Cozer num forno simples

Cones: o que medem

Siga primeiro o manual do seu forno. Este guia reúne o que os fabricantes de cones e de fornos publicam sobre fornos elétricos simples; não substitui as instruções do seu modelo e, onde os dois divergirem, prevalece o manual.

Um cone pirométrico é uma pequena pirâmide esguia, feita de um pó cerâmico normalizado. Quando recebe calor suficiente, amolece e dobra de uma forma que se repete. Os cones colocam-se no forno ao lado das peças e depois lê-se quanto dobraram.

Os cones medem o trabalho térmico, o efeito combinado da temperatura e do tempo. Nas palavras da Orton, o principal fabricante de cones dos EUA, «Os cones não medem só a temperatura.» Um cone aquecido devagar dobra a uma temperatura mais baixa do que um aquecido depressa, e um vidrado comporta-se da mesma forma. Por isso, a Orton dá a temperatura de cada cone para uma velocidade de aquecimento indicada nos últimos 100 °C (180 °F) da cozedura. Quando um cone começa a mexer-se, dobra num intervalo estreito, «normalmente menos de 40° F» (22 °C).

Números dos cones

Os números dos cones vão de 022, o de temperatura mais baixa, até 42. Um zero à esquerda marca a série de temperaturas mais baixas e lê-se «zero»: o cone 06 («zero seis») é mais frio do que o cone 04, e o cone 01 precisa de menos calor do que o cone 1. A Orton avisa que é importante não confundir as duas séries. A diferença é grande: o cone 06 dobra a uma temperatura mais de 220 °C (400 °F) abaixo da do cone 6.

Os fornecedores do Reino Unido, da Europa, da Austrália e da Nova Zelândia indicam muitas vezes uma temperatura em °C em vez de um cone: procure o cone mais próximo na tabela abaixo e confirme-o com um cone testemunho. Não se deve presumir que os cones Seger e Staffordshire, as séries europeias mais antigas, têm os mesmos números que os da Orton; por isso, este guia usa cones Orton.

O patamar acrescenta trabalho térmico

Um patamar (em inglês também soak) mantém o forno a uma temperatura durante algum tempo. Como os cones medem o trabalho térmico, um patamar à temperatura máxima pode substituir uma temperatura máxima mais alta. A Orton dá estas equivalências aproximadas:

A Orton acrescenta que um patamar de 1–2 horas «pode ser suficiente para deformar o cone de número imediatamente acima».

Por isso, um patamar nunca sai de graça: se acrescentar um, conte com que os cones dobrem mais e baixe a temperatura máxima em conformidade.

Tipos de cone

A Orton fabrica quatro tipos. Dois ficam na placa, para mostrar o que as peças receberam; dois são para o kiln sitter (interruptor de cone).

A altura conta: uma diferença de ¼ de polegada (6 mm) na altura de um cone grande «pode causar uma diferença de mais de meio cone na dobragem». Os cones não se estragam nem envelhecem, e guardá-los num sítio húmido não os afeta.

O que significa «cone 6» na prática

A tabela dá para um cone 6 autossuportado 1222 °C (2232 °F), mas só quando os últimos 100 °C (180 °F) sobem a 60 °C/h (108 °F/h). A subir a 150 °C/h (270 °F/h), o mesmo cone dobra a 1243 °C (2269 °F). E os fornos reais também variam: a Digitalfire relata que «A maioria dos fornos chega ao cone 6 a 2200°F, não a 2232°F». Por isso, «cone 6» quer dizer que as peças receberam o trabalho térmico que dobra um cone 6, fosse qual fosse a leitura de um termómetro nesse momento.

Ao cozer por temperatura, mantenha igual o fim de todas as cozeduras: a mesma velocidade de subida final, a mesma temperatura máxima e o mesmo patamar. Assim, um vidrado que resultou uma vez volta a resultar.

