CN107246796A - 用于钧瓷烧结的电窑炉及钧瓷烧制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钧瓷烧结的电窑炉，同时还公布了使用本发明电窑炉烧制钧瓷的方法。本发明的电窑炉包括内设有保温内衬层和电加热装置的炉体，电加热装置包括位于炉体左侧壁、右侧壁和后侧壁上的由模糊PID温控器控制的电加热棒，炉体内设置有与模糊PID温控器相连的测温热电偶，炉体外侧设置有带有浮子流量计的进气管和带有调节阀的排烟风道，进气管经分配器后分别与位于炉体底部四角处的进气口相连通，排烟风道与开设在炉体底部靠近炉体后侧壁中心位置处的排气口相连通，调节阀位于炉体上方。本发明的电窑炉结构简单，结实耐用，使用其烧制的钧瓷窑变成功率较高，符合工艺要求，且质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷生产技术领域，尤其是涉及一种用于钧瓷烧结的电窑炉及钧瓷烧制方法。
背景技术
钧瓷是我国传统名瓷，在唐代就开始烧制，在宋代达到鼎盛时期，是当时皇宫的贡瓷，享有“黄金有价钧无价”之美誉。钧瓷发展到今天已有千余年历史，除了相应的胎料、釉料组成和施釉工艺之外，窑炉结构和烧结工艺方面是形成钧窑外观特点的主要因素。钧瓷区别于其他陶瓷制品，在烧结过程中，由于窑变的需要,不仅需要严格控制窑温变化，还需要在不同温度阶段发生氧化和还原的反应，使钧瓷呈现斑斓的色彩。常规电窑由于无法满足钧窑的烧结特性，所以一直无法取代宋代以来的传统陶瓷烧结工艺，长期以来采用柴、煤和燃气为加热源的烧结工艺，对环境造成了严重的污染，因而陶瓷科学研究者一直致力于改变钧瓷烧结窑炉的改良和研究。
发明内容
本发明提供了一种用于钧瓷烧结的电窑炉，同时还提供了一种使用上述电窑炉的钧瓷烧制方法，目的在于解决常规电窑不能用于钧瓷烧制的问题。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的用于钧瓷烧结的电窑炉，包括炉体，所述炉体内设置有保温内衬层和电加热装置，所述电加热装置包括位于炉体左侧壁、右侧壁和后侧壁上的由模糊PID温控器控制的电加热棒，炉体内设置有与所述模糊PID温控器相连的测温热电偶，炉体外侧设置有带有浮子流量计的进气管和带有调节阀的排烟风道，所述进气管经分配器后分别与位于炉体底部四角处的进气口相连通，所述排烟风道与开设在炉体底部靠近炉体后侧壁中心位置处的排气口相连通，所述调节阀位于炉体上方。
所述保温内衬层包括设置在所述炉体最内层的氧化铝纤维层。
所述电加热棒为U形硅碳棒。
所述进气管包括氧气支管和一氧化碳支管，所述氧气支管和一氧化碳支管分别设置有流量控制阀和所述浮子流量计。
所述调节阀为带有加长控制手柄的手动控制阀。
使用上述电窑炉进行钧瓷烧制的方法，包括以下步骤：
第一步，根据烧制要求，通过模糊PID温控器设置素烧温度曲线和钧瓷烧结温度曲线；
第二步，将上釉之前的成型精坯放入炉体内，根据第一步设定的素烧温度曲线在900-950℃烧制2小时，得到素坯；
第三步，将第二步得到的素坯上釉后放入炉体内，根据第一步设定的钧瓷烧结温度曲线从950℃逐步加热到1250℃，同时根据加热温度和加热时间先通入氧气进行氧化反应，再通入一氧化碳进行还原反应；
第四步，烧制结束后，自然降温至100℃，出窑，得到钧瓷成品。
