发展史上的一个繁荣时期,瓷窑遍布全国各地。这时出现了史上有名的五大名窑八大窑系。宋代五大名窑是指官窑、哥窑、汝窑、定窑和钧窑。八大窑系是指定窑系、磁州窑系、耀州窑系、钧窑系、龙泉窑系、景德镇窑系、建窑系和越窑系。宋代瓷窑众多,各具特色,是我国陶瓷史上名窑蜂起、名瓷迭出的一个重要的历史时期。
我国的瓷窑在元代以前南北方分布较为均衡,窑址遍及全国,名窑星罗棋布,如上面提到的宋代八大窑系,就是南北方各有四大窑系,而宋以后制瓷业的发展则出现了倾斜,由于战争的原因北方地区经济遭到严重破坏,制瓷业随之衰落,瓷业的重心南移,许多窑工南迁。元代以后,江西景德镇借助其得天独厚的自然资源和技艺精湛的能工巧匠,在原有的雄厚制瓷技术上得到了突飞猛进的发展,到明清时期,终于发展成为全国最大的制瓷中心,名扬天下的“瓷都”。
中国陶瓷文化历史悠久,制瓷产区分布广泛,由于各窑分布的区域不同,各地区的自然条件和自然资源各有差异,
不同的制瓷原料制约着各窑的生产手段、工艺技术、装饰技法,使各窑产品各有不同的风格和特点,为准确鉴别古瓷产地及其真伪提供了重要依据。
根据《中国陶瓷史》记载,瓷器出现于东汉时期,距今已一千八百余午的历史,把瓷器出现的时间定在东汉,是有大量考古资料作为依据的。在浙江上虞、宁波,慈溪,永嘉等市县先后发现了汉代瓷窑遗址,在河南洛阳、河北安平、安徽毫县,湖南益阳,湖北当阳等东汉晚期墓葬和江苏高邮邵家沟汉代遗址中,都曾发现过瓷制品,而尤以江西,特别是浙江发现的更多。其中有东汉“延熹七年’(公元164年)纪年墓中所出的麻布纹器系青瓷罐,“熹平四年’(公元175年)墓内出土的青瓷耳杯,五联罐,水井,熏炉和鬼灶,“嘉平五年”纪年墓中发现的青瓷罐,还有与朱书“初平元年’(公元190年)陶罐同墓出土的麻布纹器系青瓷罐。这些有确凿年代可考的青瓷器的发现,使我们确信,我国瓷器的发明不会迟于汉末,把它定为东汉晚期,应该是比较确切的。
根据田野考古所得的资料,我国发现最早的瓷窑遗址在今浙江上虞,宁波地区,年代属东汉,浙江地区在古代有长期烧造原始瓷的传统, 已发现的烧造原始瓷的瓷窑,其年代可以追溯到战国。
原始的烧陶方法是不用窑的。不仅从文献上得知的唐代西北一带曾保留过这种古老的烧法,而且根据最近的实地调查,至今我国西南某些少数民族地区,如云南西双版纳傣族的“无窑烧陶法”仍然持续未变。这种方法是在地面上铺放适当的柴草,放置晒干或烘干的陶坯后再用干柴草包围四周及顶部,外面涂抹一层薄黄泥浆(约1厘米),并留有通风小孔,以免燃烧过快。然后将地面柴草点燃,任其自然升温,约经二至八小时便可烧在陶器。由于这种烧陶法不能控制升温速度,尤其当周围柴草燃烧时,使陶坯直接暴露在空气中,只能烧低温(约800℃以下)的氧化气氛,所以烧成的陶器呈红色或褐色。而一部分和草木灰接触的陶器则因受烟熏而成灰陶或黑陶。
从无窑到有窑烧制陶器,这是一个很大的进步。其中以“穴窑”出现最早,今日考古发掘所见,我国黄河流域的仰韶文化、龙山文化以及南北各地商代以前的陶窑,大多属于这一类型,至少已有一万年左右的历史。穴窑有竖穴、横穴之分,小的只烧一件陶器,大的直径可达一米。有的穴窑底部分布进火孔( 孔),孔下是火道。从发掘的古窑址看来,进火孔的形状有圆形、椭圆形、方形,大小及数目各不相同。火道的排列各地方也不一样,有的围绕窑床一圈呈环形(如陕西汾县下孟村陶窑),有的并列分支(如河北邯郸涧沟村陶窑),有的呈非字形(如陕西客省庄二期文化陶窑)。还有的穴窑并无带 孔的窑床,火膛和窑室是连成一体的,陶坯放在垫柱上(如河南陕县三里桥与山西芮城东庄村的陶窑)。
