الحرق في فرن بسيط

المخاريط: ماذا تقيس

يُتَّبع كتيّب تعليمات الفرن نفسه أولاً. يجمع هذا الدليل ما ينشره صانعو المخاريط والأفران عن الأفران الكهربائية البسيطة؛ وهو لا يحل محل تعليمات الطراز المستخدم، وحيث يختلف الاثنان، يُؤخذ بكتيّب التعليمات.

المخروط الحراري هرم صغير نحيل مصنوع من مسحوق خزفي موحَّد التركيب. عندما يتلقى ما يكفي من الحرارة، يلين وينحني بطريقة قابلة للتكرار. توضع المخاريط في الفرن بجانب القطع الخزفية، ثم يُقرأ مقدار انحنائها.

تقيس المخاريط الشغل الحراري، أي الأثر المشترك لدرجة الحرارة والزمن. وبعبارة Orton، الصانع الرئيسي للمخاريط في الولايات المتحدة: «لا تقيس المخاريط درجة الحرارة وحدها». المخروط الذي يُسخَّن ببطء ينحني عند درجة حرارة أدنى من مخروط يُسخَّن بسرعة، والطلاء الزجاجي يسلك السلوك نفسه. لذلك تعطي Orton درجة حرارة كل مخروط عند معدل تسخين محدد خلال آخر ⁦١٠٠ °C (١٨٠ °F)⁩ من الحرق. وما إن يبدأ المخروط بالحركة حتى ينحني خلال مدى ضيق، «عادةً أقل من 40° F» (22 °C).

أرقام المخاريط

تمتد أرقام المخاريط من 022، الأبرد، إلى 42. يدل الصفر في البداية على السلسلة الأبرد، ويُقرأ «صفر»: المخروط 06 («صفر ستة») أبرد من المخروط 04، والمخروط 01 يحتاج إلى حرارة أقل مما يحتاج إليه المخروط 1. وتحذّر Orton من أنه من المهم عدم الخلط بين السلسلتين. والفرق كبير: ينحني المخروط 06 عند حرارة تقل عن حرارة انحناء المخروط 6 بأكثر من ⁦٢٢٠ °C (٤٠٠ °F)⁩.

كثيراً ما يذكر الموردون في المملكة المتحدة وأوروبا وأستراليا ونيوزيلندا درجة حرارة بوحدة °C بدلاً من رقم مخروط: يُبحث عن أقرب مخروط في الجدول أدناه، ويُتحقق منه بمخروط شاهد. ولا ينبغي افتراض أن مخاريط سيجر (Seger) ومخاريط Staffordshire، وهي السلاسل الأوروبية الأقدم، تشترك مع Orton في أرقامها، لذلك يستخدم هذا الدليل مخاريط Orton.

التثبيت يضيف شغلاً حرارياً

التثبيت (ويُسمى أيضاً الإنضاج) هو إبقاء الفرن عند درجة حرارة واحدة مدةً من الزمن. ولأن المخاريط تقيس الشغل الحراري، يمكن للتثبيت عند الذروة أن يقوم مقام ذروة أسخن. وتعطي Orton هذه المكافئات التقريبية:

وتضيف Orton أن التثبيت مدة 1–2 ساعة «قد يكفي لتشويه المخروط التالي الأسخن».

لذلك فالتثبيت لا يأتي مجاناً أبداً: عند إضافته، يُتوقع أن تنحني المخاريط أكثر، وتُخفَّض الذروة بما يوازن ذلك.

أنواع المخاريط

تصنع Orton أربعة أنواع. نوعان يوضعان على الرف ليُظهرا ما تلقته القطع، ونوعان لجهاز Kiln-Sitter.

الارتفاع مهم: فرق ¼ بوصة (6 mm) في ارتفاع مخروط كبير «قد يسبب فرقاً في الانحناء يزيد على نصف مخروط». والمخاريط لا تفسد ولا تتقادم، والتخزين في مكان رطب لا يؤثر فيها.

ما يعنيه «المخروط 6» عملياً

يعطي الجدول للمخروط 6 ذاتي الوقوف درجة ⁦١٢٢٢ °C (٢٢٣٢ °F)⁩، ولكن فقط عندما ترتفع الحرارة في آخر ⁦١٠٠ °C (١٨٠ °F)⁩ بمعدل ⁦٦٠ °C/h (١٠٨ °F/h)⁩. وعند الارتفاع بمعدل ⁦١٥٠ °C/h (٢٧٠ °F/h)⁩، ينحني المخروط نفسه عند ⁦١٢٤٣ °C (٢٢٦٩ °F)⁩. والأفران الحقيقية تختلف مرة أخرى: تذكر Digitalfire أن «معظم الأفران تبلغ المخروط 6 عند 2200°F، لا عند 2232°F». لذلك يعني «المخروط 6» أن القطع تلقت الشغل الحراري الذي يثني مخروطاً رقمه 6، أياً كانت قراءة مقياس الحرارة حينها.