本发明提供的用于钧瓷烧结的电窑炉，结构简单，结实耐用，采用FUZZY模糊温度控制系统，对烧结温度和升降温度速率进行精确控制；同时合理布置进气口和排气口的位置，根据工艺要求适时通入适量的氧气或一氧化碳，使气体在炉腔中能够形成良好的内循环，有效提高了钧瓷的窑变成功率，使烧制的钧瓷符合工艺要求，且质量稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A剖面图。
图3是图1中B-B剖面图。
图4是图1的左视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的电窑炉包括用于放置待烧结钧瓷的炉体1，该炉体1安装在顶盖和侧壁开设有散热孔、底部安装有滚轮的窑炉壳体内。炉体1前侧为炉门，其上开设有观察孔。如图2所示，炉体1内侧设置有多层不同材料构成的保温内衬层2，其中最内层采用耐高温的氧化铝纤维类材料。炉体1左侧壁、右侧壁和后侧壁上安装有U形高纯硅碳电加热棒3，电加热棒3通过安装在炉体1顶部的配电铝排与安装在炉体1底部的变压器等电器相连；炉体1内安装有测温热电偶4；窑炉壳体一侧安装有带有触摸显示屏的模糊PID温控器5；电加热棒3、测温热电偶4和模糊PID温控器5相连构成FUZZY模糊温度控制系统，使电加热棒3根据工艺要求加热或停止加热，从而对烧结温度和升降温度速率进行精确控制。如图2、4所示，窑炉壳体外侧壁上设置有进气管，该进气管包括氧气支管6.1和一氧化碳支管6.2，其上安装有流量控制阀6.3a、6.3b、6.3c、6.3d和浮子流量计6.4a、6.4b，氧气支管6.1和一氧化碳支管6.2汇至进气总管6.5后经分配器后与位于炉体1底部四角处的进气口7.1、7.2、7.3、7.4分别相连通。如图2、3所示，炉体1底部靠近炉体1后侧壁中心位置处开设有排气口8，该排气口8与沿炉体1外后侧壁向上延伸设置的排烟风道9相连通。上述流量控制阀6.3a、6.3b、6.3c、6.3d和浮子流量计6.4a、6.4b相配合能够精确控制气体流速和流量。由于进气口7.1、7.2、7.3、7.4和排气口8均设置在炉体1底板上，进入炉体1的气体受热后沿炉体1内壁上升，到达炉体1顶部时被迫向下，沿炉体1中部返回炉体1底部，之后从排气口8排出炉体1，形成良好的内循环效果。充斥在炉体1内的气体不仅可以与炉内烧结钧瓷充分接触，而且使温度分布更加均匀，非常有利于钧瓷窑变。排烟风道9上设置有位于炉体1上方的手动调节阀10，为了便于操作，其加长控制手柄11水平延伸至窑炉壳体外侧。通过观察浮子流量计6.4a、6.4b、手动控制进气管的流量控制阀6.3a、6.3b、6.3c、6.3d和排烟风道9的手动调节阀10的开度，可以控制炉体内的氧气量或一氧化碳量。
烧制钧瓷时，主要包括以下步骤：
第一步，根据烧制要求，通过模糊PID温控器设置素烧温度曲线和钧瓷烧结温度曲线；
第二步，将上釉之前的成型精坯放入炉体内，根据第一步设定的素烧温度曲线在不通入气体的情况下加热至900-950℃烧制2小时，得到素坯；
第三步，将第二步得到的素坯取出上釉后再次放入炉体内，根据第一步设定的钧瓷烧结温度曲线从950℃逐步加热到1250℃，同时根据加热温度和加热时间先通入氧气进行氧化反应，再通入一氧化碳进行还原反应，具体包括以下三个阶段：
第一阶段：氧化期(窑温在950℃左右)。此阶段烧氧化气氛，升温为主，以3小时升至950℃为宜，期间以200L/H流速通入氧气。主要是排除坯胎中上釉时吸附的水分和釉层中物料所含的水分，同时使釉料中的有机物氧化挥发。该阶段釉面由于受热而呈未烧结的多孔状态，为下一步还原打下良好的基础。
