Atmosfera pieca podczas wypału ceramiki

Atmosfera pieca (wypału) – uwagi wstępne

Atmosfera pieca podczas wypału ma dość istotne znaczenie. Artykuł powstał w celu wyjaśnienia pewnych zagadnień związanych z procesem wypału ceramiki. Po co? By pokazać jeszcze jeden czynnik zmienności w procesie ceramicznym. Dlaczego to takie ważne? Ponieważ aby osiągnąć powtarzalne efekty procesu wytworzenia produktu ceramicznego trzeba powtórzyć dokładnie warunki wcześniejszego, udanego cyklu w całości. Co to znaczy? To oznacza dokładnie, że aby proces szkliwienia i wypału przebiegał podobnie potrzebne są, ogólnie mówiąc, trzy czynniki:

– podobna receptura szkliwa ( to zupełnie odrębny temat )

– zbliżone warunki panujące podczas wypału ( atmosfera pieca )

– powtórzony dokładnie cykl wypału ( czas i dynamika, o tym w następnym odcinku 🙂 )

Jeśli mowa o recepturze szkliwa sprawa jest prosta, choć nie trywialna. Została omówiona w innym miejscu i temat szkliw będzie kontynuowany. W tym miejscu zajmował się będę pozostałymi czynnikami. Wynika to z faktu, że wzajemnie są ze sobą powiązane. Powiązanie wynika jednak z tego, że są elementami tego samego procesu. Są jednak od siebie niezależne.

Atmosfera pieca ( podczas wypału )

Większość z nas słyszała o tak zwanych wypałach „redukcyjnych”. Szkliwa przybierają inny kolor. Przykłady to:

Technika Raku,

Pit Firing ( można by nazwać go po polsku wypałem „w ognisku”, „w popiele”,

Saggar ( w skrócie: wypał redukcyjny w trocinach w specjalnym naczyniu, lub podobny)

ale też i inne, oraz ich niezliczone modyfikacje.

Techniki „tlenowe”, czasem zwane oksydacyjnymi to w pewnych warunkach „zwykłe” wypały w piecach elektrycznych i w większość wypałów gazowych.

Wypały „neutralne” – W zasadzie to co znamy z codziennej praktyki.

Wypał redukcyjny

Atmosfera pieca przy braku lub ograniczonym dostępie tlenu. Często robiony „na oko” wypał redukcyjny to wszak taki, podczas którego „zabieramy” tlen z pieca. Zabieramy w sensie dodatku, który powoduje wypalanie się tlenu z powietrza z wytworzeniem CO2 – dwutlenku węgla ( prawidłowa nazwa: tlenku węgla IV lub ditlenku węgla 🙂 ). Przy okazji moja uwagą. Jeśli się nie obrazicie będę używał „przenośni” lub nazw tradycyjnych, pod którymi związki są większości znane ponieważ spotkałem się już z zarzutami „ niedokładności ” lub „ nieprawidłowego” użycia pojęć 🙂 . Ale wymieniane substancje i ich stany skupienia naprawdę są tutaj drugorzędne 🙂 . Wracając do sprawy. Ten tlen zabierany jest, przez substancje zawierające węgiel: wióry, trociny, papier. Te substancje podczas spalania wiążą tlen „zamieniając” go w dwutlenek węgla. Stąd redukcja.

Wypał neutralny

Atmosfera pieca 'neutralna’. Ładujemy wsad do pieca. Postępujemy zgodnie z instrukcją. W niskich temperaturach otwieramy nawietrznik. W wysokich go zamykamy. Robimy, po prostu to co do tej pory.

Wypał oksydacyjny

Atmosfera pieca tlenowa Jak wyżej, Z tą jednak różnicą, że wlot powietrza ( nawiewnik) jest zawsze otwarty. Chodzi o to aby podczas całego procesu wypału do pieca dostawał się „świeży” tlen z powietrzem. Ta mieszania gazów i zużytego powietrza, która jest w piecu, na zasadzie różnicy temperatur usuwana jest z pieca automatycznie. Powietrze gorące jest lekkie więc samo uchodzi z pieca zaciągając w to miejsce nowe powietrze z naturalną zawartością tlenu.

