陶艺窑炉有哪几个部分?丨陶艺窑炉怎么选①(陶瓷窑炉窑具的特点)陶瓷窑炉有哪几种,
窑炉是所有陶艺爱好者和创作者都必须要的东西,其它所有的工具和机器都不用也可以空手捏出一件作品,但只要这件作品还没烧,它就只是泥巴雕塑而不是陶瓷。 说到窑炉,很多陶艺家都有自己烧窑的心得和独家技巧,但真正在选择窑炉的时候依然心里不太踏实,网上一搜有各种各样的窑炉,都说自己的好,一看价格从两三千到二三十万都有。最后买回来了好像也都能烧,但是差在哪里好在哪里却是一头雾水。那今天我们就来说说窑炉里面的细节,聊聊几个窑炉的品牌和他们的产品。
(本文是这个系列的第一篇,这个系列总共两篇,会在明天连续更新。)
一、民用陶艺窑炉是哪几个部分组成的 民用陶艺窑炉以电窑和煤气窑为主,其中还有衍生出来的电柴窑、电碳窑、电气窑、气柴窑等等;以温度来区分有烤花素烧窑(900度)、中温窑(1280度)、高温窑(1350度)和特高温窑(1600度)。别看民用陶艺窑炉有这么多种的分类,其实拆开来都是以四个部分组成的:1.金属外框
2.保温隔热材料
3.加热升温材料
4.温度控制和测量系统
我们来一个个简单介绍一下它们。1.金属外框 窑炉因为内部会达到至少800度的高温,所以外观几乎都是使用金属材质的,除了金属外壳之外个别品牌的个别窑炉会在外观使用小部分的钢化玻璃做装饰,那也仅仅只是为了好看,主要外观材料依然是金属。 最常见的外观钣金材料有三种:普通铁皮、镀锌板、不锈钢板。这些板材经过切割、折弯、冲孔、激光雕刻、焊接等步骤,再与不同粗细的方管或者是角钢焊接或是使用螺丝固定组装起来,最后经过喷漆或者烤漆等表面处理,就做成了陶艺窑炉的外框。 这其中有不同材料本身价格的差别,有材料厚度的差别,有市场钢铁价格波动的差别,有外观设计好看程度的差别,有工业设计生产流程是否足够简便的差别、有人工成本和工厂场地成本的差别。以上是最主要的差别所在,除了以上这些,也有许多其它细微的影响因素存在,这所有的原因加在一起最终影响了一个窑炉外框的成本和样貌。 在我个人看来,窑炉这件商品作为一个主要价值即为使用价值,而不存在过多社交价值、收藏价值、攀比价值的东西,外观倒可以放到其次了,最重要的是以下三点:①板材要足够厚:结实有分量,②烤漆或是防锈做的足够好:耐用不生锈,③生产工艺和流程要足够准确和简单:保证良品率降低无用的成本。 如果能够做到以上三点的话,从外观框架来说就是一款不错的窑炉,最后依照售价再考虑是否在外观设计上多增加一些成本,就是锦上添花的事情了。2.保温隔热材料 保温隔热材料指的就是窑炉外框内的那一层或是几层耐火材料,用来把热量保存和隔绝在窑内用的。像这样的材料有许多种:①耐火砖(包括各种莫来石砖、重质砖等等)
②耐火棉(包括各种软性的石棉布石棉毯)③耐火板(包括各种纤维板、刚玉板、碳化硅耐火材料等)④耐火泥(包括各种配方的耐火泥和耐火胶)
以上的耐火材料选择一种或是几种,通过不同的组装、砌筑、黏贴的方式,可以组成不同保温需求的耐火隔热层。其中每一种材料根据铝和硅的含量不同所能耐受的温度不同,又因为生产的配方和工艺不同有好坏之分,相互组合就衍生出了各种标号,标号越高的耐火材料当然就能耐越高的温越不容易损坏但同时价格也就越高。这其中的关键点不在于一定要用多好多高级的耐火材料,而是根据需求和预算选择最合适的能够长久使用的材料。(莫来石耐火砖)(纤维耐火棉) 每一种保温材料都有优点和缺点,有的硬度高密度大,结实耐用但自身会吸热和导热,非常不节能;有些质量轻保温隔热性好又节能,但容易出现磕碰伤不耐用;还有一些价格低各种性能也好还是软性材料不会出现磕碰伤,但是烧久了容易掉渣出现粉尘,这些粉尘落在作品上产生瑕疵还是小事,吸到肺里影响健康可就是大事了。 凡此种种,做窑的人应该都能够了解并且可以和用户讲得清楚,甚至做窑的人自己应该非常善于烧窑。同时还要拥有最基本的道德底线,哪怕生意不做了也不能以次充好。毕竟整个窑炉里保温和耐火材料是体积最大、成本可能是最高、对于安全性影响最大的部分了。