虽然穴窑四周有窑壁,可以避免大量的冷空气,使烧成温度略有提高,但也很难控制空气量,所以仍是烧1000℃以下的氧化焰。产品多为红陶、褐陶。如果投柴过多,或将窑顶封闭,就会产生大量的游离碳素,使陶器薰烟而成灰陶、黑陶。例如仰韶文化时期的红陶、灰陶、黑陶往往同时出土,而龙山文化时期的灰陶、黑陶也不例外。这些都可说明它们在氧化气氛而且熏烟的情况下烧制出来的。
这种挖在地下的圆窑直到商代仍在使用。但窑室直径逐渐增大,有的达到1.5米(如河北邢台曹演庄陶窑)乃至1.8米(如河南郑州碧沙岗陶窑),而且多数将燃烧室的位置移至窑床的正下方,容积也比较宽大。由于当时黄河中下游地区的陶窑在结构上有了许多改进,从而才有可能提高烧成温度。如郑州二里岗早期红陶的烧成温度为1000℃上下,而硬陶的烧成温度竟达1180℃左右。同地出土釉陶的烧成温度也与此相近。这种“釉”是用铁作为着色剂而烧成的铁青釉,釉的熔剂主要是氧化钙,属于石灰釉范畴。由于各窑的烧成气氛不尽相同,或为氧化,或氧化与还原兼而有之,所以呈浅黄绿或灰青色。它的出现标志着我国陶瓷史上一次很大的飞跃。
进入周代前后,陶窑结构的变化尤为显著。根据多年来发表的考古资料来看,陕西一带的西周窑炉在结构上又有了较大的改进。如窑后有烟囱,有窑顶、窑床平坦,无出火孔,窑壁近于垂直,燃烧室移回窑床前下方,有窑门和通风道,以及窑形近于椭圆等。但是,这些优点到目前为止尚未发现在同一座西周窑址上。据推想,著名的沣西张家坡的西周窑很可能就具备了这些特长。因而具备了提高烧成温度的条件,方能烧出那种基本上烧结,矿物组成接近于瓷器,烧成温度近于1200℃的器物。其它如山西侯马东周窑址出土的已经烧结,烧成温度高达1230℃的釉陶,当然也应具备了这样的技术条件。这样结构的窑,也就是一般所说的“馒头窑”,或者说它是挖在地下的馒头窑(参见表17)。
值得注意的是,东周时期的湖北江陵毛家山窑的设计,已在地面上建窑床,床面平整,无火道及出火孔,其前方设燃烧室,呈扇形,窑室呈椭圆形,并用窑室将燃烧室包围在内,窑后设一烟囱,窑前设窑门,门前设有通风坑道,兼用于存灰,有窑顶。这种建在地面上的镘头窑,更为后世窑炉的发展开辟了新的途径。应该说,由穴窑到将窑建在地面上,又是一大进步。
这种“馒头窑”的特点是,火膛和窑室合成一个馒头形的空间。当火焰自火膛喷向窑顶时,因为顶上没有出路,便倒向窑床,流经坯体而将它们烧熟,烟气从排烟口、竖烟道排出窑外,所以是半倒焰式。
馒头窑靠夹墙竖烟道产生的抽力来控制一定的空气进窑,因而烧成温度较高,可以达到1300℃,可以烧还原气氛。发掘结果证明,我国北方不少古瓷都是在这种窑里烧成的。例如著名的钧窑、定窑、磁州窑、博山窑以及耀州窑等。其中耀州窑早自北宋时期就已经使用煤作燃料,而且用耐火材料砌筑炉栅。博山窑在北宋早期虽然烧柴,实际上已是全倒焰的圆窑。可见我国用煤烧窑和倒焰窑的发明都比欧洲早以一千年以上。
我国南方并非没有此种馒头窑,例如在南京雨花台眼香庙就曾发现过六座直径约三米的馒头窑,而且也是全倒焰的圆窑。然而,更多的还是“龙窑”。
