Jaká teplota je nutná pro vypalování keramiky?

Taková různá tepelná zařízení jsou zde uvedena za účelem hlubšího porozumění funkcím prvků pece.

Kamera je pracovat prostor, kde jsou umístěny výrobky a police se stojany, musí být odečten od celkového objemu „od stěny ke stěně“ objem potřebný pro ohřívače. A výpočet užitečného zatížení komory musí být proveden s přihlédnutím k tloušťce polic.

Příklad. Užitná šířka, hloubka a výška komory je 40 cm K dispozici je ohnivzdorný talíř 39×39 cm, tloušťka 2 cm a čtyři 7×7 cm stojany, výška 18 cm Kolik hrnců o průměru 18 cm a výšce 16 cm lze dát do trouby? Odpověď: pokud bez police – 4 ks, a pokud s policí – 6 ks. (ne 8; viz obrázek).

Pokračujeme v příkladu a položme si otázku: co je vlastně výnosnější – střílet 4 hrnce najednou nebo 6? Odpověď spočívá v analýze množství tepla potřebného k zahřátí dodatečné hmoty munice. Pokud hrnec váží 300 gramů a sporák a stojany váží 5 kilogramů. Téměř všechno teplo bude využito na ohřev ohniště! A troubě bude trvat déle, než se ochladí. Může se stát, že při vypalování šesti hrnců lze provést dva vypalování po 4 hrncích.

Ve skutečnosti se nezahřívají jen hrnce a zásoby ohně, ale také stěny trouby. V ohni je to pevná hmota země. Je těžké ji zahřát a také je obtížné ji zchladit. Moderní pec musí obsahovat žáruvzdorné materiály s nízká tepelná kapacita, nízká tepelná vodivost a vysoký požární odolnost. Vakuově tvarovaný vláknitý materiál ShVP-350 se dobře hodí pro stavbu pecí s provozní teplotou 1200 o C. Je-li celá pec vyrobena z těžkých šamotových cihel, bude vyžadovat enormní dobu ohřevu a chlazení a tím i energii spotřeba. Taková těžká „zvedací“ kamna vám neumožní implementovat vysokorychlostní režimy vytápění, pokud je k něčemu potřebujete. Můžete však zvýšit výkon ohřívačů.

Elektrické ohřívače se dodávají v drátěných a keramických typech. Drát je vyroben z nichromu (drahý, maximální teplota je 1100 o C, ale po práci zůstává pružný) nebo ze slitin železa. Ty se často nazývají „fechral“ a importované analogy se nazývají „kanthal“; domácí značky mají přesný název – X23YU5T nebo X27YU5T. Fechral pracuje do 1200 – 1350 o C v závislosti na průměru drátu. Po prvním zahřátí nenávratně zkřehne topidlo, které na jednom místě vyhořelo, nelze opravit kroucením!

Mezi keramické ohřívače patří karbid křemíku, známý také jako silit, nebo karborundové tyče: provozní teplota až 1400 o C. V posledních 10 letech se objevily drahé lanthan-chromitové ohřívače s provozními teplotami až 1700 o C, které mají velmi vysokou životnost při stejných 1300-1400 o C (pokud to nerozbiješ při instalaci těžkých kamen :-)). O tom, jak vypočítat elektrické ohřívače, si přečtěte jinde. Zde doporučujeme vyhledat pomoc u specializovaných firem.

Je-li ohřev prováděn plynovými hořáky, lze v prostoru pece dosáhnout libovolné teploty až 1700 o C a při použití vzduchu obohaceného kyslíkem až 2000 o C. Plynové pece (a jiná paliva) jsou dobré, protože umožňují pálení nejen v oxidačním, ale i v neutrálním a redukčním prostředí. Stupeň „rekuperace“ je regulován změnou poměru plyn/vzduch v moderních plynových pecích, což se děje automaticky. Kamna na dřevo se bohužel hůře automatizují, ale jsou nenáročná na výrobu, levná obsluha, nevyžadují schválení plynárenského inspektorátu a snadno produkují 1200 oC.

