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“世界只有一把紫砂壶,它的名字叫宜兴。”短短一语,道出了宜兴的骄傲和自豪。宜兴紫砂不仅是中国的唯一、亦是世界的唯一。由于其原料为宜兴地区所特有的紫砂陶土,加上传承五百多年的手工制壶技艺,所以泡茶功能位于其他材质的各种茶具之首。其材质内部的双气孔结构,良好的通透性,使之具有去湿留香,确保茶香浓郁持久,隔夜不馊等等的优点。再加上五百多年来经数代艺人的努力,紫砂壶门类齐全,造型千姿百态、美轮美奂,或古朴大方、或庄重典雅、或温和柔美。使人们在品茶之余,尚能得到美的享受。一把紫砂壶的制成,需要经过采矿、配料、练泥、制壶、烧成等等多道工序。一把上佳的紫砂壶,不但需要选用优质的紫砂泥料,还需要精湛老到的制壶技艺,更需要精确合理的烧成技术。严格地说,烧成是紫砂生产的最后一道工序,也是最重要的一道工序。烧成错误,前面所有的努力一切枉费,正所谓成败在此一举。下面就紫砂壶的有关烧成,谈一点自己的看法,希望与大家一起探讨。
1 窑炉的选用
紫砂壶的烧成必须在窑炉中完成,故窑炉的选用非常重要。最早的紫砂烧成用的是龙窑,将紫砂制品与其它陶器配装,使用的燃料也是柴草、松枝之类,成品率较低。后来逐步有了倒焰窑、推板窑、隧道窑、梭式窑、电窑等等。燃料结构也得以改变,逐步从柴草发展到煤炭、继而又发展到重油、轻油、液化石油气、天然气,甚至使用电能。直至今日,窑炉及其控制技术越来越先进,燃料也越来越洁净,只要掌控得当,烧成几乎可以达到零缺陷。
选用何种窑炉,要根据实际情况而定。一般来说比较大的紫砂生产企业或者是专门从事对外烧成加工业务的,宜选用连续化生产的窑炉,如推板窑、小型隧道窑,燃料宜用天然气为好。如是一般性规模不大的对外加工则宜选用液化石油或天然气为能源的梭式窑(又叫抽屉窑),因为梭式窑为间歇性窑炉,其优点是可以任意改变烧成温度和烧成制度,机动性、灵活性很大。如仅是家庭作坊,且产品的档次较高,则可以选用小型电阻炉。电阻炉有箱式和井式两种,前者横开门,后者是上翻式开门,这两种型式的都可以,功率一般4~6千瓦即可。这种炉子占地不大,没有烟气排放,属环保型,并采用智能式温度仪表调控,更为简便、安全、可靠。但是电炉是靠电能转化为热能来工作的,电阻丝的热能传递是靠热辐射的形式,所以为确保炉内温度的均衡,设计或选用时应严格控制内膛长、宽、高三度尺寸。尺寸不宜过大,并且六面均应安置电阻丝。否则因电阻丝的热辐射强度不够,窑内中间部分产品烧成温度偏低而影响烧成质量。
2 紫砂壶在窑内的燃烧过程
(1)脱水阶段,是常温(室温)至200℃
在这段时间内主要是排除紫砂坯体中存在的机械水。应当缓慢升温,且保证温度均匀。100℃为水的沸点,当窑温达到此温时,坯体内的水份开始挥发,随着温度的逐渐升高,坯体内水份不断挥发而产生大量的水汽,需确保顺利逸出排空。并严格控制,升温需慢,否则如升温过快,则坯体表层快速脱水干燥,使表面结构收缩,阻碍坯体内层水汽向外顺利排出,内层水汽外排受阻必然膨胀产生坯体炸裂。因此为了有效而又安全地排除水份,除了缓慢均匀升温外,必须在炉温达到110 ℃时保温半小时,即30分时间内炉温始终控制在110℃,之后再逐渐缓慢平稳升到200℃。
(2)200~500℃是排除结晶水的阶段
300℃前是继续排除坯体内残余水份,300℃时坯体中机械水应当全部排尽,300℃以后是逐渐排除结晶水。所谓结晶水又叫结构水,它是结合化合物中的水分子,如陶瓷原料中高岭土(分子式为Al2O3·2SiO2·2H2O)中就有两个分子的结晶水。它与液态水(机械水)不同,必须在405~500℃才能分解出来。此时只需平稳升温即可。
(3)500~600℃是石英晶型转化阶段
紫砂泥料中含有大量的SiO2成份,SiO2有一特点,就是当加热至573℃时,其晶型发生变化,从β- SiO2转化为α- SiO2,其体积也相应增加0.84%。这个573 ℃为石英晶型转化温度,在紫砂的烧成中,这个过程也应格外小心。如处理不当也会引起产品开裂。这段时间的关键是确保窑内各处温度均匀,尽量减少温差,方能安全度过此转化期。
