火的艺术——陶瓷烧成经验漫谈

人们常说陶瓷产品是泥的艺术，那是因为陶瓷产品是经过人的艺术加工制作而成的。但是，泥土做成的陶瓷坯体还要经过火的烧炼才能成为人们喜爱的产品，陶瓷的烧成是一门技术也是一种艺术。因为什么原料、什么火候烧成的陶瓷产品各不相同。因此，陶瓷产品也被人们称为泥与火的艺术。下面是本人根据长期的烧窑经历总结的一些技术经验。
一、火的作用
陶瓷通常是由高岭土、石英、长石等原料配比后烧制成的洁白、光润半透明的器皿或工艺品。陶瓷的制作是一个极其复杂的过程，既有量变，也是质变。大体来说，由原料制作成型的坯体，是一个量变过程，这其中融入了人对形状的艺术创作和追求，而从坯体的入窑，经过高温烧成，才完成了从泥土到陶瓷的质的转变。由量变到质变泥变瓷主要是火的作用。人们利用地球上各种硅酸盐原料制作陶瓷，也要依靠火的作用才能显色，只有经过火的烧炼才能做成各种各样色彩斑斓的陶瓷艺术品。烧窑工人的任务，也就是烧火、看火、管火、用火。所以在某种意义上，我们可以说陶瓷器的制作也是一种火的艺术，而窑炉的技术就是一门研究火的学问。
火的作用，具体体现在温度和气氛两个方面。窑炉里的火焰，把热量传给制品，使制品的温度逐渐升高，在低温阶段９００℃以下坯体经历排除机械水、结晶水，有机物氧化、碳酸盐、硫化物分解等过程。在高温阶段９００℃至烧成温度坯体开始形成液相与固相熔融并产生结晶的针状莫来石晶体，从而变成瓷器。所谓烧成温度，即产品量变到质变的温度，没有火就没有热量，产品就不能升温，产品不能升温，上述的一切物理化学变化就不能完成，一句话，没有火，就没有瓷器。
在依靠燃料燃烧的“火焰窑炉”指对火焰气氛有要求的窑炉中，有火才有气氛。氧化的气氛产生于完全燃烧的火焰，还原的气氛产生于不完全燃烧的火焰，而气氛对陶瓷制品来说，是十分重要的。 白瓷原料中都含有少量的Ｆｅ２Ｏ３德化地区原料一般在０．８％左右，优质原料０．４％以下由于Ｆｅ２Ｏ３的着色力极强，使瓷器染上赤黄、黑色，严重影响瓷器的白度。若将陶瓷的坯体之中的Ｆｅ２Ｏ３，还原成低价的氧化物或金属铁，那么瓷器就显得更白或白里泛青，更惹人喜欢。因此，瓷器的出现是人类的一个伟大发明，而发现了还原烧成则是人类生产技术上的一个巨大进步。
二、火的关键点
火焰的气氛会影响白瓷的成色，而气氛的调节是烧好窑的关键，气氛制度的稳定，更是烧好隧道窑的关键之一。气氛制度的确定，主要依据各厂的泥和釉的性能，特别是铁主要指铁的氧化物含量的多少。何时何种温度该氧化、何时何种温度该还原，何时何种温度该中性火焰，以及还原焰的浓度，都必须依据泥和釉的性能来确定。烧窑技术的关键是掌握“两点一度”，所谓“两点”就是指氧化焰转强还原焰以及强还原焰转中性焰高火保温，这两个温度点，所谓“一度”就是指还原焰气氛的浓度。
氧化焰转还原焰这个温度点是一个关键，由于各厂坯和釉的配方不同，这个温度点也就不相同。一般在釉开始熔化前１５０℃左右约在１０００℃—１１００℃之间，过早或过迟进行气氛转换，都会影响产品成色质量。气氛转换过早，由于窑炉里温度较低，从烧成带流来的碳素难以完全燃烧，沉降在产品表面，造成低温沉碳，致坯体吸烟，同时还会造成坯体内部的碳酸盐Ｃ２ＣＯ３、ＭｇＣＯ３不能充分分解，一般来说，陶瓷坯体中的碳酸盐一般在１０００℃左右才能基本分解结束。若这种分解反应不充分，到高温时会继续分解，而此时釉面已完全玻化封闭了坯体的气孔，坯体中的ＣＯ２跑不出来，就可能产生冲泡毛病。气氛转换过迟，同样不行， 由于进入还原的温度过高，釉面已开始玻化，还原介质难以影响坯体内部，会造成坯体还原不足，致使坯体中的三氧化二铁未还原成低价铁而产生“阴黄，花面脸”等毛病。
