Wypał w prostym piecu
Jak wypalać w piecu elektrycznym z wyłącznikiem stożkowym lub z ręcznymi przełącznikami: dobór, ustawianie i odczytywanie stożków oraz opublikowane programy wypału biskwitowego i wypału szkliwa.
Ten poradnik jest pokazany w wersji dla wypału według temperatury, zgodnie z ustawieniami konta.
Stożki: co mierzą
Przede wszystkim należy postępować według instrukcji obsługi własnego pieca. Ten poradnik zbiera to, co producenci stożków i pieców publikują o prostych piecach elektrycznych; nie zastępuje instrukcji danego modelu, a tam, gdzie jedno różni się od drugiego, rozstrzyga instrukcja.
Stożek pirometryczny to mała, smukła piramidka z ceramicznego proszku o znormalizowanym składzie. Gdy otrzyma dość ciepła, mięknie i pochyla się w powtarzalny sposób. Stożki ustawia się w piecu obok wyrobów i odczytuje, jak bardzo się zgięły.
Stożki mierzą pracę cieplną, czyli łączny wpływ temperatury i czasu. Jak pisze Orton, główny amerykański producent stożków: „Stożki nie mierzą samej temperatury”. Stożek grzany powoli zgina się w niższej temperaturze niż grzany szybko, a szkliwo zachowuje się tak samo. Dlatego Orton podaje temperaturę każdego stożka dla określonej szybkości grzania w ostatnich 100 °C (180 °F) wypału. Gdy stożek zacznie się ruszać, zgina się w wąskim zakresie, „zwykle mniejszym niż 40° F” (22 °C).
Numery stożków
Numery stożków biegną od 022, najchłodniejszego, do 42. Zero na początku oznacza chłodniejszą serię i czyta się je „zero”: stożek 06 („zero sześć”) jest chłodniejszy niż stożek 04, a stożek 01 potrzebuje mniej ciepła niż stożek 1. Orton ostrzega, że ważne jest, by nie pomylić tych dwóch serii. Różnica jest duża: stożek 06 zgina się w temperaturze o ponad 220 °C (400 °F) niższej niż stożek 6.
| Zakres | Stożki | Temperatura | Typowe zastosowanie |
|---|---|---|---|
| Niski wypał | 06–04 | 998–1063 °C (1828–1945 °F) | Szkliwa do ceramiki porowatej; biskwit |
| Średni wypał | 5–6 | 1186–1222 °C (2167–2232 °F) | Kamionka i porcelana z pieca elektrycznego |
| Wysoki wypał | 9–10 | 1260–1285 °C (2300–2345 °F) | Głównie kamionka i porcelana z pieca gazowego |
Dostawcy w Wielkiej Brytanii, Europie, Australii i Nowej Zelandii często podają temperaturę w °C zamiast stożka: należy wtedy znaleźć najbliższy stożek w tabeli poniżej i potwierdzić go stożkiem kontrolnym. Nie należy zakładać, że stożki Segera i Staffordshire, starsze serie europejskie, mają te same numery co stożki Ortona, dlatego ten poradnik posługuje się stożkami Ortona.
Przetrzymanie dodaje pracy cieplnej
Przetrzymanie (nazywane też wytrzymaniem) to utrzymywanie pieca przez pewien czas w jednej temperaturze. Ponieważ stożki mierzą pracę cieplną, przetrzymanie na szczycie wypału może zastąpić wyższą temperaturę maksymalną. Orton podaje takie przybliżone odpowiedniki:
| Przetrzymanie | Mniej więcej ta sama praca cieplna co |
|---|---|
| Około 20 minut | Temperatura maksymalna wyższa o 10 °C (18 °F) |
| 40–60 minut | Temperatura maksymalna wyższa o 20 °C (36 °F) |
| Około 2 godzin | Temperatura maksymalna wyższa o 30 °C (54 °F) |
| 4–6 godzin | Tyle, by zgiąć stożek o dwa numery gorętszy |
Orton dodaje, że przetrzymanie przez 1–2 godziny „może wystarczyć do odkształcenia stożka o kolejnym, wyższym numerze”.
Przetrzymanie nigdy więc nie jest obojętne: po jego dodaniu należy się spodziewać, że stożki zegną się bardziej, i odpowiednio obniżyć temperaturę maksymalną.
Rodzaje stożków
Orton produkuje cztery rodzaje. Dwa stoją na płycie i pokazują, jaką pracę cieplną otrzymały wyroby; dwa są przeznaczone do wyłącznika stożkowego.
| Rodzaj | Zastosowanie | Jak stoi |
|---|---|---|
| Samonośny | Stożek kontrolny na płycie | Wbudowana podstawa wyznacza wysokość, 1¾ cala (44 mm), i pochylenie 8°; uchwyt nie jest potrzebny |
| Duży | Stożek kontrolny na płycie | Osadzony w podstawce lub w placku gliny tak, by wystawał dokładnie na 2 cale (51 mm), pochylony o 8° od pionu |
| Mały (junior) | Wyłącznik stożkowy | Leży w poprzek podpórek wyłącznika; postawiony na płycie wystaje na 15/16 cala (24 mm) |
| Pręt stożkowy | Wyłącznik stożkowy | Ten sam proszek co w małych stożkach, w kształcie równego pręta |
Wysokość ma znaczenie: różnica ¼ cala (6 mm) w wysokości dużego stożka „może spowodować różnicę w zgięciu większą niż pół stożka”. Stożki się nie psują ani nie starzeją, a przechowywanie w wilgoci im nie szkodzi.