عند الحرق بحسب درجة الحرارة، تُبقى نهاية كل حرق كما هي: معدل الارتفاع الأخير نفسه، والذروة نفسها، والتثبيت نفسه. عندها يعمل الطلاء الذي نجح مرة مرةً أخرى.

جدول المخاريط

هذه الأرقام من جدول مخاريط Orton (©2001) للمخاريط ذاتية الوقوف؛ أما المخاريط 11 إلى 14 فمن الجداول التي تنشرها Orton حالياً، وهي تعطي الأرقام نفسها حيث تتداخل، ولا تعطي المخروطين 13 و 14 إلا بوحدة °C (وقيمتهما بوحدة °F هنا محوَّلة). يُختار العمود الذي يطابق سرعة ارتفاع حرارة الفرن خلال آخر ⁦١٠٠ °C (١٨٠ °F)⁩. والقاعدة العملية لدى Orton: العمود ⁦١٥٠ °C/h (٢٧٠ °F/h)⁩ للحرق السريع، والعمود ⁦٦٠ °C/h (١٠٨ °F/h)⁩ للمتوسط، والعمود ⁦١٥ °C/h (٢٧ °F/h)⁩ للبطيء. ولحساب المعدل، تُقسم الحرارة التي ارتفعها الفرن على عدد الساعات التي استغرقها: الفرن الذي يرتفع ⁦٥٠٠ °C (٩٠٠ °F)⁩ في 3 ساعات يسخن بمعدل ⁦١٦٧ °C/h (٣٠٠ °F/h)⁩ تقريباً.

تدل الشَّرطة على رقم لم يُنقل هنا؛ ويُرجع إلى جدول Orton الكامل لمعرفته.

تصنع Orton مخاريط حتى الرقم 42 للأعمال العالية الحرارة، لكنها لا تنشر درجات الحرارة إلا حتى المخروط 14؛ أما المخاريط الأسخن فجداولها «متاحة (عند الطلب)». ويعطي جدول أقدم من Orton، كما يعيد صانعو الأفران طباعته، للمخروط الكبير 15 درجة ⁦١٤٣١ °C (٢٦٠٨ °F)⁩ عند ⁦١٥٠ °C/h (٢٧٠ °F/h)⁩، ولم نجد رقماً منشوراً للمخروط 16 أو لأي مخروط أسخن منه. وبعد المخروط 14، توضع مخاريط شاهدة ويُعتمد عليها، ويُتحقق من أن الفرن مصنَّف لتحمل تلك الحرارة.

تقرأ المخاريط الكبيرة في حدود درجات قليلة من هذه الأرقام: المخروط الكبير 6 عند ⁦٦٠ °C/h (١٠٨ °F/h)⁩ يساوي ⁦١٢٢٠ °C (٢٢٢٨ °F)⁩. أما المخاريط الصغيرة، وهي النوع المستخدم في جهاز Kiln-Sitter، فلا تُذكر إلا عند ⁦٣٠٠ °C/h (٥٤٠ °F/h)⁩، لذلك يعطي الجدول للمخروط الصغير 6 درجة ⁦١٢٥٥ °C (٢٢٩١ °F)⁩. وليست هذه درجة الحرارة التي يطفئ عندها جهاز Kiln-Sitter الفرن. فمهمة مخروط الجهاز أن يطابق مخروط الرف، ولمخروط الرف الكلمة الأخيرة.

تنبيهان. يعطي كتيّب Orton لعام 2019 المخروط 06 عند المعدل السريع درجة ⁦١٠٢٤ °C (١٨٧٥ °F)⁩، لكن الجدول وصفحة الأسئلة الشائعة لدى Orton يعطيان كلاهما ⁦١٠١٣ °C (١٨٥٥ °F)⁩، وهي المستخدمة هنا. كما أن جدول المخاريط الكبيرة في آخر كتيّب تعليمات جهاز Kiln-Sitter من Dawson فيه أخطاء نسخ (المخروط 5 أسخن من المخروط 6)، لذلك لا يُستخدم.

الحرق بحسب درجة الحرارة

الفرن الذي فيه وحدة تحكم يُحرق حتى درجة الحرارة المضبوطة، كما يقرؤها مسبار قرب الجدار. وكثيراً ما يذكر الموردون في المملكة المتحدة وأوروبا وأستراليا ونيوزيلندا درجة حرارة للحرق بدلاً من مخروط.