强还原焰转弱还原焰这个温度点也是非常重要，从釉面开始成熟到还原结束后，本应转入中性焰气氛，但中性焰气氛难以控制，不是偏氧化焰就是可能偏还原焰。一般以中性焰偏弱还原焰代替中性焰，这样可以防止坯体中的铁质重新氧化。如果这时保持还原气氛，那么不但造成燃料浪费，还可能造成“釉面吸烟”等毛病。
还原气氛的浓度要适当，一般认为，强还原气氛的ＣＯ含量２—４％，即空气过剩系数。应小于１。中性焰偏弱还原焰气氛的ＣＯ含量可达１—２％，空气过剩系数。应略小于ｌ。氧化焰过剩Ｏ２的含量可达２－６％，空气过剩系数α应大于１。烧氧化焰，在保证燃料完全燃烧前提下，气氛应尽可能淡些，空气过剩系数α略大于１即可，这样有利于节省燃料。
１、窑内压力
预热带一般要微负压３－５ｍｍＨ２Ｏ，这样排烟更通畅，更便于在气氛转换气幕前保持氧化气氛，烧成带一般要保持微正压３—５ ｍｍＨ２Ｏ，这样更便于还原气氛的饱满，以稳定窑内的还原气氛。
高火保温区若保持微正压，有利防止产品二次氧化俗话称为“赤口”“回黄”，零压位控制在预热段和烧成段两节之间，便于分隔焰性，使氧化、还原分隔清楚。
２、“零压”位移对气氛的影响
烟囱抽力过大，零压位后移，这就相当是延长了氧化区，缩短了还原区，可能造成产品还原不足，产生“阴黄”等毛病。烟囱抽力过小，零压位前移，这就相当是缩短了氧化区。延长了还原区，又可能造成产品氧化不足，造成“冲泡”等毛病。因此，要经常检查零压位移动情况，发现前后移动，就要进行调整使之复位。
３、窑炉结构对气氛的影响
窑炉的密封程度对气氛影响较大，如果密封不好，到处进气、漏气，就会破坏窑内的压力、气氛和温度的稳定。气氛气幕的位置，结构形式对气氛制度影响也很大，如果气氛气幕离气氛炉过近，那么，从烧成带过来的碳素在气氛炉来不及烧清，就可能造成产品“吸烟”。气幕的结构形式有多种， 窑墙及窑顶都有风口的为好，这样有利于隔焰性，如果仅窑顶或窑墙有出风口，隔焰性的效力就差一些。余热抽出口的位置，如离烧成段过近，余热一抽，就可能造成严重的烟气倒流，使产品产生“烟云状”缺陷，不但会影响冷却效果，也会影响烧成带及冷却带前端的气氛，因此要根据窑炉的长短来确定，一般以离末号高温炉中心小的窑炉２．５—３．５ｍ大的窑炉４—６ｍ冷却气幕设在窑顶，热风抽出设在及窑墙的下部为好。
４、产品装车密度对气氛的影响
一般来说，坯品装车过稀，坯品钵柱阻力小，火焰流速快，高温区不易存火，特别是顶部位火焰流速太快，这样容易造成上部的产品“欠火发黄”；但钵位过密，产品钵阻力大，火焰不畅通，特别是中部产品温度不够，上下、内外温差增大，也不能得到足够的还原气氛，从而产生‘‘见火黄”。因此，要根据各厂的窑炉、产品的具体情况，确定合理的坯品装车密度。
５、油压、油温对气氛的影响