龙窑的历史据现在所知,最早的为广东增城的战国时代龙窑,其次为浙江上虞的东汉、三国、两晋龙窑,丽水的南朝龙窑,江苏宜兴的唐代龙窑,浙江龙泉、广东潮安、福建建阳、德化的宋代龙窑,以及云南建水、四川荣昌、广东石湾等地的明、清时期龙窑。可以说是两千年来广泛应用,连绵不绝,直到今天仍在许多地方继续保留,并有所发展。
根据推断,那种火膛与窑室连成一体的升焰式方窑发展到后期,将窑顶封闭,窑身倾斜,最低的一端为火膛,最高的一端开排烟口,便成为龙窑。由于窑身为长条形,依山傍丘倾斜构筑,犹如一条火龙自空而下,因而有“龙窑”之称。窑身的长度随同生产的发展而逐渐增加,例如上述的占国龙窑长不足10米,三国龙窑长约13米,到唐代为40米左右,南宋时期更发展到45~53米。
由于龙窑坡度的大小直接影响烧成时间和产量,因此古代劳动人民经过了长期实践和反复思索,终于摸索了比较合理的一种形式,使窑头坡度大,易于上火,窑尾坡度小,易于存火。否则坡度过大就会增加抽力,使大量的冷空气进入窑内而降低温度,不易维持还原气氛,影响产品质量。例如从考古发掘的古窑址来看,东汉的两条龙窑后段斜度和为21和14度,均比现代龙窑大。三国时期的龙窑前、后段的倾斜度同现代龙窑正好相反。只是西晋龙窑的后段斜度为10度(前段窑址因遭破坏无从得知),比较趋向合理。
龙窑的主要优点是升温快,降温也快,可以速烧。尤其是使用松柴的挥发分多,灰分熔点高,着火温度低,燃烧速度快,而且火焰较长,便于快速烧成,并维持还原气氛。我国古代著名的青瓷、影青瓷、黑釉瓷(如建窑“兔毫”、“油滴”,以及吉州窑的“玳皮”“鹧鸪斑”等)大多是用这种窑烧成的。
我国古代聪明的制瓷工匠们充分利用了龙窑的这些优点,掌握了它适合于焙烧坯胎较薄、粘度较小的石灰釉瓷器的规律,终能烧成所谓“类冰”、“类玉”那般纯净莹沏的越窑青瓷,乃至所谓“青如天、明如镜、薄如纸、声如磬”那样空前精致的影青瓷器。尤其这种体薄色青、具有半透明性的瓷器的制作成功,除了具备龙窑的优良烧成条件外,当然也关系到瓷土纯度的高低,坯胎玻璃相的多少,以及白度、强度、透明度与吸水性如何等一系列问题的合理解决。它的出现,可以说是我国陶瓷史上又一次质的飞跃。
帮你找了一些儿资料 不知道和你意不
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。
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。
窑炉与锅炉的区别:
窑炉是在工业生产中,利用燃料燃烧或电能转化的热量,将物料或工件加热的热工设备。广义地说,锅炉也是一种窑炉,但习惯上人们不把它包括在窑炉范围内在铸造车间,有熔炼金属的冲天窑炉、感应窑炉、电阻窑炉、电弧窑炉、真空窑炉、平窑炉、坩埚窑炉等;有烘烤砂型的砂型干燥窑炉、铁合金烘窑炉和铸件退火窑炉等;在锻压车间,有对钢锭或钢坯进行锻前加热的各种加热窑炉,和锻后消除应力的热处理窑炉;在金属热处理车间,有改善工件机械性能的各种退火、正火、淬火和回火的热处理窑炉;在焊接车间,有焊件的焊前预热窑炉和焊后回火窑炉;在粉末冶金车间有烧结金属的加热窑炉等。