(4)600~1 170 ℃(普通紫砂泥烧成温度)为烧结阶段
一般的陶瓷产品都是施釉产品,为保证釉面光亮平整,必须在釉料玻化前将陶瓷坯体内的氧化分解反应全部结束,否则釉面会出现针孔或气泡等缺陷。紫砂是无釉产品,所以不必考虑这些问题,可以直接烧到烧结温度。升温速度要多快都行,前提是确保窑温均匀,但有一点,到达温度后,如是快速烧成的,须适当延长保温时间;慢升温的可以减少保温时间。保温的目的是将紫砂壶内外烧透,同时也是为了减少窑内温差,当确定上下温度相同时,可以停止加热,关闭烧嘴或电源。
(5)1 170~700℃为急冷阶段
当窑温达到设定温度并保温后,可以采取急冷的方法。此时制品处于熔融状态,急速冷却不会开裂。若有可能,1小时左右直接降至700℃。急冷不仅可以缩短总的烧成时间,提高窑炉的工作效率;更重要的是可以明显提高紫砂壶表面光泽,增加紫砂的美感。
(6)700~400℃为缓慢冷却阶段
这一阶段须缓慢冷却,特别是石英晶型转变点573℃左右,更需小心操作,此时制品中α- SiO2转化为β- SiO2,体积缩小0.84%,若有不慎亦能使产品惊裂报废,故需谨慎操作,小心控制。
(7)400~80℃为正常冷却
这一温度段中冷却不可能对产品产生负面影响。当窑温降至100℃以下便可出窑。
3 烧成中应当注意的几个问题
(1)热工仪表的选用
热工仪表是窑炉温度的测量和调节,从而保证烧成制度的工具。热工仪表包括:热电偶、数显表以及连接它们的补偿导线。紫砂窑炉一般烧成温度为1 050~1 250℃,所以应选用高温热电偶,即铂—铑铂热电偶,与之相应匹配的补偿导线应选用铜—铜镍材质。补偿导线相当于将热电偶延长,它的一端接热电偶,另一端接数显表。使用时,一是其材质不能搞错,二是正负极不得接错,否则测温错误,无法正确控制烧成。另一个关键问题是要修正数显表所示温度值,因为有时表示温度未必是窑内真正的温度值,这要根据环境温度(车间温度)而定。热电偶插入窑内的一端为热端,补偿导线接数显表的接头端为冷端。数显表的设计都是按冷端温度为0℃时设计的,也就是说,只有当室温为零度时,表显示的温度才是窑内实际温度。当冷端温度不等于零度时,表示温度不是实际窑温,只有对其修正后方是实际窑温。修正的办法是:在表显示的温度上加上冷端温度的0.6倍。例如:车间室温25℃情况下,数显表显示窑温为1 150℃,则实际窑温=1 150 + 0.6 × 25=1 165℃。即T实= T表 + 0.6 × T室。对于烧成范围比较宽的泥料,15℃超温也许只是温度偏高、火头老、紫砂色泽偏深;但对于烧成范围较窄的泥料则就产生气泡、报废,所以务请切记。
(2)装窑
这是烧成的前道工序,产品配装的要求是壶与壶之间、壶与上层棚板之间留有适当的空间,便于前期排湿时的水汽及后期的火焰或热辐射的畅通。装产品用的棚板必须平整,若变形严重须及时更换,以免壶底在烧成时亦随之变形。
(3)烧成气氛
所谓气氛是针对有火焰燃烧产生热能的窑炉而言的,电窑不在之列。凡是利用燃料燃烧产生热能的窑炉,均要考虑气氛问题。当一份燃料在窑炉中燃烧,送入的助燃空气刚好满足此燃料的燃烧。此刻既没有多余的燃料又没有多余的助燃空气,则此时的火焰为中性焰,气氛为中性气氛。如果是助燃空气的数量大于燃料的数量,则此时的气氛为氧化气氛,反之则为还原气氛。我们把助燃空气/燃料=A叫做空气过剩系数。紫砂壶是在氧化气氛中烧成的,即A>1的情况,但A值不能过大,如过大,则助燃空气过多,此时进入窑炉中的冷空气过多,直接影响窑内温度上升;另外这些多余的空气随烟气一起从烟道中排出时也要带走大量热量,这样就降低了总的燃烧温度,浪费燃料,显然是不可取。实践证明A=1.1~1.2时为最佳。为此我们在烧成操作时要密切注意窑内情况,随时调节燃料与空气的比例,做到既省能源又确保烧成质量。