A tabela de cones

Estes valores vêm da tabela de cones Orton (©2001) para cones autossuportados. Escolha a coluna que corresponde à rapidez com que o seu forno subiu nos últimos 100 °C (180 °F). A regra prática da Orton é a coluna 150 °C/h (270 °F/h) para uma cozedura rápida, a coluna 60 °C/h (108 °F/h) para uma média e a coluna 15 °C/h (27 °F/h) para uma lenta. Para calcular uma velocidade, divida a subida de temperatura pelas horas que demorou: um forno que sobe 500 °C (900 °F) em 3 horas aquece a cerca de 167 °C/h (300 °F/h).

Um traço indica um valor que não foi copiado para aqui; consulte-o na tabela completa da Orton.

Os cones grandes ficam a poucos graus destes valores: um cone 6 grande a 60 °C/h (108 °F/h) dá 1220 °C (2228 °F). Os cones pequenos, os que se usam no kiln sitter, só aparecem na tabela a 300 °C/h (540 °F/h), por isso a tabela dá para um cone 6 pequeno 1255 °C (2291 °F). Essa não é a temperatura a que um kiln sitter desliga o forno. A função do cone do kiln sitter é acompanhar o cone da placa, e é o cone da placa que tem a última palavra.

Dois avisos. A brochura de 2019 da Orton dá para o cone 06 à velocidade rápida 1024 °C (1875 °F), mas a tabela e as perguntas frequentes (FAQ) da Orton dão ambas 1013 °C (1855 °F), o valor usado aqui. E a tabela de cones grandes no fim do manual do kiln sitter da Dawson tem erros de cópia (o cone 5 mais quente do que o cone 6), por isso não a use.

Cozer por temperatura

Um forno com controlador coze até à temperatura que programar, lida por uma sonda junto à parede. Os fornecedores do Reino Unido, da Europa, da Austrália e da Nova Zelândia indicam muitas vezes uma temperatura de cozedura em vez de um cone.

Uma temperatura, por si só, não diz quanto as peças cozeram. Os vidrados, tal como os cones, respondem ao trabalho térmico: a mesma temperatura máxima dá um resultado mais cozido depois de uma subida lenta ou de um patamar, e menos cozido depois de uma subida rápida. A tabela da Orton mostra a dimensão da diferença: o cone 6 dobra a 1185 °C (2165 °F) a subir a 15 °C/h (27 °F/h) e a 1243 °C (2269 °F) a subir a 150 °C/h (270 °F/h). Por isso, uma temperatura de cozedura quer dizer essa temperatura atingida a uma velocidade indicada, com o patamar que o fabricante indicar.

Quando, em vez disso, uma receita indica um cone, procure-o na tabela acima, na coluna da velocidade a que o seu forno sobe no fim da cozedura. Um patamar também acrescenta trabalho térmico: veja «O patamar acrescenta trabalho térmico», acima.

A sonda lê o ar junto à parede, não as peças. Se as cozeduras ficarem mais quentes ou mais frias do que deviam, o manual do seu controlador explica a sua correção (offset), que acerta a leitura.

Cozedura de chacota

A cozedura de chacota (em inglês britânico, biscuit) é a primeira cozedura, a temperatura mais baixa, que transforma o barro seco em peças duras e porosas, prontas a vidrar. Costuma fazer-se aos cones 06–04, 998–1063 °C (1828–1945 °F) na tabela da Orton; os ceramistas do Reino Unido cozem muitas vezes a cerca de 1000 °C (1832 °F), perto do cone 06. A chacota deve ficar porosa, «geralmente mais de 15%» (Digitalfire), para absorver a água do vidrado. Uma chacota demasiado branda recebe uma camada de vidrado demasiado grossa, que depois fissura e recolhe (junta-se em ilhas e deixa o barro à vista). A chacota subcozida também «continua a retrair-se durante a cozedura de vidrado», o que prejudica o acordo pasta-vidrado. A enforna é tolerante: as peças podem tocar-se, as tampas podem cozer em cima das suas peças, e as taças ficam boca com boca em vez de umas dentro das outras.

Porque é que a fase inicial é lenta

A água expande-se mais de mil vezes ao passar a vapor, por isso as peças húmidas têm de secar devagar. A L&L e a Orton aconselham que «Deve ter-se especial cuidado abaixo de 1500°F (815°C) para aquecer a pasta por igual», e que o carbono seja queimado antes de cerca de 650 °C (1200 °F). Acima de 816 °C (1500 °F), o forno pode subir mais depressa.