Co w praktyce znaczy „stożek 6”
Tabela podaje dla samonośnego stożka 6 temperaturę 1222 °C (2232 °F), ale tylko wtedy, gdy w ostatnich 100 °C (180 °F) temperatura rośnie w tempie 60 °C/h (108 °F/h). Przy przyroście 150 °C/h (270 °F/h) ten sam stożek zgina się w 1243 °C (2269 °F). Prawdziwe piece znów się różnią: Digitalfire podaje, że „Większość pieców osiąga stożek 6 przy 2200°F, a nie przy 2232°F”. „Stożek 6” oznacza więc, że wyroby otrzymały pracę cieplną, która zgina stożek 6, bez względu na to, co pokazywał wtedy termometr.
Przy wypale według temperatury koniec każdego wypału powinien być taki sam: ten sam końcowy przyrost temperatury, ta sama temperatura maksymalna i to samo przetrzymanie. Wtedy szkliwo, które udało się raz, uda się znowu.
Tabela stożków
Te dane pochodzą z tabeli stożków Ortona (©2001) dla stożków samonośnych. Należy wybrać kolumnę odpowiadającą temu, jak szybko rosła temperatura w piecu w ostatnich 100 °C (180 °F). Praktyczna zasada Ortona: kolumna 150 °C/h (270 °F/h) dla szybkiego wypału, kolumna 60 °C/h (108 °F/h) dla średniego i kolumna 15 °C/h (27 °F/h) dla wolnego. Aby obliczyć szybkość grzania, należy podzielić wzrost temperatury przez liczbę godzin, które zajął: piec, w którym temperatura wzrasta o 500 °C (900 °F) w 3 godziny, grzeje w tempie około 167 °C/h (300 °F/h).
| Stożek | Wolno, 15 °C/h (27 °F/h) | Średnio, 60 °C/h (108 °F/h) | Szybko, 150 °C/h (270 °F/h) |
|---|---|---|---|
| 022 | – | 586 °C (1087 °F) | 590 °C (1094 °F) |
| 018 | – | 715 °C (1319 °F) | 734 °C (1353 °F) |
| 015 | – | 791 °C (1456 °F) | 818 °C (1504 °F) |
| 010 | 891 °C (1636 °F) | 903 °C (1657 °F) | 915 °C (1679 °F) |
| 08 | 922 °C (1692 °F) | 942 °C (1728 °F) | 956 °C (1753 °F) |
| 07 | – | 976 °C (1789 °F) | 987 °C (1809 °F) |
| 06 | 981 °C (1798 °F) | 998 °C (1828 °F) | 1013 °C (1855 °F) |
| 05 | 1021 °C (1870 °F) | 1031 °C (1888 °F) | 1044 °C (1911 °F) |
| 04 | 1046 °C (1915 °F) | 1063 °C (1945 °F) | 1077 °C (1971 °F) |
| 03 | 1071 °C (1960 °F) | 1086 °C (1987 °F) | 1104 °C (2019 °F) |
| 02 | – | 1102 °C (2016 °F) | 1122 °C (2052 °F) |
| 01 | 1093 °C (1999 °F) | 1119 °C (2046 °F) | 1138 °C (2080 °F) |
| 1 | 1109 °C (2028 °F) | 1137 °C (2079 °F) | 1154 °C (2109 °F) |
| 4 | 1141 °C (2086 °F) | 1162 °C (2124 °F) | 1183 °C (2161 °F) |
| 5 | 1159 °C (2118 °F) | 1186 °C (2167 °F) | 1207 °C (2205 °F) |
| 6 | 1185 °C (2165 °F) | 1222 °C (2232 °F) | 1243 °C (2269 °F) |
| 7 | 1201 °C (2194 °F) | 1239 °C (2262 °F) | 1257 °C (2295 °F) |
| 8 | 1211 °C (2212 °F) | 1249 °C (2280 °F) | 1271 °C (2320 °F) |
| 9 | 1224 °C (2235 °F) | 1260 °C (2300 °F) | 1280 °C (2336 °F) |
| 10 | 1251 °C (2284 °F) | 1285 °C (2345 °F) | 1305 °C (2381 °F) |
Kreska oznacza wartość, której tu nie przepisano; można ją znaleźć w pełnej tabeli Ortona.
Duże stożki zginają się w temperaturach różniących się od podanych najwyżej o kilka stopni: duży stożek 6 przy 60 °C/h (108 °F/h) to 1220 °C (2228 °F). Małe stożki, czyli te używane w wyłączniku stożkowym, podano tylko dla 300 °C/h (540 °F/h), więc tabela podaje dla małego stożka 6 temperaturę 1255 °C (2291 °F). Nie jest to temperatura, w której wyłącznik wyłącza piec. Zadaniem stożka w wyłączniku jest dorównać stożkowi na płycie, a ostatnie słowo należy do stożka na płycie.
Dwie przestrogi. Broszura Ortona z 2019 r. podaje dla stożka 06 przy szybkim grzaniu 1024 °C (1875 °F), ale tabela i FAQ Ortona podają 1013 °C (1855 °F) i tej wartości używa się tutaj. Poza tym tabela dużych stożków na końcu instrukcji wyłącznika stożkowego Dawson zawiera błędy przepisania (stożek 5 jest w niej gorętszy niż stożek 6), więc nie należy z niej korzystać.