锅炉是利用燃料或其他能源的热能把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。锅的原义是指在火上加热的盛水容器,炉是指燃烧燃料的场所,锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需要的热能,也可通过蒸汽动力装置转换为机械能,或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,常简称为锅炉,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
从现有的考古资料来看,断定中国原始陶器开始于距今七千年左右是不成问题的。最早的彩陶发源地在黄河流域,龙其以陕西的泾河、渭河以及甘肃东部比较集中。甘肃东部大地湾一期文化,不仅在器形上比较规整,而且绘有简单的纹饰,是世界上最早出现的彩陶文化之一。这一时期已出现陶轮技术,制陶术已成为一种专门技术。半坡文化的彩陶在略晚于大地湾一期文化,其纹饰也略为复杂,以几何纹样为主。在陕西、河南、山西三省交界地区为中心的庙底沟文化,彩陶花纹则更加富于变化,以弧线和动感强烈的斜线体现变形的动物形象。日常生活中所常见的鱼、鸟、猪以及人类自身都被作为装饰纹样。这些纹饰的描绘手法都很生动,布局合理,是原始绘画的佳作,也是研究中国绘画史的可靠形象资料。
距今约四千年左右的马家窑文化,是由半坡文化派生发展的古羌集团的一个分支。与之相关的另外两个支系是半山文化和马厂文化,是龙山文化之后的又一个辉煌时期。马家窑文化类型的陶瓷,表面都经过打磨外理,器表光滑匀称,以黑色单彩加以装饰。装饰图案以满见长,在钵、盘、碗一类的敞口器物内侧,也都绘有图案。
上古之民,穴居野处,生活中的工作中心都围绕着渔猎饮食,所以最初迫切的发明需要都釜瓮之类。陶瓷上出现装饰,说明人类的生产力水平大有进步,解决果腹问题以外,尚有余力,于是人们开始在满足最低需求之外,追求美的表现。
河西走廊一带的马厂类型彩陶,器形一般较小,有的器皿上留有穿系小孔,便于携带反映出这一地区半农半牧的经济状况。而在半山彩陶瓷上则出现了播撒种子的人形图案,说明农业的发展和人们创造力的进步。
在原始社会,文字尚未完善成熟。图案形象直观性强,在当时具有标志性、装饰性等性能,所以对彩陶图案的研究也会给古文字研究提供佐证。中国自古是一个多民族聚居的国家,在原始时期,氏族部落更为繁杂,在特定的生产条件下形成了独特的审美需求的文化特徵,它们各自有着代表氏族文化的标志性形象,也产生着不可低估的精神凝聚力量。而随着氏族文化盛衰变化,陶器装饰也出现了不同的内容的形式。
纵观中国彩陶的技术与艺术,历时四千八年。其实它的上限年代还是个难以考据的迷,随考古发掘工八的不断进行,可能还会出现不同的新认识。就目前现有的资料而言,可以说原始陶器不仅是我国古代艺术的瑰宝,它在世界文化艺术史上也占有重要的一席之地,它是全人类的宝贵文化遗产,是人类文明史上无比辉煌的一章。
商、周时期
大约在距今四千多年之前,农业生产的发展不断进步,私有制开始出现萌芽,原始氏族部落的社会形式已不能适应新的要求。当时长期定居在中原一带的夏部族,通过联合其他部族形成了由夏王朝统治的奴隶制国家。这可以说是我国历史上第一个朝代,地下考古发堀实物可以印证,在商代之前而存在的夏代是一个历史史实而非传说。加之后来的商代、西周和东周(包括春秋、战国),被统治为“夏、商、周时代”,其间约二千年左右。这一时期的社会形态由原始氏族部落发展为奴隶社会,也成为由奴隶社会向封建社会变革的转型时期。其时,各种手工业渐进渐繁,开始有分工制度,制陶业已成为独立的手工业部门,而且是诸工种中最重要的一种。