A inversão do quartzo é a mudança brusca de tamanho da sílica do barro a 573 °C (1063 °F): dilata na subida e contrai na descida. O programa Slow Bisque da L&L abranda ao passar por ela, entre 538 °C (1000 °F) e 593 °C (1100 °F). A Digitalfire achou isto «desnecessário nas cozeduras de chacota», e a Ceramics Monthly diz que importa sobretudo ao arrefecer peças densas. Abrandar custa pouco, por isso sugerimos que o faça nas peças grossas.

Pré-aquecimento: secar no forno

O pré-aquecimento consiste em manter o forno a uma temperatura baixa, com a tampa entreaberta ou o exaustor a funcionar, até a última humidade ter saído das peças. As fontes não concordam quanto à temperatura:

O nosso ponto de partida: suba devagar até não mais de cerca de 121 °C (250 °F) e mantenha esse patamar até um espelho junto à saída de ar deixar de embaciar. Para peças grossas ou húmidas, mantenha-o durante a noite.

O teste do espelho: segure um espelho à temperatura ambiente junto a um orifício de ventilação ou à fresta de uma tampa entreaberta. Se embaciar, ainda está a sair água; espere e volte a testar.

Curvas de cozedura do controlador

Um controlador é uma unidade eletrónica que coze o forno segundo uma curva de cozedura: uma lista de segmentos, cada um com uma velocidade de subida (a rampa), uma temperatura-alvo e um patamar opcional. Abaixo estão dois programas predefinidos dos controladores DynaTrol da L&L e Bartlett, e uma curva publicada pela Digitalfire. «A temperatura máxima» é a temperatura que o próprio controlador usa para o cone escolhido: para o cone 04 é 1052 °C (1926 °F) e para o cone 06, 993 °C (1819 °F).

Os tempos da L&L são «para os fornos vazios mais rápidos possíveis»; um forno carregado pode demorar até quatro vezes mais, e qualquer patamar que acrescente é trabalho térmico extra que os programas não preveem. A L&L aconselha o Slow Bisque, com um pré-aquecimento de 2–3 horas ou mais, para peças grandes ou húmidas, e desaconselha a cozedura rápida, que «pode causar defeitos como picadas, fissuras e queima incompleta da matéria orgânica».

A BQ1000 demora cerca de 7 horas e 44 minutos. O seu autor considera aceitável até 278 °C/h (500 °F/h) para peças finas e secas, e abranda o último passo para igualar a temperatura em toda a carga.

Os cones do controlador e a tabela da Orton

Os controladores da L&L e da Bartlett usam 1052 °C (1926 °F) para o cone 04 e 993 °C (1819 °F) para o cone 06, um pouco abaixo dos 1063 °C (1945 °F) e 998 °C (1828 °F) da Orton; coincidem no cone 6 e no cone 10. Os cones testemunho resolvem a diferença: se discordarem do controlador, acerte-o com a correção do cone (offset).

Num forno manual

Um forno manual segue o mesmo plano à mão: secar devagar com a tampa entreaberta e os óculos abertos, subir os reguladores de Baixo para Médio e depois para Alto, e deixar o kiln sitter terminar a cozedura. Os procedimentos publicados estão em «Fornos manuais em pormenor», abaixo.

Cozedura de vidrado

A cozedura de vidrado funde o vidrado em vidro sobre a chacota. A maioria dos principiantes coze vidrados de baixa temperatura aos cones 06–04 ou vidrados de média temperatura aos cones 5–6. Coza ao cone indicado nos rótulos da sua pasta e do seu vidrado, com um conjunto de cones à volta desse número. Para saber o que acontece dentro do vidrado quando funde, veja Vidrados desde os princípios básicos.

Enforna para uma cozedura de vidrado

• As peças vidradas não podem tocar umas nas outras nem nas paredes: deixe cerca de ½ polegada (13 mm).
• Deixe o pé sem vidrado (limpar o pé), ou ponha as peças de baixa temperatura sobre trempes, pequenos suportes com pontas. O grés e a porcelana não devem assentar em trempes, que se cravam nas peças a essas temperaturas; use protetor de placas de alta temperatura ou areia de sílica.
• Deixe pelo menos 1 polegada (25 mm) entre as bordas das placas e a parede ou o kiln sitter.