Čím výkonnější topidla, tím rychlejší ohřev dokážou zajistit. A o to opatrněji s nimi musíte pracovat. Představte si, co se v prvních pěti minutách stane s hrnci, pokud jedna z nich bude obrácena k okamžitě horké stěně s topnými tělesy a druhá k studenému sousednímu hrnci. Nejjednodušší způsob, jak dosáhnout hladkého ohřevu (nebo spíše rovnoměrného v celé komoře), je použití tyristorových pohonných jednotek. Výstupní výkon v nich je regulován podle principu „více proudu“ – „méně proudu“ a nikoli podle principu „zapnuto“ – „vypnuto“. Pokud máte k dispozici pouze poslední způsob regulace, nastavte nízké teploty na prvním stupni (nejprve 100 o C, po půl hodině – 200 o C, po hodině – 300 o C, a teprve potom – konečná teplota ). A pokud trouba nemá ovládací zařízení vůbec, neopouštějte ji a každých pět minut přepněte vypínač (To není vtip!).

Při pojmenovávání různých teplot jsme stále nespecifikovali, o čem mluvíme – o teplotě na topení? na produktu? na termočlánku? Pokud je v peci instalován termočlánek, pak k němu připojené zařízení bude přirozeně ukazovat teplotu hrotu termočlánku. Z různých důvodů, o kterých bylo napsáno množství odborné literatury, tato teplota pouze přibližně odráží tepelnou situaci v peci. Během procesu ohřevu jsou ohřívače vždy teplejší a produkty jsou vždy chladnější než termočlánek. Termočlánek ukazuje teplotu v určitém místě v komoře, ale co se děje na jiných místech, není známo. Nicméně termočlánek produkuje elektrický signál, který je srozumitelný pro elektronická zařízení, včetně automatického řízení výkonu. Z tohoto pohledu je nenahraditelná. Dlouhodobá praxe obsluhy pece poskytuje informace o tom, kde v komoře je tepleji a kde chladněji. Dříve nebo později si zvykneme na zvyky tohoto zařízení. Ale již dlouhou dobu (od konce 19. století) je znám jiný způsob určení okamžiku dosažení požadovaného palebného bodu. Tohle je střelba Segerovým kuželem.

Výpal je považován za dokončený na daném kuželu, pokud se kužel, který se během procesu vypalování deformuje, dotkne stojanu, na kterém je instalován. Kužel je vyroben z hmot, jejichž chování je podobné chování vypalovaného materiálu. Pokud se v praxi zjistí, že nejlepšího výsledku je dosaženo při střelbě na kužel, řekněme 114, pak by veškeré střelby měly být prováděny na tomto kuželu, aniž by se věnovala zvláštní pozornost odečtu termočlánku. A není potřeba žádný termočlánek! Použití kuželů je v umělecké keramice na Západě extrémně běžné. A to není náhoda.

Oheň je živel, který dal vzniknout keramice a její výroba končí ohněm.
V keramice pojem „výpal“ v širokém slova smyslu znamená jakýkoli výpal: předběžný (odpadový nebo sušenkový), povýpal (druhý nebo litý), jednorázový nebo dekorativní výpal.

Při sešrotování se výrobky zahřívají na 800-850°C pouze za jediným účelem – aby při dalším polití glazurou nepopraskaly. Druhý výpal – litý – je vyšší: na keramiku – 900-950°C. V tomto případě se střep nakonec slinuje a glazura se taví. Glazura se používá v keramice, aby výrobek nevytékal a bylo možné na lazuru nanést design speciálními barvami. Podglazurní barvy se velmi snadno připravují. Berou barviva připravená na kovovém podkladu a melou je s glycerinem nebo se starým kvašeným pivem. Za sucha se používají jako vodové barvy, nanášejí se na mokrou (nevypálenou) polevu.

Hořící – nejen technologický postup, ale také silné umělecké médium. Řízením ohně může keramik dosáhnout vzhledu textur, jemných přechodů v barvě střepu a glazur. Proto, i přes vysoké úspěchy moderního pecního průmyslu, mnoho hrnčířů raději pracuje s živým ohněm a studuje primitivní výpaly – polní pece, zemní pece, kapslové pece a mnoho dalšího.

Výrobky byly v kovárně vypáleny jednou. Po vypálení, aby nepropouštěly vodu, byly pomazány sádlem a vypáleny v ruské peci. Objem kováren se měnil: od 0,1 do 500 m3. Na kameninu a porcelán se stavěly dvoupatrové pece využívající teplo výfukových plynů.

Nejstarší a nejjednodušší kovárna je tzv. patrová. Jednalo se o jámu, do které se dávala vysušená keramika, byly pokryty ochrannou vrstvou, například odpadní produkty po vypálení a palivo – sláma, palivové dříví, dále rašelina nebo i uhlí. To vše bylo zapáleno zespodu. Po vyhoření paliva a vychladnutí pece bylo vše rozebráno a vsázka roztříděna.