درجة الحرارة وحدها لا تبيّن مقدار ما تلقته القطع من حرق. فالطلاءات، مثل المخاريط، تتأثر بالشغل الحراري: الذروة نفسها تعطي نتيجة أسخن بعد ارتفاع بطيء أو تثبيت، ونتيجة أبرد بعد ارتفاع سريع. ويُظهر جدول Orton حجم ذلك: ينحني المخروط 6 عند ⁦١١٨٥ °C (٢١٦٥ °F)⁩ مع ارتفاع بمعدل ⁦١٥ °C/h (٢٧ °F/h)⁩، وعند ⁦١٢٤٣ °C (٢٢٦٩ °F)⁩ مع ارتفاع بمعدل ⁦١٥٠ °C/h (٢٧٠ °F/h)⁩. لذلك تعني درجة حرارة الحرق بلوغ تلك الدرجة بمعدل محدد، مع أي تثبيت يذكره الصانع.

عندما تذكر الخلطة مخروطاً بدلاً من ذلك، يُبحث عنه في الجدول أعلاه، في عمود المعدل الذي يرتفع به الفرن في نهاية الحرق. والتثبيت يضيف شغلاً حرارياً أيضاً: يُنظر «التثبيت يضيف شغلاً حرارياً» أعلاه.

يقرأ المسبار الهواء قرب الجدار، لا القطع. وإذا خرجت عمليات الحرق أسخن أو أبرد مما ينبغي، فإن كتيّب تعليمات وحدة التحكم يشرح التعويض الخاص بها، الذي يصحح القراءة.

الحرق الأول

الحرق الأول (biscuit في المملكة المتحدة) هو أول عملية حرق، وهو أقل حرارة، ويحوّل الطين الجاف إلى قطع صلبة مسامية جاهزة للطلاء. ويُحرق عادةً إلى المخروط 06–04، أي ⁦٩٩٨–١٠٦٣ °C (١٨٢٨–١٩٤٥ °F)⁩ في جدول Orton؛ وكثيراً ما يحرق الخزافون في المملكة المتحدة إلى نحو ⁦١٠٠٠ °C (١٨٣٢ °F)⁩، قرب المخروط 06. وينبغي أن يبقى البسكويت مسامياً، «أكثر من 15% عموماً» (Digitalfire)، حتى يمتص الماء من الطلاء. والبسكويت الطري أكثر من اللازم يحمل طبقة طلاء أسمك من اللازم، فيتشقق الطلاء ثم ينحسر (ينكمش في جزر تاركاً الطين مكشوفاً). كما أن البسكويت ناقص الحرق «يستمر في الانكماش أثناء حرق الطلاء»، مما يفسد توافق الطلاء مع الجسم. والتحميل متسامح: يمكن أن تتلامس القطع، ويمكن حرق الأغطية على أوانيها، وتوضع الأوعية حافة على حافة بدلاً من وضع بعضها داخل بعض.

لماذا يكون الجزء الأول بطيئاً

يتمدد الماء أكثر من ألف مرة عندما يتحول إلى بخار، لذلك يجب تجفيف القطع الرطبة ببطء. وتنصح L&L و Orton بأنه «ينبغي الحرص بشكل خاص تحت 1500°F (815°C) على تسخين الجسم بالتساوي»، وبأنه يجب حرق الكربون قبل نحو ⁦٦٥٠ °C (١٢٠٠ °F)⁩. وفوق ⁦٨١٦ °C (١٥٠٠ °F)⁩ يمكن للفرن أن يرتفع بسرعة أكبر.

انقلاب الكوارتز هو التغير المفاجئ في حجم السيليكا الموجودة في الطين عند ⁦٥٧٣ °C (١٠٦٣ °F)⁩: تتمدد أثناء التسخين وتنكمش أثناء التبريد. ويُبطئ برنامج Slow Bisque من L&L الحرق خلاله، بين ⁦٥٣٨ °C (١٠٠٠ °F)⁩ و ⁦٥٩٣ °C (١١٠٠ °F)⁩. ووجدت Digitalfire أن هذا «غير ضروري في الحرق الأول»، وتقول Ceramics Monthly إنه يهم أساساً عند تبريد القطع الكثيفة. والإبطاء لا يكلف كثيراً، لذلك نقترح الإبقاء عليه للقطع السميكة.