油压过大，烧嘴雾化性能变差，油的射程增长，不能很好燃烧，会使窑内气氛变浓。如果油压过低，油的流速慢一些，射缩短，气氛可能变淡。油温的变化也会影响油压的变化， 一般油温高时，油的粘度小，流动较快，油压会相应降低。油温低时，油的粘度大，油压会相应上升。因此，进齿轮泵前的油温一般以控制在７０—８０℃为宜。油压一般控制在１—２公斤，最好设置供油稳压装置。
６、油泵前工作油罐位高低对气氛的影响
工作油罐中油位高，油的自然压力大，这就实际增加了泵的工作压力，窑内火焰气氛会变浓；反之，工作油罐中油位低，油的自然压力小，降低了油泵的工作压力，窑内气氛会变淡。在一般情况下，工作油罐储油量的变化不要太大，应勤打油为原则。 ７、炉内结渣对气氛的影响
隧道窑炉膛结渣严重，势必使炉膛阻力增大回火过多，粗粗一看，似乎气氛正常，实际上，炉内气氛变淡，温度下降。这时，必须仔细地检查一下炉膛，以便及时清除结渣现象，使炉膛恢复正常，保持正常的气氛。
８、电压变化对气氛的影响
电压不稳定也会造成气氛变化较大。当电压低时，引起高压风机转速下降，而离心式高压风机风压与转速的平方成正比，风量与转速的一次方成正比，从而引起风量下降，油燃烧所需空气不足，窑内气氛变浓，窑内温度下降，操作者感到难烧，这时可适当开大烧嘴风阀，加大风量，使气氛转淡，提高窑内温度。当电压高时，高压风机的风量增大，促使油燃烧完全炉温上升，这时可适当关小烧嘴风阀，降低烟道闸板，使气氛稳定、窑温度稳定。
９、气候变化对气氛的影响
冬季气压高，烟囱内外温差大，烟囱抽力大，通风强。夏季气压低，烟囱内外温差小，烟囱抽力小，通风弱。在烟囱闸板高度一样的情况下，冬季比夏季烟囱抽力大１５—２５％。天气晴朗时气压高，天气阴雨时气压低，一般晴天比雨天烟囱抽力增大１０—１５％。
气候的变化，影响烟囱抽力的变化，烟囱抽力的变化，影响窑内压力的变化，而窑内压力的变化，又会影响到窑内气氛的变化。因此，操作者必须适应气候的变化，及时进行调整以稳定窑内的压力、气氛和温度。若使用机械排烟排烟机影响会小得多。
１０、烧嘴操作对气氛的影响
ａ、烧嘴操作要稳定，调整不要太频繁，否则 会影响窑内气氛、温度的稳定。 ｂ、调整烧嘴的风量和油量，应该微调为原则，开过大过小，都会影响窑内气氛，温度的稳定。
以上所说的，影响气氛的因素很多，哪个是主要的呢﹖我们说压力制度是主要的，抓住这一主要矛盾，就可较容易解决其它问题了。
窑炉是一个系统，对某一烧嘴、阀门的调节都会影响窑炉的任何一个部分，只是影响大小而已。俗话说“牵一发而动全身”用来形容窑炉的调节是再贴切不过了。窑炉气氛的控制，是一个很灵活的问题。还原气氛淡了有两种调整方法，加油或减风，要根据窑内温度和气氛情况而定。还原气氛淡了，但此时若温度偏低，则应在加油的同时也增加风量。反之，若气氛淡了又温度偏高，只需适当减少风量即可。还原气氛浓了，也有两种调节方法，减油或加风，若温度偏低，应减油；若温度偏高，应减油又减风。氧化焰的调节又与还原焰的调节不同，在保证空气过剩系数大于１的情况下，减风则温度上升，加风则温度下降。
总之，要烧好陶瓷产品必须抓住二个制度和一条曲线，即气氛制度、压力制度和烧成温度曲线。要成为一个熟练的烧窑工人，要做到“勤看、少动、微调”。勤看，即善于观察窑内气氛变化情况，勤总结经验；少动，即对油嘴、风阀、油压等的动作调整要少；微调，即对油嘴、风阀、油压等的调整要微小，适可而止。
曾金龙
陶城报