Na Rusi vypalovali hrnčíři své výrobky buď v peci nebo v kovárně. V létě bylo příliš horko na práci v dílně při výpalu v peci; kromě toho je kovárna bezpečnější z hlediska požáru. Ale jeho design neosvobodil hrnčíře od potřeby mít kamna, která byla nutná pro sušení výrobků.

Hrnčířskou pec instaloval většinou sám mistr. Postavil ho do dvou cihel, aby se zvenku tak nerozžhavil; Instaloval jsem to přímo z pevniny a vypadalo to jako obyčejná ruská kamna, vytápěná na černo – bez komína. Ale měla také určité rozdíly. Po stranách čela, o něco výše, byly uspořádány dva průduchy pro výstup kouře; topeniště bylo instalováno podél kamen ve dvou řadách s cihlami kladenými na okraj, které tvořily na topeništi jakoby tři drážky, jejichž otvory vyčnívaly do topeniště. K vypalování bylo přes tyto cihly položeno 15 jeden a půl arshinových polen a na ně bylo umístěno 100-200 středně velkých nádob určených k vypalování. Hrnčíř zapálil pec a do drážek vkládal tenká vysušená polena. Od nich se vznítily příčné bloky, nádobí se rozžhavilo a po několika hodinách již mělo vzhled průhledného do běla rozžhaveného železa. Kouř a plameny vycházely čelem a průduchy přímo do dílny a odtud speciálním dřevěným potrubím – digestoří – na ulici. Oheň obvykle trval čtyři až pět hodin a celou tu dobu hrnčíř pravidelně přikládal nová polena a pokaždé zakrýval otvory drážek, které fungovaly jako dmychadla, cihlami. V této době se dílna tak rozžhavila a ztěžkla, že se prostě nedalo stát v plné výšce. Nahoře se hromadil kouř a teplo a hrnčíř byl nucen dřepnout si na podlahu před kamny a sledovat topeniště. V dílně se vždy skladovala voda pro případ požáru. Požáry většinou vznikaly, protože se vznítil podpal, který se sušil na kamnech, i když byl přikryt plátem železa.

Kovárna byla vyrobena pod širým nebem, obvykle na straně hory, 70-100 kroků od budov. Byla to kulatá jáma, nahoře se mírně zužující, 1,5–2 aršíny hluboká, s průměrem dole 2–2,5 aršínů. Jáma byla vyzděna cihlami a na dně byly díry. Tepelné trubky vedly pod topeništěm, vycházely z topeniště, které nebylo umístěno pod jámou, ale poněkud do strany a svým otvorem se otevíralo do prostoru vyčištěného ve svahu pod otvorem pece.

Při vkládání nádobí do pece do ní mistr skočil a nádobí opatrně položil tak, aby nezakrývalo otvory v ohništi, které chránilo nádobí před přímým stykem s plamenem; otvory byly ohrazeny střepy rozbitého nádobí. Vršek nádobí byl rovněž pokryt vrstvou rozbitých střepů. Výpal v kovárně trval 7-8 hodin a celou tu dobu se do topeniště přidávalo dříví.

Po vypálení jak v kovárně, tak v peci se misky chladily 12-14 hodin. Nádobí vyjímali rukama nebo pákou, pokud bylo ještě horké. Vyjmuté nádobí bylo ihned umístěno na vozík a pečlivě zasypáno senem.

Teoreticky se v závislosti na prostředí, ve kterém dochází k výpalu, dělí na oxidační a redukční. Oxidační vypalování je pravidelné vypalování, při kterém vzniká obyčejné červené nebo bílé (v závislosti na vlastnostech hlíny) nádobí. Při restaurátorském výpalu při teplotě 900°C jsou všechna ústí pece zakryta a výrobky chřadnou bez přístupu kyslíku, keramika se stává břidlicovou a černou. Taková keramika se dříve nazývala dušená, uzená, černě leštěná a výrobky z takové keramiky se lidově nazývaly sinyushki.

My v artelu jsme začali oživovat černě leštěnou keramiku. Známý od pradávna a kdysi mezi lidmi velmi oblíbený, dnes v Rusku téměř úplně vymizel a k nám se dostává v podobě jednotlivých produktů z Ukrajiny a Gruzie, kde se jeho výroba zázračně zachovala.