التجفيف المسبق: التجفيف داخل الفرن

التجفيف المسبق يعني إبقاء الفرن عند درجة حرارة منخفضة، مع رفع الغطاء قليلاً على مسند أو تشغيل مروحة التهوية، حتى تغادر آخر رطوبة القطع. وتختلف المصادر بشأن درجة الحرارة:

نقطة انطلاقنا: الارتفاع ببطء إلى ما لا يزيد على نحو ⁦١٢١ °C (٢٥٠ °F)⁩، والتثبيت إلى أن تبقى مرآة موضوعة عند فتحة التهوية صافية. وللقطع السميكة أو الرطبة، يمتد التثبيت طوال الليل.

اختبار المرآة: تُمسك مرآة بدرجة حرارة الغرفة عند فتحة تهوية أو عند الفجوة تحت غطاء مرفوع على مسند. إذا تكاثف عليها البخار، فالماء لا يزال يغادر؛ يُنتظر، ثم يُعاد الاختبار.

برامج وحدة التحكم

وحدة التحكم جهاز إلكتروني يحرق الفرن وفق برنامج حرق: قائمة من المراحل، لكل منها معدل ارتفاع (مرحلة التسخين)، ودرجة حرارة مستهدفة، وتثبيت اختياري. وفيما يلي برنامجان مسبقان من وحدتي التحكم DynaTrol و Bartlett لدى L&L، وبرنامج نشرته Digitalfire. و«الذروة» هي درجة الحرارة التي تعتمدها وحدة التحكم نفسها للمخروط المختار: للمخروط 04 هي ⁦١٠٥٢ °C (١٩٢٦ °F)⁩، وللمخروط 06 هي ⁦٩٩٣ °C (١٨١٩ °F)⁩.

الأزمنة التي تذكرها L&L هي «لأسرع الأفران الفارغة الممكنة»؛ وقد يستغرق الفرن المحمَّل وقتاً أطول بما يصل إلى أربعة أضعاف، وأي تثبيت يُضاف هو شغل حراري إضافي لا تحسب البرامج المسبقة حسابه. وتنصح L&L ببرنامج Slow Bisque، مع تسخين مسبق لمدة 2–3 ساعات أو أكثر، للقطع الكبيرة أو الرطبة، وتحذّر من الحرق السريع الذي «قد يسبب عيوباً مثل الثقوب الإبرية والتشقق وعدم اكتمال حرق المواد العضوية».

يستغرق برنامج ⁦BQ1000⁩ نحو 7 ساعات و 44 دقيقة. ويرى واضعه أن معدلاً لا يزيد على ⁦٢٧٨ °C/h (٥٠٠ °F/h)⁩ مناسب للقطع الرقيقة الجافة، ويُبطئ الخطوة الأخيرة لتوحيد درجة الحرارة في أنحاء الشحنة.

مخاريط وحدة التحكم وجدول Orton

تستخدم وحدات التحكم من L&L و Bartlett درجة ⁦١٠٥٢ °C (١٩٢٦ °F)⁩ للمخروط 04 و ⁦٩٩٣ °C (١٨١٩ °F)⁩ للمخروط 06، وهما أدنى قليلاً من ⁦١٠٦٣ °C (١٩٤٥ °F)⁩ و ⁦٩٩٨ °C (١٨٢٨ °F)⁩ في جدول Orton؛ وتتفق معه عند المخروط 6 والمخروط 10. والمخاريط الشاهدة تحسم الفرق: إذا خالفت وحدة التحكم، تُصحَّح بتعويض المخروط.

في الفرن اليدوي التحكم

يتبع الفرن اليدوي التحكم الخطة نفسها يدوياً: تجفيف بطيء مع رفع الغطاء على مسند وفتح فتحات المراقبة، ورفع المفاتيح تدريجياً من «منخفض» إلى «متوسط» إلى «مرتفع»، وترك جهاز Kiln-Sitter ينهي الحرق. والإجراءات المنشورة مذكورة في «الأفران اليدوية بالتفصيل» أدناه.

حرق الطلاء

حرق الطلاء يصهر الطلاء ليصبح زجاجاً على البسكويت. ويحرق معظم المبتدئين الطلاءات المنخفضة الحرارة على المخروط 06–04 أو الطلاءات المتوسطة الحرارة على المخروط 5–6. ويُحرق إلى المخروط المذكور على ملصقات الطين والطلاء، مع مجموعة مخاريط حول ذلك الرقم. ولمعرفة ما يحدث داخل الطلاء أثناء انصهاره، يُنظر الطلاء الزجاجي من المبادئ الأولى.