Wypał według temperatury
Piec ze sterownikiem wypala do ustawionej temperatury, mierzonej sondą przy ścianie. Dostawcy w Wielkiej Brytanii, Europie, Australii i Nowej Zelandii często podają temperaturę wypału zamiast stożka.
Sama temperatura nie mówi, jak mocno wypaliły się wyroby. Szkliwa, podobnie jak stożki, reagują na pracę cieplną: ta sama temperatura maksymalna daje efekt wyższej temperatury po powolnym wzroście lub po przetrzymaniu, a niższej po szybkim wzroście. Tabela Ortona pokazuje skalę tego zjawiska: stożek 6 zgina się w 1185 °C (2165 °F) przy przyroście 15 °C/h (27 °F/h) i w 1243 °C (2269 °F) przy przyroście 150 °C/h (270 °F/h). Temperatura wypału oznacza więc tę temperaturę osiągniętą przy określonym przyroście, z przetrzymaniem, jeśli producent je podaje.
Gdy receptura podaje zamiast tego stożek, należy go znaleźć w tabeli powyżej, w kolumnie dla przyrostu, z jakim piec grzeje pod koniec wypału. Przetrzymanie również dodaje pracy cieplnej: zob. wyżej, Przetrzymanie dodaje pracy cieplnej.
Sonda mierzy temperaturę powietrza przy ścianie, a nie wyrobów. Jeśli wypały wypadają goręcej lub chłodniej, niż powinny, instrukcja sterownika wyjaśnia jego korektę, która poprawia odczyt.
Wypał biskwitowy
Wypał biskwitowy (w Wielkiej Brytanii biscuit) to pierwszy, niższy wypał, który zmienia suchą glinę w twarde, porowate wyroby gotowe do szkliwienia. Zwykle wypala się go do stożka 06–04, czyli 998–1063 °C (1828–1945 °F) według tabeli Ortona; brytyjscy ceramicy często wypalają do około 1000 °C (1832 °F), w pobliżu stożka 06. Biskwit powinien pozostać porowaty, „zwykle ponad 15%” (Digitalfire), żeby wchłaniał wodę ze szkliwa. Zbyt miękki biskwit przyjmuje za grubą warstwę szkliwa, która potem pęka i zbiega się (ściąga się w wysepki, odsłaniając glinę). Niedopalony biskwit ponadto „nadal się kurczy podczas wypału szkliwa”, co psuje dopasowanie szkliwa do czerepu. Załadunek wiele wybacza: wyroby mogą się stykać, pokrywki można wypalać na ich naczyniach, a miski ustawia się brzegiem do brzegu, a nie jedna w drugiej.
Dlaczego początek wypału idzie powoli
Woda zwiększa objętość ponad tysiąckrotnie, gdy zamienia się w parę, więc wilgotne wyroby trzeba suszyć powoli. L&L i Orton zalecają, by „poniżej 1500°F (815°C) szczególnie dbać o równomierne nagrzewanie masy”, oraz by wypalić węgiel przed osiągnięciem około 650 °C (1200 °F). Powyżej 816 °C (1500 °F) temperatura w piecu może rosnąć szybciej.
| Temperatura | Co się dzieje |
|---|---|
| 149–260 °C (300–500 °F) | Wypalają się spoiwa |
| Około 232 °C (450 °F) | Zaczynają się palić substancje organiczne |
| Do 371 °C (700 °F) | Woda uchodzi z gliny aż do przekroczenia tej temperatury |
| 450–550 °C (842–1022 °F) | Z gliny uchodzi woda związana chemicznie |
| 573 °C (1063 °F) | Inwersja kwarcu: krzemionka w glinie gwałtownie się rozszerza |
| Powyżej 600 °C (1112 °F) | Wypala się siarka |
| Do 649–760 °C (1200–1400 °F) | Wypala się węgiel naturalnie zawarty w glinie; powinno się to zakończyć przed czerwonym żarem |
| Powyżej 840 °C (1544 °F) | Rozkłada się węglan wapnia |
Inwersja kwarcu to nagła zmiana wymiarów krzemionki w glinie w temperaturze 573 °C (1063 °F): przy grzaniu krzemionka się rozszerza, a przy chłodzeniu kurczy. Program Slow Bisque firmy L&L zwalnia w tym zakresie, między 538 °C (1000 °F) a 593 °C (1100 °F). Digitalfire uznał to za „zbędne przy wypałach biskwitowych”, a Ceramics Monthly pisze, że ma to znaczenie głównie przy chłodzeniu zwartych wyrobów. Spowolnienie niewiele kosztuje, więc proponujemy zachować je dla grubych wyrobów.
Podsuszanie: suszenie w piecu
Podsuszanie polega na utrzymywaniu pieca w niskiej temperaturze, z uchyloną pokrywą lub z włączonym wyciągiem, aż z wyrobów ujdzie resztka wilgoci. Źródła nie zgadzają się co do temperatury:
| Źródło | Podsuszanie |
|---|---|
| Ceramics Monthly | Tuż poniżej temperatury wrzenia; na przykład przyrost 14 °C/h (25 °F/h) przez 4–6 godzin |
| L&L, podgrzewanie wstępne | Przetrzymanie w 66–93 °C (150–200 °F) |
| Digitalfire | Przetrzymanie w 121 °C (250 °F), bo przetrzymanie poniżej temperatury wrzenia „nie usuwa całej wody” |
Nasz punkt wyjścia: powoli podnieść temperaturę do najwyżej około 121 °C (250 °F) i trzymać, aż lusterko przy otworze wentylacyjnym przestanie zaparowywać. Grube lub wilgotne wyroby trzymać tak przez noc.