3.加热升温材料 加热升温材料我们要分成两个部分来说,一部分是以电力作为主要升温手段的升温材料比如电炉丝、硅碳棒、硅钼棒等等,另一部分是以煤气、木炭、柴火等可燃燃料为主要升温手段的升温材料比如火嘴、加热装置、以及窑炉结构设计上的燃烧室等等。 我们先从电力为主的升温材料开始聊。 在这些年的陶艺创作和窑炉研究的过程中我逐渐建立起了一种观念:除非为了文化上的原因和必要的烧制过程的展现以外,几乎所有的陶瓷效果和风格都是可以使用以电力为主要升温手段的窑来完成的,差别仅在于使用电力升温的同时提供一些不同的燃料营造不同的窑内气氛罢了。当然还是有几种例外:①重落灰的柴烧、②苏打烧、③盐烧、④乐烧的后半段工序、⑤以及其它一些特殊的会在烧制过程中给窑内壁“上釉”的烧法。 以电力为主要升温手段,除了上述观念外,还有着能耗低、安全性高、操作便捷、可自动记录数据等优势。在我国提出的新基建中,特高压输电和更完善的电力供给也是极为重要的一环,对于陶艺创作者来说一方面是在城市中烧电窑哪怕是三相电超过50千瓦的电窑也将越来越便捷,另一方面在城市中烧其它燃料的窑炉就会变得越来越难。 具体到常见的升温载体上,最常见的就是电炉丝,电炉丝是以优质铁铬铝、镍铬合金丝为原料经高速自动缠绕机缠绕成型的。除了以上两种合金外还有钨丝钼丝等特殊炉丝。(电炉丝) 使用电炉丝的窑炉通常为纯电窑,根据炉丝的粗细和品质,可以达到不同的最高温度。最优质的电炉丝可以达到1400度的工作温度,但这种炉丝成本较高几乎不会被民用窑炉采用。而市面上常见的电窑一般宣传都写最高温度可到1280,个别产品敢宣传可烧1300,但经过多年的经验和尝试,无论国产还是进口电窑,只要使用的是电炉丝加热,都尽量不要烧到宣传的最高温度,炉丝在高温状态下较脆弱,长时间烧最高温度容易很快把炉丝烧断,一般建议烧成温度在1260内的可以长时间使用炉丝窑进行烧制。 第二种是我个人更喜欢的加热材料:硅碳棒。硅碳棒是一种以高纯度碳化硅为主要原料,按一定料比调制成泥状混合物,经过挤压成条再经过2000度以上高温烧制后形成热端棒和冷端棒,最后将冷热棒焊接成完整硅碳棒的一种发热材料。硅碳棒常规工作温度可达1450度,可在强氧化、强还原等多种窑内氛围下正常工作。我在文章开头提到的电气窑、电碳窑、电柴窑等一般都是使用硅碳棒作为加热材料的。在使用电力升温的同时再提供少量的煤气或是木炭或是柴火,可以在窑内完美的形成和气窑、柴窑同样的氛围。(硅碳棒)硅碳棒虽然有许多好处,但是有个比较严重的缺点就是太脆了,不能经受碰撞,在货运的途中容易因为震动和撞击而断裂,所以很少有人会把硅碳棒的窑炉卖到离工厂很远的地方。
第三种就是硅钼棒,这种材料在民用窑炉上常见于超小型的实验窑炉,钼棒体积更小,热效率更高,单价也并没有特别贵,并且可以轻松的烧到1600度以上。但是有个致命的缺点就是在1000度以内的时候抗氧化性极差,不能用来低温素烧和烤花。(硅钼棒)以上三种就是常见的电力加热材料的简单介绍。当然还有很多具体的细节和参数我没有一一列举,比如炉丝还有扁式炉丝和带状炉丝,硅碳棒在不同场景下有U棒、W棒、直棒、螺旋棒等等。这些依然是要根据使用者的具体需求和预算来搭配和定制的
电力的加热材料比较复杂,但煤气窑或是柴窑的加热材料就相对简单了。民用纯气窑一般会使用有液相出气口的大煤气罐,出来的煤气经过一个加热炉的气化通过火嘴进入窑内变成火焰,烧成的过程中需要调整进气量进氧量和排气量等等。 柴窑的话更多的是在窑体结构上的改动,加热材料就是柴火,多用松木。通过改变窑体结构,有平焰窑、倒焰窑、龙窑、馒头窑、无烟窑,甚至是迷你小柴窑等等。烧成的关键就在于进风量和烟囱的排烟量。一个好的现代柴窑是可以做到用柴少、速度快、无烟少污染、同时效果也很好的。4.温度控制和测量系统 在热工领域能够测量温度的方式有许多种,但是能够用在民用窑炉上符合成本同时测温比较准确的只有热电偶一种。