التحميل لحرق الطلاء

• يجب ألا تتلامس القطع المطلية فيما بينها أو مع الجدران: تُترك مسافة نحو ½ بوصة (13 mm).
• يُبعد الطلاء عن قاعدة القطعة (ترك القاعدة دون طلاء، dry-footing)، أو توضع القطع المنخفضة الحرارة على ركائز ذات رؤوس (stilts)، وهي حوامل صغيرة لها رؤوس مدببة. ولا ينبغي أن يوضع الخزف الحجري والبورسلين على الركائز، لأنها تنغرس فيهما عند تلك الدرجات؛ ويُستخدم بدلاً منها طلاء الأرفف الواقي العالي الحرارة أو رمل السيليكا.
• تُترك مسافة 1 بوصة (25 mm) على الأقل بين حواف الأرفف والجدار أو جهاز Kiln-Sitter.

برامج وحدة التحكم

برنامج Slow Glaze هو الخيار الافتراضي الأكثر أماناً، نظراً لتحذير L&L من الحرق السريع. وإذا أُضيف تثبيت لأكثر من 5–10 دقائق عند الذروة، تقول L&L بخفض الهدف أو تعويض المخروط بما يوازن ذلك، وتشير إلى أن «الإنضاج عند درجات الحرارة العالية يسرّع تآكل عناصر التسخين والمزدوجة الحرارية».

المخروط 6: الخفض ثم التثبيت

تخرج الطلاءات المتوسطة الحرارة أحياناً وفيها ثقوب إبرية (ثقوب دقيقة في السطح) أو فقاعات، تخلّفها الغازات المتصاعدة من المصهور. ويحرق برنامج الخفض ثم التثبيت الفرن حتى الذروة، ثم يبرّده بسرعة بنحو ⁦٥٦ °C (١٠٠ °F)⁩ ويثبّت الحرارة عندها. وبعبارة Digitalfire: «الخفض بمقدار 100°F والتثبيت يمنحان المصهور لزوجة كافية لتفجير الفقاعات مع السماح لها بالالتئام».

يستغرق برنامج ⁦PLC6DS⁩ نحو 9 ساعات و 36 دقيقة. وللطلاءات الأكثر سيولة، تخفض Digitalfire الحرارة بنحو ⁦١١١ °C (٢٠٠ °F)⁩ بدلاً من ذلك؛ والخفض أكثر من اللازم «يعرّض الطلاء لخطر التبلور أثناء التثبيت». وذروته ⁦١٢٠٤ °C (٢٢٠٠ °F)⁩ أدنى من ⁦١٢٢٢ °C (٢٢٣٢ °F)⁩ التي يعطيها الجدول للمخروط 6؛ وتذكر Digitalfire أن معظم الأفران تبلغ المخروط 6 عند نحو ⁦١٢٠٤ °C (٢٢٠٠ °F)⁩. ويُتحقق من ذلك بمجموعة مخاريط في فرنك.

التبريد البطيء

التبريد البطيء يعني أن تبرّد وحدة التحكم الفرن بمعدل محدد بدلاً من تركه يبرد بحرية. وبرنامج ⁦C6DHSC⁩ من Digitalfire هو ⁦PLC6DS⁩ يتبعه تبريد بمعدل ⁦٨٣ °C/h (١٥٠ °F/h)⁩ من ⁦١١٤٨ °C (٢١٠٠ °F)⁩ نزولاً إلى ⁦٧٦٠ °C (١٤٠٠ °F)⁩، ثم الإطفاء. وهو «يحسّن اللمعان وجودة السطح» ويساعد ألوان الروتيل الزرقاء، لكن التبريد البطيء «قد يزيد المظهر المطفأ» (فقد صار أحد الطلاءات المطفأة جافاً) وقد يقصّر عمر المرحِّلات في الفرن. وتوفر L&L أيضاً برنامج تبريد بطيء للمخروط 6:

وتوفر وحدات التحكم من Skutt كذلك تسخيناً مسبقاً وخياراً للتبريد بخطوة واحدة.

في الفرن اليدوي التحكم

لا يستطيع الفرن اليدوي التحكم اتباع هذه البرامج بدقة، لكن الخطة واحدة: تسخين لطيف في البداية، وثبات في الوسط، ونهاية تحت المراقبة. وبرنامج Bracker's لحرق الطلاء المنخفض الحرارة مذكور في «الأفران اليدوية بالتفصيل» أدناه؛ وللمخاريط الأسخن يضيف «متوسط 15–30 دقيقة لكل رقم مخروط». ومع بيرومتر وممارسة وسجل للحرق، يمكن تقليد الخفض ثم التثبيت أو التبريد البطيء تقريبياً بخفض المفاتيح يدوياً، كما تقترح Digitalfire.