Curvas de cozedura do controlador

O Slow Glaze é a escolha mais segura para uso habitual, dado o aviso da L&L sobre a cozedura rápida. Se acrescentar um patamar de mais de 5–10 minutos à temperatura máxima, a L&L diz para baixar o alvo ou a correção do cone em conformidade, e nota que «Os patamares a altas temperaturas aceleram o desgaste das resistências e do termopar.»

Cone 6: descida e patamar

Os vidrados de média temperatura saem por vezes com picadas (pequenos furos na superfície) ou bolhas, deixadas pelo gás a borbulhar no vidrado fundido. Uma curva de descida e patamar coze até à temperatura máxima, arrefece depressa cerca de 56 °C (100 °F) e mantém-se aí num patamar. Nas palavras da Digitalfire, «Descer 100°F e manter um patamar dá ao vidrado fundido viscosidade suficiente para rebentar as bolhas, deixando-as ainda cicatrizar.»

A PLC6DS demora cerca de 9 horas e 36 minutos. Para vidrados mais fluidos, a Digitalfire desce, em vez disso, cerca de 111 °C (200 °F); descer demasiado «arrisca uma cristalização durante o patamar». A sua temperatura máxima de 1204 °C (2200 °F) está abaixo dos 1222 °C (2232 °F) da tabela para o cone 6; a Digitalfire relata que a maioria dos fornos chega ao cone 6 a cerca de 1204 °C (2200 °F). Verifique-o com um conjunto de cones no seu próprio forno.

Arrefecimento lento

O arrefecimento lento significa que o controlador arrefece o forno a uma velocidade definida, em vez de o deixar arrefecer livremente. A C6DHSC da Digitalfire é a PLC6DS seguida de um arrefecimento a 83 °C/h (150 °F/h) de 1148 °C (2100 °F) até 760 °C (1400 °F), e depois desliga. «Melhora o brilho e a qualidade da superfície» e ajuda os azuis de rutilo, mas o arrefecimento lento «pode aumentar o aspeto mate» (um vidrado mate ficou seco) e pode encurtar a vida dos relés do forno. A L&L também fornece um programa de arrefecimento lento para cone 6:

Os controladores da Skutt também oferecem um pré-aquecimento e uma opção de arrefecimento de um só passo.

Num forno manual

Um forno manual não consegue seguir estas curvas com exatidão, mas o plano é o mesmo: suave ao início, constante a meio e um final vigiado. A curva de vidrado de baixa temperatura da Bracker's está em «Fornos manuais em pormenor», abaixo; para cones mais quentes, acrescenta «uma média de 15–30 minutos por número de cone». Com um pirómetro, prática e um registo, pode imitar aproximadamente uma descida e patamar ou um arrefecimento lento baixando os reguladores à mão, como sugere a Digitalfire.

Fornos manuais em pormenor

Como funcionam os reguladores

Os fornos mais antigos (a L&L diz que sobretudo os fabricados antes de 1975) têm reguladores de quatro posições: Desligado, Baixo, Médio e Alto, sem nada pelo meio. Os fornos mais recentes usam reguladores de energia, marcados Desligado, depois 1 a 11, depois Alto nos fornos da L&L. Um regulador de energia não envia menos potência. Liga e desliga as resistências por completo num ciclo que se repete: em Baixo, diz a L&L, podem «estar ligadas algo como 7 segundos e desligadas 23 segundos, num ciclo de 30 segundos». Quanto mais alta a posição, mais tempo ficam ligadas, e em Alto estão sempre ligadas. Os números não são percentagens exatas, por isso aprenda a conhecer o seu forno com cones e registos.