Jak się do tego zabrać (profesjonalnie)?

Niestety aby właściwa atmosfera pieca mogła zostać osiągnięta  profesjonalnie konieczna jest tak zwana sonda tlenowa. Specjalna sonda pracująca w warunkach wysokich temperatur. To pozwala nam śledzić proces zachodzący w piecu. Na podstawie odczytów sondy możemy korygować warunki przez chwilowe zamykanie lub otwieranie nawiewu. Aby wszystko jeszcze bardziej skomplikować ten sam odczyt parametru z sondy, w różnych temperaturach oznaczać może, iż wypał jest redukcyjny, neutralny lub oksydacyjny. Po prostu odczyt sondy tlenowej ( stan atmosfery w piecu ) jest silnie powiązany z wysokością temperatury.

atmosfera w piecu

Do określania rodzaju atmosfery pieca służą odpowiednie tabele (powyżej) a po pewnym czasie własne
doświadczenie 🙂 . Jak taka sonda wygląda? Jakoś tak podobnie:

sonda tlenowa

o sondzie tlenowej można poczytać tutaj . Ile kosztuje? Nawet proszę nie pytać! Dużo ! Czy ja zachęcam do zakupu takiej sondy? Na początku, przy wypałach niekomercyjnych, dla tych co nie chcą eksperymentować… zdecydowanie nie. Wystarczą zabawy z nawietrznikiem ew. dodatki substancji zawierających węgiel dla wypałów redukcyjnych.

„Problem” redukcji w piecach elektrycznych.

Pozostaje jeszcze jeden problem (w zasadzie wynikający z nieznajomości chemii). Ci, którzy używają pieców gazowych mają z tym mniejszy problem. Otóż większość ludzi zadaje sobie pytanie czy przeprowadzanie redukcji w piecach elektrycznych nie uszkodzi czegoś ( głównie grzałek, spiral ) i nie zapaskudzi pieca. Odpowiedź jest taka. Po pierwsze spirale, grzałki ulegają zużyciu w procesie utleniania a nie redukcji. Z drugiej strony podczas redukcji na spiralach tworzy się tzw. zendra ponieważ nie ma możliwości pozbycia się całości tlenu i atmosfera pieca wpływa na tworzenie się zgorzeliny. Ta niestety potrafi zanieczyszczać szkliwione powierzchnie podczas kolejnego wypału. Po drugie – ten węgiel ( w postaci różnych wiórów, trocin) , który dodamy podczas procesu redukcji ulegnie spaleniu i zamianie w dwutlenek węgla. Trzecie – w temperaturze pewnie ok 850 oC po węglu nie powinno nam zostać ani śladu ( chyba, że zastosujemy koks – ale o to nikogo nie podejrzewam 🙂 ). Lekko okopcone mogą być otwory wylotowe pieca. Co jest ważne! Podczas procesu redukcji musi być zachowana wyjątkowo dobra wentylacja pomieszczenia ( „trochę” dymu powstanie w niższych temperaturach. Ale temu może zapobiec komin ( wyciąg ) odprowadzający spaliny z pieca. Ja, w każdym razie, wielokrotnie robiłem takie próby. Spiralom nic się nie stało. Znam ceramików, którzy taki proces przeprowadzali w swoim piecu (elektrycznym) wielokrotnie i trwałość grzałek nie zmniejszyła się. Jednak żadnej gwarancji nie udzielam, gdyż wszystko zależy od tego jak ktoś to zrobi a na to nie mam wpływu 🙂 . Na wszelki wypadek zalecam zacząć od niegroźnego eksperymentu z małą ilością np. trocin.

Na koniec

Jeśli chodzi o ostatni element cykl wypału ( czas i dynamika ) czyli charakterystyczne krzywe wypału  niestety ( na szczęście? ) będą w następnym artykule. To istotny i nieodłączny element wypału w gdy atmosfera pieca jest różna . W przypadku wypałów redukcyjnych ważny jest również proces stygnięcia pieca. Dlatego wiedzy jest trochę. A zanudzanie czytelnika to ostatnia rzecz, którą bym chciał zrobić…

proces wypału ceramiki

Spis treści :