夏、商、周三代的陶瓷品种,大致可分为灰陶、白陶、印纹陶、红陶、原始陶等。其中在日常生活中使用最多的是灰陶,有素面,也人施以简单的绳纹或篮纹,或者彩绘各种复杂图案的;还有在制作胎体过程中用拍、印、刻、堆、划等手法留取肌理效果。这一时期的器体造型功能依然以饮食器皿为主,有豆、鼎、釜、鬲、觚、 等等。白陶在新石器晚期就已出现,这一时期又有了进一步发展。白陶所使用的原材料为瓷土,质地较细密,烧成温度也比其他陶器品种要高。其造型与装饰直接受到同时期青铜礼器的影响,艺术价值不在青铜器之下。
通过长期烧造白陶和印纹硬陶的实践,不断改进才原材料的选择与加工,至少于商代中期出现了原始瓷器,到西周、春秋、战国时期开始兴盛起来。胎质烧结程度提高和器表施釉,使原始瓷器不吸水而且更加美观。原始瓷器一般都在施釉前在坯体上拍制几何图案,釉色多呈现青绿、青黄色。
夏代人们的活动区域主要在中原一带,据考古发现可断定在河南豫西与山西晋南地区。商代的统治范围有所扩大,因此,在陶瓷工艺上也大量融合了中原以外地区的特徵,制陶业从其他农业分工中独立出来。西周在北至北京、南至广东、东抵海滨、西达陕、甘的广大地区,原始瓷器蓬勃发展起来。春秋战国时期在长江中、下游地区出现了大量公、私制陶作坊,其产品上多留有文字铭记,据推测可能与制造者或使用者有关,另外,这一时期的大量彩绘陶深受同时期漆器的影响。
夏、商、周时代的烧窑技术也有所改进,馒头窑的出现更加改善了窑内的烧成气氛,对提高陶器品质有利。窑炉容积增大,窑室底部可达1.8米;根据不同产品,烧成温度也有所提高。进入西周以后,窑炉顶部出现了烟囱,这对陶瓷烧造技术的改良有着重大意义。这个创举,使燃料的燃烧更加充分,热力更有效利用,还可调节空气和火焰的流速,使火焰性质得以控制,烧成温度可达1200oC。所以说,窑炉的改进,是这一时期出现原始瓷器的重要原因。
秦、汉时期
秦赢政13岁继王位,后兼并六国,一统天下,始称皇帝。将以往各藩王制度废弃,分天下为郡县,但至二世胡亥,各处大乱,刘邦起事,破秦灭楚,立国为汉。
秦始皇于即位之初便倾天下之力大兴土木,建造大规模的阿旁宫和陵园。所以,砖、瓦等建材和宫殿内所需陶瓷器皿大量烧造。1974年在秦始皇陵东侧出土的大量与真人等大的陶制兵马俑,就是秦始皇陵墓陪葬品的一部分。从已发掘的三个俑坑情况可以看出当时的烧陶水平,数量巨大,仅仅挖出一个角落,就有千万之巨;制作精湛,神态各异,造型生动;工艺成熟,如此巨大的作品,几乎没有变形、开裂的问题,原材料使用当地泥土,凝结性、可塑性强。这一时期的窑炉建设,为适应大量烧制建筑用陶和象兵马俑那样的大型物件,使窑室规模增大,普遍增加了一至三倍。窑炉所设烟囱多已移到后部。特别值得一提的是,这一时期出现了窑床前高后底(约为7o坡度)的特殊设计,是一项创造性改革,使窑室内温度不均的问题得以改善。
汉代是中国陶瓷历史上的一个重要转捩点。所制器物的表面被广泛施釉,有学者认为是受罗马及欧洲人制造琉璃技术的影响,国为当时的人们与上述地区有着密切的贸易往来。