O procedimento geral da L&L

O procedimento sugerido pela L&L para um forno com três reguladores, kiln sitter e sem exaustor:

As curvas da Bracker's

A Bracker's Good Earth Clays, um fornecedor de barro dos EUA, publica estas curvas para fornos manuais sem exaustor:

A Bracker's não diz a que cone da placa corresponde o cone do kiln sitter na chacota, por isso verifique com o seu próprio conjunto de cones. Com um exaustor por baixo do forno (downdraft), os passos são os mesmos, mas o exaustor funciona durante a cozedura e o arrefecimento, e a tampa fica fechada. A Bracker's sugere também escalonar: subir os reguladores um de cada vez, com cerca de 30 minutos de intervalo.

Quando fechar a tampa e tapar os óculos

O nosso ponto de partida: feche a tampa quando um espelho junto à fresta deixar de embaciar e, ao rubro escuro, tape todos os óculos menos o de cima, que fica aberto durante toda a cozedura.

Igualar a parte de cima e a de baixo

Se os seus conjuntos de cones mostrarem que a parte de baixo aquece menos do que a de cima, a Orton sugere começar com o regulador de baixo em Médio e os outros em Baixo, e depois passar primeiro o de baixo para Alto. Ou deixe o regulador de cima desligado até os outros chegarem a Médio, e depois suba o de cima uma posição atrás deles, mantendo-o em Médio cerca de uma hora depois de os outros passarem para Alto. As zonas com carga mais densa aquecem menos, e as cargas mais pesadas demoram mais.

Um ponto de partida para o seu forno

Se o seu forno veio sem instruções, a tabela abaixo é um ponto de partida que montámos a partir dos procedimentos publicados acima. Não é uma curva publicada. Calibre-a com cones testemunho e ajuste-a a partir dos seus registos; prolongue cada fase para cargas pesadas ou peças grossas.

Se o kiln sitter disparar antes de os cones da placa dobrarem, use um cone mais quente no kiln sitter da próxima vez, como aconselha a L&L.

Usar um pirómetro

Um pirómetro é um medidor de temperatura que lê um termopar, uma sonda de calor que atravessa a parede do forno. Mostra a rapidez com que o forno está a subir, para que possa escolher a coluna certa da tabela de cones. Mas lê junto à parede, não nas peças, e a leitura desvia-se com o tempo. A L&L nota que um termopar tipo K pode ficar errado em mais de 14 °C (25 °F) depois de repetidas cozeduras ao cone 6, «uma diferença maior do que um cone inteiro», enquanto um cone autossuportado varia no máximo 2 °C (4 °F). A Orton diz que os pirómetros precisam de ser recalibrados de vez em quando, e que os cones são a forma de os verificar.

Ventilação, espreitar e segurança

Ventilação

No início de uma cozedura, a argila e o vidrado libertam vapor de água e fumos, incluindo monóxido de carbono, e os vidrados também podem libertar fumos tóxicos mais tarde na cozedura. A L&L diz que ventilá-los é «essencial». Sem sistema de exaustão, isso significa ter a tampa entreaberta e os óculos de observação abertos nas fases iniciais, como nos procedimentos acima; abrandar o aquecimento durante este período também ajuda a queimar o carbono. Num forno sem exaustão, a Dawson, que fabricou o sitter, diz também para deixar aberto o óculo de cima durante toda a cozedura: a ventilação «reduzirá a deterioração das peças metálicas do forno e aumentará a vida útil do conjunto do tubo». Um exaustor por baixo do forno (downdraft) (um exaustor motorizado montado no forno) muda isto. Faz a ventilação, pelo que a Orton diz que a tampa e os óculos ficam fechados durante toda a cozedura, exceto para verificar os cones, e a L&L diz para deixar o exaustor ligado e tapar os óculos.

Para a ventilação da sala e para os detetores de monóxido de carbono, veja Mistura segura e ventilação e Não envenene a sua família.