(4)低温排湿
当坯体水份大量挥发,窑内会产生大量水汽,必须及时排出,否则有可能引起气蚀而影响壶坯表面光洁度,造成不必要的残次品。
(5)掌握好高温急冷的程序
急冷既可增加紫砂的光亮度,增强紫砂产品的外在美,又可缩短烧成周期而提高窑炉的工作效率。但操作必须严谨,随时确切掌握窑温变化,马虎不得。否则产品惊裂,得不偿失。
紫砂烧成是紫砂生产最后也最关键的一道工序,只要我们掌握窑炉的特性,熟悉紫砂烧成过程中各个阶段的变化,认真操作,紫砂壶的烧成应该不成问题。
1 窑炉的选用
紫砂壶的烧成必须在窑炉中完成,故窑炉的选用非常重要。最早的紫砂烧成用的是龙窑,将紫砂制品与其它陶器配装,使用的燃料也是柴草、松枝之类,成品率较低。后来逐步有了倒焰窑、推板窑、隧道窑、梭式窑、电窑等等。燃料结构也得以改变,逐步从柴草发展到煤炭、继而又发展到重油、轻油、液化石油气、天然气,甚至使用电能。直至今日,窑炉及其控制技术越来越先进,燃料也越来越洁净,只要掌控得当,烧成几乎可以达到零缺陷。
选用何种窑炉,要根据实际情况而定。一般来说比较大的紫砂生产企业或者是专门从事对外烧成加工业务的,宜选用连续化生产的窑炉,如推板窑、小型隧道窑,燃料宜用天然气为好。如是一般性规模不大的对外加工则宜选用液化石油或天然气为能源的梭式窑(又叫抽屉窑),因为梭式窑为间歇性窑炉,其优点是可以任意改变烧成温度和烧成制度,机动性、灵活性很大。如仅是家庭作坊,且产品的档次较高,则可以选用小型电阻炉。电阻炉有箱式和井式两种,前者横开门,后者是上翻式开门,这两种型式的都可以,功率一般4~6千瓦即可。这种炉子占地不大,没有烟气排放,属环保型,并采用智能式温度仪表调控,更为简便、安全、可靠。但是电炉是靠电能转化为热能来工作的,电阻丝的热能传递是靠热辐射的形式,所以为确保炉内温度的均衡,设计或选用时应严格控制内膛长、宽、高三度尺寸。尺寸不宜过大,并且六面均应安置电阻丝。否则因电阻丝的热辐射强度不够,窑内中间部分产品烧成温度偏低而影响烧成质量。
2 紫砂壶在窑内的燃烧过程
(1)脱水阶段,是常温(室温)至200℃
在这段时间内主要是排除紫砂坯体中存在的机械水。应当缓慢升温,且保证温度均匀。100℃为水的沸点,当窑温达到此温时,坯体内的水份开始挥发,随着温度的逐渐升高,坯体内水份不断挥发而产生大量的水汽,需确保顺利逸出排空。并严格控制,升温需慢,否则如升温过快,则坯体表层快速脱水干燥,使表面结构收缩,阻碍坯体内层水汽向外顺利排出,内层水汽外排受阻必然膨胀产生坯体炸裂。因此为了有效而又安全地排除水份,除了缓慢均匀升温外,必须在炉温达到110 ℃时保温半小时,即30分时间内炉温始终控制在110℃,之后再逐渐缓慢平稳升到200℃。
(2)200~500℃是排除结晶水的阶段
300℃前是继续排除坯体内残余水份,300℃时坯体中机械水应当全部排尽,300℃以后是逐渐排除结晶水。所谓结晶水又叫结构水,它是结合化合物中的水分子,如陶瓷原料中高岭土(分子式为Al2O3·2SiO2·2H2O)中就有两个分子的结晶水。它与液态水(机械水)不同,必须在405~500℃才能分解出来。此时只需平稳升温即可。
(3)500~600℃是石英晶型转化阶段
紫砂泥料中含有大量的SiO2成份,SiO2有一特点,就是当加热至573℃时,其晶型发生变化,从β- SiO2转化为α- SiO2,其体积也相应增加0.84%。这个573 ℃为石英晶型转化温度,在紫砂的烧成中,这个过程也应格外小心。如处理不当也会引起产品开裂。这段时间的关键是确保窑内各处温度均匀,尽量减少温差,方能安全度过此转化期。
(4)600~1 170 ℃(普通紫砂泥烧成温度)为烧结阶段
一般的陶瓷产品都是施釉产品,为保证釉面光亮平整,必须在釉料玻化前将陶瓷坯体内的氧化分解反应全部结束,否则釉面会出现针孔或气泡等缺陷。紫砂是无釉产品,所以不必考虑这些问题,可以直接烧到烧结温度。升温速度要多快都行,前提是确保窑温均匀,但有一点,到达温度后,如是快速烧成的,须适当延长保温时间;慢升温的可以减少保温时间。保温的目的是将紫砂壶内外烧透,同时也是为了减少窑内温差,当确定上下温度相同时,可以停止加热,关闭烧嘴或电源。