الأفران اليدوية بالتفصيل

طريقة عمل المفاتيح

للأفران القديمة (تقول L&L إنها في الغالب المصنوعة قبل 1975) مفاتيح بأربعة أوضاع: «إيقاف» و«منخفض» و«متوسط» و«مرتفع»، ولا شيء بينها. أما الأفران اللاحقة فتستخدم مفاتيح التحكم المتدرج (infinite switches)، المعلَّمة: «إيقاف»، ثم من 1 إلى 11، ثم «مرتفع» في أفران L&L. ومفتاح التحكم المتدرج لا يرسل طاقة أقل، بل يشغّل عناصر التسخين ويطفئها كلياً في دورة متكررة: على «منخفض»، تقول L&L إنها «قد تكون مشتغلة نحو 7 ثوانٍ، ومطفأة 23 ثانية في دورة مدتها 30 ثانية». وكلما ارتفع الإعداد طالت مدة تشغيلها، وعلى «مرتفع» تعمل طوال الوقت. والأرقام ليست نسباً مئوية دقيقة، لذلك تُكتسب معرفة الفرن نفسه بالمخاريط والسجلات.

الإجراء العام لدى L&L

الإجراء الذي تقترحه L&L لفرن له ثلاثة مفاتيح وجهاز Kiln-Sitter دون نظام تهوية:

برامج Bracker's

تنشر Bracker's Good Earth Clays، وهي شركة أمريكية لتوريد الطين، هذه البرامج للأفران اليدوية التحكم التي لا تحتوي على نظام تهوية:

لا تذكر Bracker's أي مخروط رف يطابقه مخروط جهاز Kiln-Sitter في الحرق الأول، لذلك يُتحقق بمجموعة مخاريط في الفرن نفسه. ومع التهوية السفلية، تبقى الخطوات نفسها، لكن التهوية تعمل طوال الحرق والتبريد، ويبقى الغطاء مغلقاً. وتقترح Bracker's أيضاً التدرّج: رفع المفاتيح واحداً تلو الآخر، بفارق نحو 30 دقيقة.

متى يُغلق الغطاء وتُسد فتحات المراقبة

نقطة انطلاقنا: يُغلق الغطاء ما إن تتوقف مرآة ممسوكة عند الفجوة عن التكاثف، وعند الأحمر الخافت تُسد جميع فتحات المراقبة ما عدا العليا، التي تبقى مفتوحة طوال الحرق.

موازنة الأعلى والأسفل

إذا أظهرت مجموعات المخاريط أن الجزء السفلي يحترق أبرد من العلوي، تقترح Orton البدء بالمفتاح السفلي على «متوسط» والبقية على «منخفض»، ثم نقل السفلي إلى «مرتفع» أولاً. أو يُترك المفتاح العلوي مطفأً حتى تبلغ المفاتيح الأخرى «متوسط»، ثم يُرفع العلوي متأخراً عنها بخطوة واحدة، مع إبقائه على «متوسط» نحو ساعة بعد انتقال الأخرى إلى «مرتفع». والمناطق المحمَّلة بكثافة تحترق أبرد، والأحمال الأثقل تستغرق وقتاً أطول.

نقطة انطلاق لفرنك

إذا جاء الفرن دون تعليمات، فالجدول أدناه نقطة انطلاق جمعناها من الإجراءات المنشورة أعلاه. وهو ليس برنامجاً منشوراً. يُعايَر بالمخاريط الشاهدة ويُعدَّل وفق السجلات؛ وتُطال كل مرحلة للأحمال الثقيلة أو القطع السميكة.

إذا فصل جهاز Kiln-Sitter الفرن قبل أن تنحني مخاريط الرف، يُستخدم في الجهاز في المرة القادمة مخروط أسخن برقم واحد، كما تنصح L&L.

استخدام البيرومتر

البيرومتر (مقياس الحرارة العالية) مقياس لدرجة الحرارة يُقرأ من مزدوجة حرارية، وهي مسبار حراري يخترق جدار الفرن. وهو يبيّن سرعة ارتفاع حرارة الفرن، فيمكن اختيار العمود المناسب من جدول المخاريط. لكنه يقرأ قرب الجدار، لا عند القطع، وتنحرف قراءته مع الزمن. وتشير L&L إلى أن المزدوجة الحرارية من النوع K قد تنحرف بأكثر من ⁦١٤ °C (٢٥ °F)⁩ بعد عمليات حرق متكررة على المخروط 6، «وهو فرق أكبر من مخروط كامل»، في حين لا يتفاوت المخروط ذاتي الوقوف بأكثر من ⁦٢ °C (٤ °F)⁩. وتقول Orton إن البيرومترات تحتاج إلى إعادة معايرة من حين لآخر، والمخاريط هي وسيلة التحقق منها.