Próba lusterka: przytrzymać lusterko o temperaturze pokojowej przy otworze wentylacyjnym lub przy szczelinie pod uchyloną pokrywą. Jeśli zaparuje, woda nadal uchodzi; odczekać i sprawdzić ponownie.
Programy sterownika
Sterownik to urządzenie elektroniczne, które prowadzi wypał według programu: listy segmentów, z których każdy ma przyrost temperatury (rampę), temperaturę docelową i opcjonalne przetrzymanie. Poniżej są dwa gotowe programy sterowników L&L DynaTrol i Bartlett oraz program opublikowany przez Digitalfire. „Temperatura maksymalna” to temperatura, którą sam sterownik przypisuje wybranemu stożkowi: dla stożka 04 jest to 1052 °C (1926 °F), a dla stożka 06 – 993 °C (1819 °F).
| Segment | Do temperatury | Slow Bisque | Fast Bisque |
|---|---|---|---|
| 1 | 121 °C (250 °F) | 44 °C/h (80 °F/h) | 67 °C/h (120 °F/h) |
| 2 | 538 °C (1000 °F) | 111 °C/h (200 °F/h) | 167 °C/h (300 °F/h) |
| 3 | 593 °C (1100 °F) | 56 °C/h (100 °F/h) | 83 °C/h (150 °F/h) |
| 4 | 139 °C (250 °F) poniżej temperatury maksymalnej: 913 °C (1676 °F) dla stożka 04 | 100 °C/h (180 °F/h) | 100 °C/h (180 °F/h) |
| 5 | Temperatura maksymalna | 44 °C/h (80 °F/h) | 60 °C/h (108 °F/h) |
| Czas grzania, pusty piec | Około 13 godzin lub dłużej | Około 10–11½ godziny |
Czasy L&L dotyczą „najszybszych możliwych pustych pieców”; załadowany piec może potrzebować nawet cztery razy więcej czasu, a każde dodane przetrzymanie to dodatkowa praca cieplna, której gotowe programy nie uwzględniają. Do dużych lub wilgotnych wyrobów L&L zaleca Slow Bisque z podgrzewaniem wstępnym trwającym 2–3 godziny lub dłużej i ostrzega przed szybkim wypałem, który „może powodować wady, takie jak nakłucia, pęknięcia i niedostateczne wypalenie”.
| Krok | Przyrost | Temperatura docelowa | Przetrzymanie |
|---|---|---|---|
| 1 | 170 °C/h (306 °F/h) | 120 °C (248 °F) | 60 minut; do 10 godzin dla ciężkich wyrobów |
| 2 | 170 °C/h (306 °F/h) | 945 °C (1733 °F) | Brak |
| 3 | 60 °C/h (108 °F/h) | 1000 °C (1832 °F) | 15 minut |
BQ1000 trwa około 7 godzin 44 minut. Jego autor uważa, że dla cienkich, suchych wyrobów przyrost do 278 °C/h (500 °F/h) jest w porządku, a ostatni krok spowalnia, żeby wyrównać temperaturę w całym wsadzie.
Stożki w sterowniku a tabela Ortona
Sterowniki L&L i Bartlett przyjmują 1052 °C (1926 °F) dla stożka 04 i 993 °C (1819 °F) dla stożka 06, nieco poniżej wartości Ortona, 1063 °C (1945 °F) i 998 °C (1828 °F); przy stożku 6 i stożku 10 wartości są zgodne. Różnicę rozstrzygają stożki kontrolne: jeśli nie zgadzają się ze sterownikiem, należy go poprawić korektą stożka.
W piecu sterowanym ręcznie
Piec sterowany ręcznie prowadzi się według tego samego planu, tylko ręcznie: powoli suszyć przy uchylonej pokrywie i otwartych wziernikach, przestawiać przełączniki stopniowo z pozycji Niski na Średni i na Wysoki, a zakończenie wypału zostawić wyłącznikowi stożkowemu. Opublikowane procedury są opisane niżej, w części Szczegółowo o piecach sterowanych ręcznie.
Wypał szkliwa
Wypał szkliwa stapia szkliwo w szkło na biskwicie. Większość początkujących wypala szkliwa niskotopliwe na stożek 06–04 albo szkliwa średniotopliwe na stożek 5–6. Należy wypalać do stożka podanego na etykietach gliny i szkliwa, z zestawem stożków wokół tego numeru. O tym, co dzieje się wewnątrz topiącego się szkliwa, mówi poradnik Szkliwienie od podstaw.
Załadunek do wypału szkliwa
- Szkliwione wyroby nie mogą dotykać siebie nawzajem ani ścian: należy zostawić około ½ cala (13 mm) odstępu.
- Stopkę należy zostawić bez szkliwa (czysta stopka) albo wyroby niskotopliwe ustawić na trójnogach, małych podpórkach z ostrymi końcami. Kamionka i porcelana nie powinny stać na trójnogach, które w tych temperaturach wtapiają się w czerep; zamiast nich należy użyć wysokotemperaturowej pobiałki lub piasku kwarcowego.