(5)1 170~700℃为急冷阶段
当窑温达到设定温度并保温后,可以采取急冷的方法。此时制品处于熔融状态,急速冷却不会开裂。若有可能,1小时左右直接降至700℃。急冷不仅可以缩短总的烧成时间,提高窑炉的工作效率;更重要的是可以明显提高紫砂壶表面光泽,增加紫砂的美感。
(6)700~400℃为缓慢冷却阶段
这一阶段须缓慢冷却,特别是石英晶型转变点573℃左右,更需小心操作,此时制品中α- SiO2转化为β- SiO2,体积缩小0.84%,若有不慎亦能使产品惊裂报废,故需谨慎操作,小心控制。
(7)400~80℃为正常冷却
这一温度段中冷却不可能对产品产生负面影响。当窑温降至100℃以下便可出窑。
3 烧成中应当注意的几个问题
(1)热工仪表的选用
热工仪表是窑炉温度的测量和调节,从而保证烧成制度的工具。热工仪表包括:热电偶、数显表以及连接它们的补偿导线。紫砂窑炉一般烧成温度为1 050~1 250℃,所以应选用高温热电偶,即铂—铑铂热电偶,与之相应匹配的补偿导线应选用铜—铜镍材质。补偿导线相当于将热电偶延长,它的一端接热电偶,另一端接数显表。使用时,一是其材质不能搞错,二是正负极不得接错,否则测温错误,无法正确控制烧成。另一个关键问题是要修正数显表所示温度值,因为有时表示温度未必是窑内真正的温度值,这要根据环境温度(车间温度)而定。热电偶插入窑内的一端为热端,补偿导线接数显表的接头端为冷端。数显表的设计都是按冷端温度为0℃时设计的,也就是说,只有当室温为零度时,表显示的温度才是窑内实际温度。当冷端温度不等于零度时,表示温度不是实际窑温,只有对其修正后方是实际窑温。修正的办法是:在表显示的温度上加上冷端温度的0.6倍。例如:车间室温25℃情况下,数显表显示窑温为1 150℃,则实际窑温=1 150 + 0.6 × 25=1 165℃。即T实= T表 + 0.6 × T室。对于烧成范围比较宽的泥料,15℃超温也许只是温度偏高、火头老、紫砂色泽偏深;但对于烧成范围较窄的泥料则就产生气泡、报废,所以务请切记。
(2)装窑
这是烧成的前道工序,产品配装的要求是壶与壶之间、壶与上层棚板之间留有适当的空间,便于前期排湿时的水汽及后期的火焰或热辐射的畅通。装产品用的棚板必须平整,若变形严重须及时更换,以免壶底在烧成时亦随之变形。
(3)烧成气氛
所谓气氛是针对有火焰燃烧产生热能的窑炉而言的,电窑不在之列。凡是利用燃料燃烧产生热能的窑炉,均要考虑气氛问题。当一份燃料在窑炉中燃烧,送入的助燃空气刚好满足此燃料的燃烧。此刻既没有多余的燃料又没有多余的助燃空气,则此时的火焰为中性焰,气氛为中性气氛。如果是助燃空气的数量大于燃料的数量,则此时的气氛为氧化气氛,反之则为还原气氛。我们把助燃空气/燃料=A叫做空气过剩系数。紫砂壶是在氧化气氛中烧成的,即A>1的情况,但A值不能过大,如过大,则助燃空气过多,此时进入窑炉中的冷空气过多,直接影响窑内温度上升;另外这些多余的空气随烟气一起从烟道中排出时也要带走大量热量,这样就降低了总的燃烧温度,浪费燃料,显然是不可取。实践证明A=1.1~1.2时为最佳。为此我们在烧成操作时要密切注意窑内情况,随时调节燃料与空气的比例,做到既省能源又确保烧成质量。
(4)低温排湿
当坯体水份大量挥发,窑内会产生大量水汽,必须及时排出,否则有可能引起气蚀而影响壶坯表面光洁度,造成不必要的残次品。
(5)掌握好高温急冷的程序
急冷既可增加紫砂的光亮度,增强紫砂产品的外在美,又可缩短烧成周期而提高窑炉的工作效率。但操作必须严谨,随时确切掌握窑温变化,马虎不得。否则产品惊裂,得不偿失。
紫砂烧成是紫砂生产最后也最关键的一道工序,只要我们掌握窑炉的特性,熟悉紫砂烧成过程中各个阶段的变化,认真操作,紫砂壶的烧成应该不成问题。