Enquanto o forno está a cozer

• Espreite por um óculo apenas com óculos de soldadura com proteção IV e escala 3; os óculos de sol não bastam. A Skutt aconselha a rodar os tampões ao colocá-los para que não caiam.
• Não deixe o forno sem vigilância além do tempo de cozedura previsto; um sitter não é à prova de falhas.
• Nunca coza sobre ou perto de nada que arda, como um soalho de madeira ou uma alcatifa.
• Respeite as distâncias de segurança do seu manual. Os valores publicados vão de 12 polegadas (30 cm) a 3 pés (91 cm); onde o manual é omisso, 18 polegadas (46 cm) das paredes e 3 pés (91 cm) de qualquer coisa que arda é a escolha mais segura.
• Mantenha livre o espaço à volta do peso do sitter para que possa cair.
• Quando a cozedura terminar, desligue os interruptores e desligue também o disjuntor.

Arrefecimento e desenforna

O arrefecimento faz parte da cozedura. A L&L e a Orton aconselham: «Deixe o forno arrefecer naturalmente com a tampa fechada» e «Nunca deixe entrar ar frio num forno quente.» Abrir cedo demais «pode causar fissuras», e a sílica das peças contrai-se bruscamente ao arrefecer abaixo de 573 °C (1063 °F). Sem controlador, mantenha o forno fechado «até a temperatura descer bem abaixo do rubro (900°F / 482°C)», e durante pelo menos 8 horas. Nunca force o arrefecimento de um forno que ainda esteja ao rubro. Fissuras com arestas vivas nas peças cozidas são sinal de um arrefecimento demasiado rápido.

Quando abrir e desenfornar

A nossa sugestão: abra a tampa só abaixo de cerca de 93 °C (200 °F), e desenforne abaixo de cerca de 52 °C (125 °F), ou quando conseguir segurar as peças confortavelmente com as mãos nuas. As cargas de vidrado, densas e vítreas, pedem mais paciência do que as de chacota. Sem pirómetro, espere até o forno arrefecer por completo.

Leia os cones testemunho assim que abrir o forno, antes de mexer em alguma coisa, e anote o que vê enquanto o tem fresco na memória.

Depois da cozedura

Registar

Anote cada cozedura: a data, o forno, a carga, a curva ou os tempos dos reguladores, a leitura do temporizador, e como dobrou cada cone testemunho e o cone do kiln sitter, placa a placa. Guarde também os cones cozidos. A Orton nota que «Comparar os resultados das últimas 6 a 10 cozeduras mostra as mudanças graduais que vão ocorrendo no forno, como o envelhecimento das resistências.» Os registos de cozedura do Glazecalc podem guardar estes dados, com as colunas que escolher, como hora, temperatura, cone, rampa e patamar; os resultados dos vidrados podem ir para as suas notas.

Placas e protetor de placas

O protetor de placas protege as placas dos pingos de vidrado e permite soltar as peças cozidas. Aplique-o só na face de cima de cada placa e no fundo do forno, «com cerca da espessura de um postal». A boa prática da L&L são três demãos finas, com uma cozedura entre demãos, se possível. Muitos ceramistas também põem as peças com vidrados que escorrem sobre um disco de chacota, que apanha os pingos. É uma prática comum, embora não tenhamos encontrado nenhum conselho de um fabricante de fornos sobre isso.

Resistências

As resistências desgastam-se: forma-se uma camada de óxido, passa menos corrente e as cozeduras ficam mais lentas. Os patamares longos a alta temperatura desgastam mais depressa as resistências e o termopar. A Skutt aconselha uma cozedura de teste para um forno novo ou reparado, para que as resistências formem uma camada protetora de óxido. Siga as instruções do fabricante para testar e substituir as resistências.

Anéis e barras

A indústria britânica também usou outros dois indicadores de trabalho térmico. Os anéis Bullers são discos planos que se retraem na proporção do trabalho térmico e se medem com um calibre depois da cozedura. As barras Holdcroft, de 1898, abatem ao meio apoiadas em dois suportes, a ideia por trás da barra do kiln sitter. Não encontrámos nenhuma tabela que converta uns ou outras em números de cones Orton, por isso este guia usa cones Orton; tencionamos tratar os anéis e as barras numa versão futura.

Fontes

• Orton: Using Orton Pyrometric Cones (tabela de cones, ©2001)
• Orton: Cones and Firing, a practical guide to successful firings (©2019)
• Orton: Pyrometric cones FAQ
• Dawson: Kiln-Sitter Operating Manual, modelos LT-3 e 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