التهوية والنظر في الفرن والسلامة

التهوية

في بداية الحرق، يطلق الطين والطلاء بخار الماء وأبخرة، منها أول أكسيد الكربون، وقد تطلق الطلاءات أبخرة سامة في مراحل لاحقة من الحرق أيضاً. وتصف L&L تهويتها بأنها «ضرورية». ففي غياب نظام تهوية، يعني ذلك رفع الغطاء على مسند وفتح فتحات المراقبة في المراحل الأولى، كما في الإجراءات أعلاه؛ كما أن إبطاء التسخين خلال هذه الفترة يساعد على احتراق الكربون. وفي الفرن الذي لا تهوية فيه، تقول Dawson، صانعة جهاز Kiln-Sitter، أيضاً بترك فتحة المراقبة العليا مفتوحة طوال الحرق: فالتهوية «تقلل تلف الأجزاء المعدنية في الفرن وتطيل عمر مجموعة الأنبوب». والتهوية السفلية (downdraft vent، وهي جهاز تهوية كهربائي يُركَّب على الفرن) تغيّر ذلك. فهي تتولى التهوية، لذلك تقول Orton إن الغطاء وفتحات المراقبة تبقى مغلقة طوال الحرق إلا لفحص المخاريط، وتقول L&L بترك التهوية تعمل وسد فتحات المراقبة.

لتهوية الغرفة، ولأجهزة إنذار أول أكسيد الكربون، يُنظر الخلط الآمن والتهوية ولا تسمّموا عائلتكم.

أثناء حرق الفرن

• لا يُنظر من فتحة المراقبة إلا بنظارات لحام بدرجة التظليل 3 مصنَّفة للأشعة تحت الحمراء؛ فالنظارات الشمسية لا تكفي. وتنصح Skutt بتدوير السدادات في أماكنها حتى لا تسقط.
• البقاء قرب الفرن وفحصه أثناء الحرق، ولا سيما قرب الموعد المتوقع لانتهائه؛ فجهاز Kiln-Sitter ليس وسيلة إيقاف آمنة عند العطل. ولا يُحرق إلا عندما يكون شخص بالغ في المنزل ومستيقظاً طوال الحرق.
• لا يُحرق أبداً فوق أي شيء قابل للاشتعال أو قربه، مثل أرضية خشبية أو سجادة.
• تُراعى مسافات الأمان المذكورة في كتيّب التعليمات. تتراوح الأرقام المنشورة بين 12 بوصة (30 cm) و 3 أقدام (91 cm)؛ وحيث لا يذكر كتيّب التعليمات شيئاً، فإن 18 بوصة (46 cm) عن الجدران و 3 أقدام (91 cm) عن أي شيء قابل للاشتعال هي الخيار الأكثر أماناً.
• تُبقى المساحة حول ثقل جهاز Kiln-Sitter خالية حتى يتمكن من السقوط.
• عند انتهاء الحرق، تُطفأ المفاتيح ويُفصل قاطع الدائرة أيضاً.

التبريد والتفريغ

التبريد جزء من الحرق. تنصح L&L و Orton: «يُترك الفرن ليبرد طبيعياً والغطاء مغلق»، و«لا يُدخل هواء بارد أبداً إلى فرن ساخن». والفتح المبكر جداً «قد يسبب التشقق»، والسيليكا في القطع تنكمش فجأة عندما تنخفض حرارتها إلى ما دون ⁦٥٧٣ °C (١٠٦٣ °F)⁩. ودون وحدة تحكم، يُبقى الفرن مغلقاً «حتى تنخفض درجة الحرارة إلى ما دون التوهج الأحمر بكثير (900°F / 482°C)»، ولمدة 8 ساعات على الأقل. ولا يُبرَّد أبداً بالقوة فرن لا يزال متوهجاً. والشقوق ذات الحواف الحادة في القطع المحروقة علامة على تبريد سريع جداً.

متى يُفتح الفرن وتُفرَّغ القطع

اقتراحنا: لا يُفتح الغطاء إلا عندما تكون الحرارة دون ⁦٩٣ °C (٢٠٠ °F)⁩ تقريباً، ولا تُفرَّغ القطع إلا دون ⁦٥٢ °C (١٢٥ °F)⁩ تقريباً، أو عندما يمكن حمل القطع براحة باليدين العاريتين. وأحمال الطلاء، الكثيفة والزجاجية، تحتاج إلى صبر أكثر من البسكويت. ودون بيرومتر، يُنتظر حتى يبرد الفرن تماماً.