- Między krawędziami płyt a ścianą lub wyłącznikiem stożkowym zostawić co najmniej 1 cal (25 mm).
Programy sterownika
| Segment | Do temperatury | Slow Glaze | Fast Glaze |
|---|---|---|---|
| 1 | 121 °C (250 °F) | 83 °C/h (150 °F/h) | Bez osobnego kroku |
| 2 | 139 °C (250 °F) poniżej temperatury maksymalnej | 222 °C/h (400 °F/h) | 317 °C/h (570 °F/h) |
| 3 | Temperatura maksymalna | 67 °C/h (120 °F/h) | 111 °C/h (200 °F/h) |
| Czas grzania, pusty piec | Około 6½–7½ godziny | Około 3–4 godzin |
| Stożek | Koniec segmentu 2 | Temperatura maksymalna |
|---|---|---|
| 06 | 854 °C (1569 °F) | 993 °C (1819 °F) |
| 04 | 913 °C (1676 °F) | 1052 °C (1926 °F) |
| 6 | 1083 °C (1982 °F) | 1222 °C (2232 °F) |
Wobec ostrzeżenia L&L przed szybkim wypałem bezpieczniejszym wyborem domyślnym jest Slow Glaze. Jeśli dodaje się przetrzymanie dłuższe niż 5–10 minut w temperaturze maksymalnej, L&L zaleca odpowiednio obniżyć temperaturę docelową lub korektę stożka i zauważa, że „Przetrzymanie w wysokich temperaturach przyspiesza zużycie grzałek i termopary”.
Stożek 6: schłodzenie z przetrzymaniem
Szkliwa średniotopliwe czasem wychodzą z nakłuciami (drobnymi dziurkami w powierzchni) lub pęcherzami, które zostawia gaz uchodzący ze stopu. Program schłodzenia z przetrzymaniem grzeje do temperatury maksymalnej, szybko schładza piec o około 56 °C (100 °F) i utrzymuje tę temperaturę. Jak pisze Digitalfire: „Obniżenie o 100°F i przetrzymanie daje stopowi lepkość wystarczającą, by pęcherzyki pękały, a zarazem pozwala im się zasklepić”.
| Krok | Przyrost | Temperatura docelowa | Przetrzymanie |
|---|---|---|---|
| 1 | 60 °C/h (108 °F/h) | 121 °C (250 °F) | 60 minut |
| 2 | 194 °C/h (350 °F/h) | 1148 °C (2100 °F) | Opcjonalnie 30 minut, żeby usunąć chmury pęcherzyków |
| 3 | 60 °C/h (108 °F/h) | 1204 °C (2200 °F) | 10 minut; dłużej w dużych piecach |
| 4 | W dół z szybkością 500 °C/h (900 °F/h) | 1148 °C (2100 °F) | 30 minut |
PLC6DS trwa około 9 godzin 36 minut. Przy bardziej płynnych szkliwach Digitalfire obniża temperaturę zamiast tego o około 111 °C (200 °F); zbyt duże obniżenie „grozi krystalizacją podczas przetrzymania”. Jego temperatura maksymalna, 1204 °C (2200 °F), jest niższa niż 1222 °C (2232 °F) podane w tabeli dla stożka 6; Digitalfire podaje, że większość pieców osiąga stożek 6 przy około 1204 °C (2200 °F). Należy to sprawdzić zestawem stożków we własnym piecu.
Powolne chłodzenie
Powolne chłodzenie oznacza, że sterownik schładza piec z ustaloną szybkością, zamiast pozwolić temperaturze swobodnie spadać. Program C6DHSC z Digitalfire to PLC6DS, po którym następuje chłodzenie z szybkością 83 °C/h (150 °F/h) od 1148 °C (2100 °F) do 760 °C (1400 °F), a potem wyłączenie. „Poprawia połysk i jakość powierzchni” i pomaga rutylowym błękitom, ale powolne chłodzenie „może zwiększać matowość” (jedno szkliwo matowe stało się suche) i może skracać żywotność przekaźników pieca. L&L dostarcza również program powolnego chłodzenia dla stożka 6:
| Krok | Przyrost | Temperatura docelowa |
|---|---|---|
| 1 | W górę z pełną szybkością | 1222 °C (2232 °F) |
| 2 | W dół z pełną szybkością | 1038 °C (1900 °F) |
| 3 | W dół z szybkością 83 °C/h (150 °F/h) | 816 °C (1500 °F) |
Sterowniki Skutt również mają podgrzewanie wstępne i opcję jednostopniowego chłodzenia.
W piecu sterowanym ręcznie
Piec sterowany ręcznie nie wykona tych programów dokładnie, ale plan jest ten sam: łagodnie na początku, równo w środku i koniec pod obserwacją. Program Bracker's dla szkliw niskotopliwych jest opisany niżej, w części Szczegółowo o piecach sterowanych ręcznie; dla gorętszych stożków dodaje on „średnio 15–30 minut na każdy numer stożka”. Z pirometrem, wprawą i dziennikiem wypałów można w przybliżeniu odtworzyć schłodzenie z przetrzymaniem lub powolne chłodzenie, ręcznie skręcając przełączniki, jak sugeruje Digitalfire.