汉代人重视墓葬,成为习俗,殉葬品力求丰富而精细,被称为“明器”,它与祭器之别在于它是专门供死者在阴间所用而非为生者用具。陪葬品中除少量石质品、金属制品、木质漆器以外,被大量使用的为陶制品,因为这种材质可历千年而不腐败。除饮食所用的器皿外,大量摹拟生活场景,加以缩微,如陶制的楼阁、仓房、灶台、兽圈、车马、井台、奴仆等等,营造虚幻环境供死者享用。明器当中的壶、尊、盆、罐之类器皿,一般都在素坯之外敷设一层粉彩,并不与胎体相融,稍摩擦便脱落;小型生活场景模型,外表都施加绿色低温铅釉,这种铅釉有毒性已被当时人们所知晓,所以在日常生活用品中并不使用。对陵墓的重视,使这一时期出现了一种特殊建材 “圹砖”。“圹”就是指墓穴,圹砖体积较大,内部为空心,外表饰有图案,可连续排列,也可独立成为画面。砖面图案是模具拓印而成的,这是后世陶瓷器表面印花工艺的雏形。此外,在汉代陶器当中,瓦当的艺术成就也非常突出。
汉代的陶瓷器,造型浑厚而饱满,许多器形模仿铜器造型。器物表面施釉烧成温度约在950oC1000oC之间,为低温釉,所以今天所见到的汉器表面出现有细微碎纹。到汉代为止,我国北方使用的馒头窑已基本达到比较完善的地步。在南方,此时已出现比较成熟的龙窑,增大窑室的同时也缩短了烧成时间。
魏、晋、南北朝时代
三国、两晋、南北朝是从公元 200年至581年。公元200年曹丕废了汉献帝自立为王,国号“魏”;第二年刘备在四川建立蜀汉政权;公元229年,孙权在建业(现南京称帝,国号“吴”,史称“三国”。
从公元263年魏灭蜀以后,连年战乱,北方出现了五胡十六国的局面。西晋灭亡之后。许多门阀士族渡江南下,先后建立了宋、齐、梁、陈四个朝代,史称“南朝”,与同时代北方的北朝统称“南北朝”。
三国、两晋时期,江南陶瓷业发展迅速,相继在萧山、上虞、余姚一带出现了越窑、瓯窑、婺窑等着名窑址。所制器物注重品质,加工精细,可与金、银器相媲美,成为当时名门望族的日用品。 东晋南朝时期,在江西、四川、福建等地的窑址有了很大发展。但江浙一带的瓷窑都出现了明显的衰退迹象、瓷窑减少、数量降低、装饰简化、烧造略显粗糙。这种局面一直持续至唐代前期。
相对而言,我国北方生产瓷器的年代略晚。这一时代的动乱局面使中原一带遭受严重破坏,在这以前,关中、中原地区曾是中国的政治、文化、经济中心。陶瓷业的衰退也就在所难免,制瓷业的出现一直拖至了北朝时期。但这一时期却令人惊喜地出现了一种独特的、而且对后世有深远意义的陶瓷品种,这就是白瓷。
在我国,众所公认的、真正意义上的瓷器之出现当在东汉时期。它的坯体由高岭土或瓷石等复和材料制成,在1200oC1300oC的高温中烧制而成,胎体要求坚硬、致密、细薄而不吸水,胎体外面罩施一层釉,釉面要光洁、顺滑、不脱落、剥离。长江中下游的广大地区具有丰富的原材料资源,又富有燃料资源,所以这一地区的制陶业发展很快,出现了众多而且面广的窑址。瓷器的产地俗称“窑口”,是由考古工作者根据古代文献记载或实地发掘所逐步了解的。通过实地调查与发掘,基本上弄清了这一时期的一些主要窑口。比如越窑,又称“越州窑”,从东汉时期开创,至北宋衰落。其基本分部在浙江宁波、余姚、绍兴、萧山一带。其主要特点是:胎质细密、呈青灰色;釉质莹润,具有玉质感,釉色深绿,色泽纯正,坯釉结合紧密。唐代诗人陆龟蒙写诗赞扬“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来”。瓯窑,在温州一带。其特点是:胎质白中泛灰,釉层较薄,釉色淡青,透明度高,有细小开片,易脱落。再如江西的洪州窑、湖南的岳州窑、江苏宜兴窑等等。