第二阶段：还原期(窑温在950℃~l250℃)。氧化期烧到950℃开始转火，由氧化气氛转为还原气氛。此阶段通以100L/H流速通入一氧化碳，使燃料燃烧不充分，窑内的火色呈浑浊状态，窑中有一定量的一氧化碳气体进入多孔的坯胎和釉中，使其所含的铁和铜得到还原，呈现出理想的颜色。该阶段在保证还原气氛的情况下，温度缓慢上升；坯胎开始烧结瓷化，强度大大提高；釉面开始熔化成玻璃状态，并在坯胎上逐步成为平滑的釉面，但釉尚未完全成熟；釉的化学组成已发生很大变化，“窑变”已经开始进行和正在形成之中。该阶段用时一般在8~9个小时。
第三阶段：弱还原期(窑温在1250~l300℃)。此阶段的主要目的是升温，达到釉成熟的烧成温度，使釉面光亮。弱还原是偏于中性气氛的一种气氛，含有很少量的一氧化碳，其还原能力比较弱。使还原后的釉面效果在升温的同时不再被氧化掉，同时使釉面色彩鲜艳和漂亮。当温度烧到所要求的温度(如1280℃~l300℃)时，立即停火住烧。该阶段坯胎完全烧结成瓷胎，釉面窑变效果大部分已经形成。该阶段用时一般在2个小时左右。
在此阶段，还可人工调节加热温度、加热时间、通气量等实时改变炉膛内环境以获得更加多样的产品。
第四步，经过上述烧制阶段，使电加热棒3停止工作，并打开手动调节阀，自然冷却至200℃后，打开炉门加速冷却至100℃。在上述冷却阶段，胎体逐渐固化、显色(铁足)；釉产生液相分离、析出晶体、釉面逐渐固化、显色，开片开始形成。该阶段约需用时12个小时。之后出窑，得到钧瓷成品。
由于本发明的炉体1简单易控，操作便捷，对于加热温度和升降温度速率具有较高的控制精度，且能够精确控制氧气、一氧化碳的加入量，能够根据钧瓷的特性在不同环境烧结出丰富多样的艺术作品，窑变成功率高达90%以上。
Claims (6)
1.一种用于钧瓷烧结的电窑炉，包括炉体，所述炉体内设置有保温内衬层和电加热装置，其特征在于：所述电加热装置包括位于炉体左侧壁、右侧壁和后侧壁上的由模糊PID温控器控制的电加热棒，炉体内设置有与所述模糊PID温控器相连的测温热电偶，炉体外侧设置有带有浮子流量计的进气管和带有调节阀的排烟风道，所述进气管经分配器后分别与位于炉体底部四角处的进气口相连通，所述排烟风道与开设在炉体底部靠近炉体后侧壁中心位置处的排气口相连通，所述调节阀位于炉体上方。
2.根据权利要求1所述的用于钧瓷烧结的电窑炉，其特征在于：所述保温内衬层包括设置在所述炉体最内层的氧化铝纤维层。
3.根据权利要求1所述的用于钧瓷烧结的电窑炉，其特征在于：所述电加热棒为U形硅碳棒。
4.根据权利要求1所述的用于钧瓷烧结的电窑炉，其特征在于：所述进气管包括氧气支管和一氧化碳支管，所述氧气支管和一氧化碳支管分别设置有流量控制阀和所述浮子流量计。
5.根据权利要求1所述的用于钧瓷烧结的电窑炉，其特征在于：所述调节阀为带有加长控制手柄的手动控制阀。
6.根据权利要求1-5之一所述的用于钧瓷烧结的电窑炉的钧瓷烧制方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步，根据烧制要求，通过模糊PID温控器设置素烧温度曲线和钧瓷烧结温度曲线；
第二步，将上釉之前的成型精坯放入炉体内，根据第一步设定的素烧温度曲线在900-950℃烧制2小时，得到素坯；
第三步，将第二步得到的素坯上釉后放入炉体内，根据第一步设定的钧瓷烧结温度曲线从950℃逐步加热到1250℃，同时根据加热温度和加热时间先通入氧气进行氧化反应，再通入一氧化碳进行还原反应；
第四步，烧制结束后，自然降温至100℃，出窑，得到钧瓷成品。
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