Szczegółowo o piecach sterowanych ręcznie
Jak działają przełączniki
Starsze piece (według L&L głównie te wyprodukowane przed 1975 r.) mają przełączniki czteropozycyjne: Wył., Niski, Średni i Wysoki, bez pozycji pośrednich. Nowsze piece mają regulatory mocy (energoregulatory), w piecach L&L oznaczone kolejno: Wył., potem od 1 do 11, potem Wysoki. Regulator mocy nie podaje mniejszej mocy. Włącza i wyłącza grzałki całkowicie w powtarzającym się cyklu: według L&L w pozycji Niski grzałki „mogą być włączone przez mniej więcej 7 sekund i wyłączone przez 23 sekundy w 30-sekundowym cyklu”. Im wyższe ustawienie, tym dłużej pozostają włączone, a w pozycji Wysoki są włączone cały czas. Liczby nie są dokładnymi procentami, dlatego własny piec trzeba poznać za pomocą stożków i zapisków.
Ogólna procedura L&L
Procedura proponowana przez L&L dla pieca z trzema przełącznikami, z wyłącznikiem stożkowym i bez wyciągu:
| Etap | Co zrobić |
|---|---|
| Przygotowanie | Stożek w wyłączniku o jeden numer gorętszy niż stożki na płycie (zalecenie L&L; zob. Wyłącznik stożkowy). Uchylić pokrywę „na około 4 lub 5 cali” (10–13 cm) i wyjąć wszystkie zatyczki wzierników. Za pierwszym razem ustawić wyłącznik czasowy na bardzo długo i zanotować, ile trwa wypał. |
| Niski | Wszystkie przełączniki w pozycji Niski (1): 3 godziny, jeśli glina jest sucha, od 8 do 20 godzin lub dłużej, jeśli wydaje się wilgotna |
| Średni | Zamknąć pokrywę. Dwa górne przełączniki na 5, dolny na 6. |
| Pierwszy czerwony żar | Gdy tylko pojawi się jakakolwiek poświata, zatkać dwa dolne wzierniki. Górny zostawić otwarty przez cały wypał. |
| Wyraźny czerwony żar, około 760 °C (1400 °F) | Dwa dolne przełączniki na Wysoki, górny na 9 |
| Koniec | Obserwować stożki i dostrajać górny i dolny przełącznik. Gdy stożki opadną, wyłączyć wszystkie przełączniki i wyłączyć bezpiecznik. Przed otwarciem pozwolić piecowi całkowicie ostygnąć. |
Programy Bracker's
Bracker's Good Earth Clays, amerykański dostawca glin, publikuje takie programy dla pieców sterowanych ręcznie bez wyciągu:
| Etap | Biskwit | Szkliwo niskotopliwe |
|---|---|---|
| Wyłącznik stożkowy | Mały stożek 03 | Mały stożek odpowiedni dla szkliwa |
| Podgrzewanie wstępne | Przez noc: sam dolny przełącznik w pozycji Niski, zatyczki wyjęte, pokrywa uchylona, wyłącznik czasowy na maksimum | Brak |
| Wyłącznik czasowy | Rano przestawić na 30–60 minut dłużej niż przewidywany czas wypału | 30–60 minut dłużej niż przewidywany czas wypału |
| Niski | Wszystkie przełączniki w pozycji Niski, 3–4 godziny; zatyczki wyjęte, pokrywa uchylona | Wszystkie przełączniki w pozycji Niski, 3–4 godziny; zatyczki wyjęte, pokrywa uchylona |
| Średni | Zatyczki włożone, pokrywa zamknięta; wszystkie przełączniki w pozycji Średni, 3–4 godziny | Zatyczki włożone, pokrywa zamknięta; wszystkie przełączniki w pozycji Średni, 3–4 godziny |
| Wysoki | Około 2–3 godzin, aż wyłącznik stożkowy wyłączy piec | Około 3 godzin; o 15–30 minut dłużej na każdy kolejny, gorętszy stożek |
Bracker's nie podaje, któremu stożkowi na płycie odpowiada stożek w wyłączniku przy wypale biskwitowym, więc należy to sprawdzić własnym zestawem stożków. Z wyciągiem dolnym kroki są takie same, ale wyciąg pracuje przez cały wypał i chłodzenie, a pokrywa pozostaje zamknięta. Bracker's proponuje też przełączanie stopniowe: przestawiać przełączniki po jednym, w odstępach około 30 minut.
Kiedy zamknąć pokrywę i zatkać wzierniki
| Źródło | Zalecenie |
|---|---|
| Orton | Zamknąć pokrywę i zatkać wzierniki przy ciemnoczerwonym żarze, około 593 °C (1100 °F); jeśli pojawią się wady związane z węglem, dłużej zostawiać otwarty górny wziernik |
| L&L | Zamknąć pokrywę po etapie Niski; dolne wzierniki zatkać przy pierwszym czerwonym żarze; bez wyciągu górny zostawić otwarty przez cały wypał |
| Bracker's | Zamknąć pokrywę i zatkać wzierniki, gdy przełączniki przechodzą na Średni |
| Dawson | Górny wziernik zostawić otwarty przez cały wypał (w dużych piecach również dolny) |
Nasz punkt wyjścia: zamknąć pokrywę, gdy lusterko przytrzymane przy szczelinie przestanie zaparowywać, a przy ciemnoczerwonym żarze zatkać wszystkie wzierniki poza górnym, który zostaje otwarty przez cały wypał.