这一时期的瓷器已取代了一部分陶器、铜器、漆器,成为人们日常生活最主要的生活用具之一,被广泛用于餐饮、陈设、文房用具、丧葬冥器等等。
中国人饮茶习惯当起于东周时的四川一带,东汉时饮茶之风传至长江下游,此风蔓延迅速,至东晋时,已成为王室豪门的时尚。据古籍的记载,当时的茶饮方式方法与今日大不相同,所以需要一些形制不同的器具,数量上也有很大需求。经研究考证,当时造型独特的鸡头壶就是一种茶具,这种造型延至隋唐以后就不再有了。
瓷质谷仓罐是三国西晋时期出现的,它用于陪葬品,所以也称“魂瓶”或“神亭”,是由东汉的五联罐发展而来。这一时期的谷仓罐制作精细,堆塑繁杂,有人物、飞禽、走兽、亭台,粮食一直被视为人生第一重要之物资,所以从秦汉时代就开始给死者陪葬粮食,以供死者在阴间享用,同时,陪葬品中还含有整套粮食加工工具和做饭用的炊具,以体现吃饭的重要性。 南北朝时期佛教盛兴,各地都建造了大量寺庙、佛像石窑,僧尼数量猛增,带有佛教色彩、意义的装饰随处可见。如在建筑装饰上带有飞天、莲花等标志性图案。体现在陶瓷器上,最有代表性的是“莲花尊”。
陶瓷还被大量运用到文具中,如笔筒、水盂、砚等。水盂的功能只是盛磨墨用水的,但造型都很丰富,有蛙形、鸟形、兔形、牛形等样式。陶瓷文具被广泛使用,与这一时期崇尚读书、推崇士儒有关联。
这一时期的装饰特点比较明显,尤其是三国西晋时期的越窑最为突出。器物上常有表现生活场景的纹样,刻画细腻且逼真,真实地反映了那一个时期的社会面貌,也给今人研究建筑、音东、舞蹈、宗教、蓄牧等方面的课题提供佐证。一些生活用品如虎子、烛台、油灯、水盂上大胆使用夸张变形的动物形象,多方面地体现了当时社会的审美意识,丰富了人们的精神生活。 缥色是魏晋南北朝时期的特色釉,是青瓷系统的代表,与北方地区的白瓷交相辉映。之外,常用褐彩打破单一的青釉,使之更加活泼。这种装饰方法简单易行,适应面广,效果较好,所以被广泛使用。用褐彩在器物表面上书写文字,是褐彩装饰的另一特色,这种装饰手法在后来的唐、五代时期大为盛兴。其字体形式为书法研究提供了可靠资料。
当今所见的越窑晋瓷,工艺多为上乘,釉色高古,质地醇素,极具品味。由于当时的工艺水平,所生产出的陶瓷在釉色上发生很丰富的变化,青色中有偏绿的、偏黄或偏灰的,与釉料成份、烧成火焰都有很大关系。尽管现时的技术力量更加强大,但今人的仿制品都往往是千篇一律,死气沉沉,失却了古人的迹象。瓷釉的调制也是重要因素。青瓷釉最初是用瓷石与草木灰混制而成,风化程度差的瓷石一般含有大量助熔剂,常用来做釉,草木灰的作用是引入CaO成份,经过高温烧制与瓷石相互作用形成钙质釉。青瓷自东汉晚期出现以后,经过三国、两晋、南北朝,在坯、釉品质上产生了不同程度的提高,但由于瓷石原料分布地域广泛,原料成份含量多有不同,所以这一时期的瓷器釉色和质感有较大差异。
由于南方广大地区战乱较少,社会秩序也就比较安全,中原地区大批员纷纷南下,其中也不乏陶瓷业技工。而北方地区处于萧条境地,陶瓷业还不及汉代发达,对窑炉的使用也极少改进,仍延用圆形馒头窑。在南方,窑炉有了很大发展,龙窑结构被进一步改良。窑床长度达十余米,为解决龙窑窑室内抽力大、火焰速度过快的问题,这一时期发明了起缓解作用的“挡火墙”,可更有效地调节窑内抽力和温度。经测试,这一时期的瓷器都是在弱还原焰中烧成,烧结程度较好,烧成温度可达1300度左右,达到了现代瓷的品质水平,这无疑是与龙窑结构的改进和烧成技术的提高密不可分。