热电偶通常由热电极、绝缘保护管和接线盒等部分组成,作为一种不需要额外电源供电的测温装置,特别适合用于民用窑炉上,将热电偶直接接于仪表上就能显示温度。 热电偶根据不同的正负极材料有不同的型号,在民用窑炉上常见的有S型、K型和R型热电偶。作为一种平价的测温方式,热电偶同时还具有精度较高、测温范围广(一般在-50~1600度之间)、即时反应灵敏、构造简单安装方便等优点。(热电偶) 传统烧成工艺中,老师傅会谈到观火和看罩子等方式来估算温度,到了近代又出现了测温锥和测温环。除开测温环以外,其它几种传统方式都只能估计出一个大概温度,测温环虽然能够依照收缩比例对照量表得出窑内准确温度,但基本属于开窑以后才能得到的“事后温度”,只有在当窑炉使用了热电偶并把热电偶接到温控仪表上的时候,窑炉内的实时温度才能被我们看到。 当测温解决了以后我们就要来讨论窑炉烧成简便化、安全化、准确化和能够普及化甚至数据化的关键核心了——热控仪表。 热控仪表在气窑和柴窑上面只是作为一种测量窑内温度的显示器来使用,但在以电力为主要升温手段的电窑、电气窑、电柴窑等等窑炉上,却是影响烧窑成败的关键所在。 第一代最初阶的温控仪表只有几个粗糙的塑料机械按键,勉强可以分段设置温度曲线。第二代陶艺窑炉仪表是按照工业仪表的方式直接照搬的,一般有set、上、下、左,四个按键,可以设置一至两条曲线,总共有8、16或者32个时间段可以调整。这种仪表在今天市面上的廉价劣质窑炉上还常常能见到,外国进口的窑炉也常常使用的是这种类似的设置模式。这样的使用界面实在是太草率了,哪怕作为一个专业的陶艺师,只要两个月不修改曲线,等到要调整升温曲线的时候基本都会忘记怎么操作,并在烧制的过程中提心吊胆的害怕自己设置有误。(老式第二代温控仪表) 到第三代仪表就有个像老式摩托罗拉手机一样的蓝色或绿色显示屏了,可以将整条升温曲线(每多少分钟升温多少度)全部显示出来,通过几个按键或是旋钮来控制。而在最近十几年智能手机普及的影响下,第四代甚至是第四代半的触摸屏温控仪表已经逐渐占领了市场。这种仪表的触摸屏交互界面虽然比起手机还显得非常粗糙,但基本已经可以做到一个人只要会用手机就会烧窑。(上海台松公司智能仪表)热控仪表的存在,让窑炉成为了一种天然接在电线上的硬件产品。再加上窑炉作为陶艺工作中必不可少的机器设备,就使其成为了陶艺领域天然的“互联网入口”。但这么显而易见的“线下互联网入口”、“空白的大数据细分领域”,难道就没人看见吗?我想行业内的众多公司,甚至是行业外的众多互联网创业者一定都想到了,为什么没做成呢?在这里我要抛出一个暴论:窑炉行业不存在互联网陶艺窑炉不存在常见的中国优势 我敢这么说,因为我尝试过,碰过一些壁,了解这个行业里面上下游几乎所有参与者的状况。也因为我还打算继续尝试,也许另辟蹊径可以“曲线救国”。关于这个问题我将会在下周更新的文章《窑炉行业不存在互联网》中详细说明。 除了测温的热电偶和控制用的仪表之外,影响一个民用陶艺窑炉品质和价格的电控部分还包括了开关电源、继电器、可控硅、电线、断路器等等元件,这些元件一般都是伴随着不同的热电偶和仪表而出现的,并且在接下来的发展趋势里,这些东西都在逐渐的被做的更加集成化。我相信在不久的将来,小型民用窑炉的电控柜就可以做的足够小、拥有足够高的集成度、拥有足够便捷和智能的操作性,逐渐让“烧窑”变成一件简单的事情。 就像我在以前的文章里说过的:“技术能够做好的事情就让技术尽其所能,而陶艺家应该思考更多技术无法思考的内容。” 以上,我们就把文章的第一部分“民用陶艺窑炉是哪几个部分组成的”,讲完了,讲的很基础很粗略,未来有时间我还会再一一单独拆开来细说,甚至对应到一些上游供应商的具体产品进行分析对比。 接下来在文章的第二部分我们聊聊文章标题里的问题:陶艺窑炉怎么选?请看明天的更新。 有疑问或者有不同意见,欢迎加下方微信和作者聊聊↓↓长按二维码和作者聊聊
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