Wyrównywanie góry i dołu
Jeśli zestawy stożków pokazują, że dół pieca wypala się chłodniej niż góra, Orton proponuje zacząć z dolnym przełącznikiem w pozycji Średni, a pozostałymi w pozycji Niski, a potem jako pierwszy przestawić na Wysoki dolny. Można też zostawić górny przełącznik wyłączony, dopóki pozostałe nie dojdą do pozycji Średni, a potem podnosić górny o jeden stopień za nimi i trzymać go w pozycji Średni jeszcze przez mniej więcej godzinę po przestawieniu pozostałych na Wysoki. Gęsto załadowane miejsca wypalają się chłodniej, a cięższe wsady wymagają więcej czasu.
Punkt wyjścia dla własnego pieca
Jeśli piec nie ma instrukcji, poniższa tabela jest punktem wyjścia, który opracowano dla tego poradnika na podstawie opublikowanych procedur opisanych wyżej. Nie jest to opublikowany program. Należy go skalibrować stożkami kontrolnymi i poprawiać na podstawie własnych zapisków; przy ciężkich wsadach lub grubych wyrobach każdy etap trzeba wydłużyć.
| Etap | Biskwit | Szkliwo |
|---|---|---|
| Podgrzewanie wstępne | Dolny przełącznik w pozycji Niski przez noc, jeśli wyroby mogą być wilgotne, albo wszystkie przełączniki w pozycji Niski przez 2–3 godziny, jeśli są całkowicie suche; pokrywa uchylona, zatyczki wyjęte | Brak |
| Niski | 2–3 godziny | Około 2 godzin; pokrywa uchylona, zatyczki wyjęte |
| Średni (na regulatorze mocy około 5–6) | 2–3 godziny; zamknąć pokrywę, gdy lusterko przestanie zaparowywać | 2–3 godziny, pokrywa zamknięta |
| Wysoki | Do zadziałania wyłącznika stożkowego; przy ciemnoczerwonym żarze zatkać wszystkie wzierniki poza górnym | Do zadziałania wyłącznika stożkowego |
| Przewidywany łączny czas | 8–12 godzin | 8–12 godzin |
Jeśli wyłącznik zadziała, zanim stożki na płycie się zegną, następnym razem należy włożyć do wyłącznika stożek o jeden numer gorętszy, jak zaleca L&L.
Korzystanie z pirometru
Pirometr to wskaźnik temperatury odczytujący wskazania termopary, czyli czujnika temperatury wprowadzonego przez ścianę pieca. Pokazuje, jak szybko rośnie temperatura w piecu, dzięki czemu można wybrać właściwą kolumnę tabeli stożków. Mierzy jednak przy ścianie, a nie przy wyrobach, a jego wskazania z czasem się przesuwają. L&L zauważa, że po wielokrotnych wypałach na stożek 6 termopara typu K może się mylić o ponad 14 °C (25 °F), co daje „różnicę większą niż cały stożek”, podczas gdy stożek samonośny różni się najwyżej o 2 °C (4 °F). Orton pisze, że pirometry trzeba od czasu do czasu ponownie kalibrować, a sprawdza się je właśnie stożkami.
Odprowadzanie oparów, zaglądanie do pieca i bezpieczeństwo
Odprowadzanie oparów
Na początku wypału z gliny i szkliwa uwalnia się para wodna i opary, w tym tlenek węgla (czad), a szkliwa mogą wydzielać toksyczne opary także później w trakcie wypału. L&L nazywa ich odprowadzanie „niezbędnym”. Bez układu wyciągowego oznacza to uchyloną pokrywę i otwarte wzierniki na wczesnym etapie, jak w opisanych wyżej procedurach; wolniejsze nagrzewanie w tym czasie pomaga też wypalić się węglowi. W piecu bez wyciągu Dawson, producent wyłącznika stożkowego, zaleca też, by górny wziernik pozostawał otwarty przez cały wypał: odprowadzanie oparów „zmniejszy zużycie metalowych części pieca i wydłuży żywotność zespołu rurki”. Wyciąg dolny (wyciąg z napędem, zamontowany w piecu) zmienia tę zasadę. Sam odprowadza opary, więc według Ortona pokrywa i wzierniki pozostają zamknięte przez cały wypał, z wyjątkiem sprawdzania stożków, a według L&L należy zostawić wyciąg włączony i zatkać wzierniki.
Informacje o wentylacji pomieszczenia i o czujnikach czadu: zob. Bezpieczne rozrabianie szkliw i wentylacja oraz Jak nie otruć własnej rodziny.
Podczas wypału
- Przez wziernik wolno patrzeć wyłącznie w okularach spawalniczych z filtrem podczerwieni (IR), stopień ochrony 3; okulary przeciwsłoneczne nie wystarczą. Skutt radzi wkręcać zatyczki na miejsce, aby nie wypadały.
- Nie zostawiać pieca bez nadzoru po upływie spodziewanego czasu wypału; wyłącznik stożkowy nie jest zabezpieczeniem niezawodnym.
- Nigdy nie wypalać na ani w pobliżu czegokolwiek, co się pali, np. drewnianej podłogi lub dywanu.