تُقرأ المخاريط الشاهدة فور فتح الفرن، قبل تحريك أي شيء، ويُدوَّن ما يُلاحظ والذاكرة لا تزال حاضرة.

بعد الحرق

التسجيل

تُسجَّل كل عملية حرق: التاريخ، والفرن، والشحنة، والبرنامج أو أوقات المفاتيح، وقراءة المؤقت، وكيف انحنى كل مخروط شاهد ومخروط جهاز Kiln-Sitter، رفاً رفاً. وتُحفظ المخاريط المحروقة أيضاً. وتشير Orton إلى أن «مقارنة نتائج آخر 6 إلى 10 عمليات حرق ستُظهر التغيرات التدريجية التي تحدث في الفرن، مثل تقادم عناصر التسخين». ويمكن أن تحفظ سجلات الحرق في Glazecalc هذه السجلات، بأعمدة يختارها المستخدم مثل الوقت ودرجة الحرارة والمخروط ومرحلة التسخين والتثبيت؛ ويمكن تدوين نتائج الطلاء في الملاحظات.

الأرفف وطلاء الأرفف الواقي

يحمي طلاء الأرفف الواقي الأرفف من الطلاء المتساقط ويسمح برفع الأواني المحروقة عنها. ويوضع على السطح العلوي لكل رف وعلى أرضية الفرن فقط، «بسماكة بطاقة بريدية تقريباً». وأفضل ممارسة لدى L&L هي ثلاث طبقات رقيقة، تُحرق بين طبقة وأخرى إن أمكن. ويضع كثير من الخزافين أيضاً القطع ذات الطلاءات السيالة على قرص حماية، وهو قرص من البسكويت يلتقط القطرات. وهذه ممارسة شائعة، وإن لم نجد نصيحة من أي صانع أفران بشأنها.

عناصر التسخين

تبلى عناصر التسخين: تتراكم طبقة أكسيد، ويتدفق تيار أقل، وتتباطأ عمليات الحرق. والتثبيت الطويل عند درجات الحرارة العالية يُبلي عناصر التسخين والمزدوجة الحرارية أسرع. وتنصح Skutt بحرق تجريبي للفرن الجديد أو المُصلَح، حتى تكوّن عناصر التسخين طبقة أكسيد واقية. وتُتَّبع تعليمات الصانع في اختبار عناصر التسخين واستبدالها.

الحلقات والقضبان

استخدمت الصناعة البريطانية أيضاً مؤشرين آخرين للشغل الحراري. حلقات Bullers أقراص مسطحة تنكمش بما يتناسب مع الشغل الحراري، وتُقاس بمقياس بعد الحرق. وقضبان Holdcroft، منذ 1898، تتهدل من وسطها فوق حاملين، وهي الفكرة التي يقوم عليها قضيب جهاز Kiln-Sitter. لم نجد جدولاً يحوّل أياً منهما إلى أرقام مخاريط Orton، لذلك يستخدم هذا الدليل مخاريط Orton؛ ونخطط لتناول الحلقات والقضبان في إصدار لاحق.

المصادر

• Orton: Using Orton Pyrometric Cones (جدول المخاريط، ©2001)
• Orton: Cones and Firing, a practical guide to successful firings (©2019)
• Orton: Pyrometric cones ⁦FAQ⁩
• Dawson: Kiln-Sitter Operating Manual, models ⁦LT⁩-3 and ⁦LT⁩-3K
• L&L Kiln: Manual kiln operation with kiln sitters
• L&L Kiln: Orton firing tips
• L&L Kiln: Pyrometric cones
• L&L Kiln: DynaTrol controller manual
• L&L Kiln: The ceramic process
• Bracker's Good Earth Clays: Firing schedule for manual kilns
• Ceramics Monthly: Bisque Firing 101
• Ceramics Monthly: Tips and Tools: The Kiln Sitter
• Digitalfire: ⁦BQ1000⁩ bisque firing schedule
• Digitalfire: ⁦PLC6DS⁩ cone 6 drop-and-soak schedule
• Digitalfire: ⁦C6DHSC⁩ cone 6 drop-and-hold slow-cool schedule
• Digitalfire: Bisque
• Glazy: Firing
• Skutt: Ceramic kilns, using the product
• Skutt: KilnMaster operating manual
• Boston University Environmental Health and Safety: Kiln awareness reminder
• Potclays: The difference between stoneware and earthenware
• Wikipedia: Pyrometric cone
• Wikipedia: Pyrometric device