Dříve byl tento proces doprovázen velkou emisí kouře a mohl být samozřejmě prováděn pouze pod širým nebem a ve venkovských podmínkách. Je extrémně obtížné to zopakovat v dílně, a to i při použití nejmodernější ventilace. Proto je dnes výroba černě leštěné keramiky sporadická. Po čtyřech letech práce jsme dosáhli požadovaného efektu v elektrické troubě téměř za pokojových podmínek.

Keramika černě leštěná keramika má značné výhody oproti lité keramice obecně a lité keramice vyrobené litím zvláště. Jeho výroba nevyžaduje druhý výpal, což znamená, že spotřeba energie a čas na jeho výrobu jsou poloviční. Navíc není potřeba glazura, což je téměř třetina ceny výrobku. Navíc se prudce zvyšuje pevnost a klesá slinovací teplota střepu. Černě leštěná keramika má také estetické výhody: nyní je vnímána jako tradiční i ultramoderní.

Při vypalování keramiky je velmi důležité správné nastavení – správné umístění výrobků do pece. Při provádění této operace si musíte pamatovat, že s rostoucí teplotou výrobky poněkud ztrácejí svou pevnost a nadměrné zatížení na ně může vést k deformaci. To znamená, že nemůžete na sebe naskládat více než tři produkty. Při zahřátí na 600 °C se mírně roztahují, takže byste je neměli umisťovat blízko sebe: protože se nemohou roztáhnout, některé mohou prasknout. Je důležité zvolit správný režim ohřevu pece, protože chyby pálení nelze opravit. Naši předkové měli obrovské zkušenosti a režim hoření nastavili tradičně v závislosti na intenzitě kouře vycházejícího z komína, na množství, kvalitě a druhu palivového dřeva a na pořadí jeho hoření. Teplota byla určena barvou horkého střepu. Všechny tyto dovednosti k vám přijdou, ale chce to čas a trpělivost.

Moderní věda prostudovala proces vypalování keramiky dostatečně podrobně. Existují různé metody pro stanovení optimálního režimu, ale jsou použitelné pouze pro výpal v elektrických pecích. Myslím si však, že některé výdobytky vědy nebudou překážet tomu, aby hrnčíř vypaloval své výrobky v kovárně. K tomu je potřeba vědět, že k bílému žáru střepu dochází při teplotě blízké 1000°C při teplotách od 160 do 380°C střep ztrácí fyzikálně vázanou vodu, a proto dochází k výraznému smrštění. Závěr z toho je velmi jednoduchý: ohřev v tomto rozsahu by měl být pomalý. Při vypalování od 300 do 600°C se výrobky mírně zvětšují a při 573°C dochází ve střepu k rekrystalizaci, a proto je při této teplotě nutné držet 40-50 minut, jinak dojde k překrystalování. neproběhne úplně a ve střepu se vyvinou mikrotrhliny. A konečně: při teplotě 850°C dochází k velkému smrštění, které charakterizuje začátek slinování, takže poslední fáze výpalu by měla probíhat pomalu. Je jasné, jak to všechno udělat v elektrické troubě. A co v kovárně? Naši předkové to věděli. Výmluvným potvrzením toho jsou exponáty historického muzea. Budete se muset spolehnout na vlastní zkušenosti, zde vám pomůže vaše intuice a paměť předků.

Po dosažení maximální teploty, přivedení hrnce na bílý žár, by měla trouba vychladnout. V žádném případě neotevírejte, dokud teplota neklesne alespoň na 200°C. Náhlé ochlazení střepu na vzduchu může vést k prasklinám.

Nastal dlouho očekávaný okamžik otevření trouby. Na tohle se nedá zvyknout. Ještě teď, když o tom píšu, moje srdce bije, jako by ho vystřelili poprvé. A pokaždé, když vezmete a dlouho držíte v rukou ještě teplý hrnec, misku, misku nebo štěně a zvednete je, nadhodíte je jako dítě, z tváře vám nezmizí laskavý úsměv.

Na závěr chci říci, že od doby, kdy náš předek omylem vypálil kus hlíny, uplynulo více než jedno tisíciletí, ale princip výroby keramiky se zatím nezměnil – hlína se smíchá s vodou, suší a vypaluje. A vždy to tak bude. Vždy budou lidé, kteří i přes výdobytky vědy sáhnou po prastarých technologiích a objeví zkušenosti svých předků.

Alexandr Poverin.

„Lidové umění“, č. 2, 2000.