- Zachować odstępy podane w instrukcji. Publikowane wartości wahają się od 12 cali (30 cm) do 3 stóp (91 cm); gdy instrukcja milczy, najbezpieczniejszym wyborem jest 18 cali (46 cm) od ścian i 3 stopy (91 cm) od wszystkiego, co się pali.
- Przestrzeń wokół ciężarka wyłącznika stożkowego zostawić wolną, aby mógł opaść.
- Po zakończeniu wypału wyłączyć przełączniki i wyłączyć także bezpiecznik.
Chłodzenie i rozładunek
Chłodzenie jest częścią wypału. L&L i Orton zalecają: „Pozwolić piecowi stygnąć naturalnie przy zamkniętej pokrywie” oraz „Nigdy nie wpuszczać chłodnego powietrza do gorącego pieca”. Zbyt wczesne otwarcie „może powodować pękanie”, a krzemionka w wyrobach gwałtownie się kurczy, gdy temperatura spada poniżej 573 °C (1063 °F). Bez sterownika piec należy trzymać zamknięty, „aż temperatura spadnie znacznie poniżej czerwonego żaru (900°F / 482°C)”, i co najmniej przez 8 godzin. Nigdy nie należy przyspieszać chłodzenia pieca, który jeszcze się żarzy. Pęknięcia o ostrych krawędziach w wypalonych wyrobach są oznaką zbyt szybkiego chłodzenia.
Kiedy otworzyć i rozładować piec
| Źródło | Zalecenie |
|---|---|
| L&L, piece sterowane ręcznie | „Przed otwarciem poczekać, aż piec całkowicie ostygnie”. |
| Instrukcja sterownika Skutt (cytowana przez inne źródło) | Unikać rozładowywania powyżej 52 °C (125 °F) |
| Inni producenci (według innych źródeł) | Do 121 °C (250 °F), przy czym piec z wsadem szkliwionym otwiera się w niższej temperaturze niż z biskwitem |
| Glazy | Nie otwierać, dopóki temperatura nie spadnie poniżej około 200 °C (392 °F) |
Nasza propozycja: otwierać pokrywę dopiero poniżej około 93 °C (200 °F), a rozładowywać poniżej około 52 °C (125 °F) albo wtedy, gdy wyroby można wygodnie trzymać gołymi rękami. Wsady szkliwione, zwarte i szkliste, wymagają więcej cierpliwości niż biskwit. Bez pirometru należy poczekać, aż piec całkowicie ostygnie.
Stożki kontrolne należy odczytać zaraz po otwarciu pieca, zanim cokolwiek zostanie przesunięte, i zapisać, co widać, póki pamięć jest świeża.
Po wypale
Zapisywanie wypału
Należy zapisywać każdy wypał: datę, piec, wsad, program lub czasy przełączeń, odczyt wyłącznika czasowego oraz to, jak zgiął się każdy stożek kontrolny i stożek w wyłączniku, płyta po płycie. Należy też zachować wypalone stożki. Orton zauważa, że „Porównanie wyników ostatnich 6 do 10 wypałów pokaże stopniowe zmiany zachodzące w piecu, np. starzenie się grzałek”. Takie zapisy można prowadzić w dziennikach wypałów w aplikacji Glazecalc, z wybranymi kolumnami, takimi jak czas, temperatura, stożek, rampa i przetrzymanie; wyniki szkliw można wpisywać w notatkach.
Płyty i pobiałka
Pobiałka chroni płyty przed spływającym szkliwem i pozwala zdjąć z nich wypalone naczynia. Nakłada się ją tylko na wierzch każdej płyty i na dno pieca, warstwą „mniej więcej grubości pocztówki”. Dobra praktyka według L&L to trzy cienkie warstwy, w miarę możliwości z wypałem między kolejnymi warstwami. Wielu ceramików stawia też wyroby ze spływającymi szkliwami na podkładce z biskwitu, krążku z biskwitu, który zbiera krople. To powszechna praktyka, choć nie znaleziono w tej sprawie zaleceń żadnego producenta pieców.
Grzałki
Grzałki się zużywają: narasta na nich warstwa tlenków, płynie mniejszy prąd i wypały trwają dłużej. Długie przetrzymania w wysokiej temperaturze szybciej zużywają grzałki i termoparę. Skutt zaleca wypał próbny nowego lub naprawionego pieca, żeby na grzałkach powstała ochronna warstwa tlenków. Grzałki należy testować i wymieniać według instrukcji producenta.
Pierścienie i pręty
Brytyjski przemysł używał też dwóch innych wskaźników pracy cieplnej. Pierścienie Bullersa to płaskie krążki, które kurczą się proporcjonalnie do pracy cieplnej i po wypale mierzy się je przyrządem pomiarowym. Pręty Holdcrofta, znane od 1898 r., uginają się pośrodku, leżąc na dwóch podporach; na tej samej zasadzie działa pręt stożkowy w wyłączniku stożkowym. Nie znaleziono tabeli przeliczającej którekolwiek z nich na numery stożków Ortona, więc ten poradnik posługuje się stożkami Ortona; planujemy omówić pierścienie i pręty w jednej z kolejnych wersji.
Źródła
- Orton: Using Orton Pyrometric Cones (tabela stożków, ©2001)
- Orton: Cones and Firing, a practical guide to successful firings (©2019)
- Orton: Pyrometric cones FAQ
- Dawson: Kiln-Sitter Operating Manual, modele LT-3 i 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