Моя печь пережигает?

Нередко приходится слышать от керамистов жалобу: "Моя печь пережигает!" и рассуждения о том, почему это происходит и как понять, где проблема. Тут и возникают в разговоре конусы Зегера (Ортона).

Цель этой статьи – помочь начинающему (а иногда и опытному) керамисту сформировать целостную картину того, что происходит в печи с пирометрическими конусами, какую информацию можно получить с их помощью и как ее толковать.

Итак, исходные данные.
Однажды керамист замечает, что с обжигом что-то не так: глазури текут сильнее обычного, глина меняет цвет, изделия деформируются, черепок пузырится.
Нужно искать, в чем проблема. И тут многие вспоминают, что ситуацию можно прояснить с помощью конусов Ортона.

Пирометрические конусы — это спрессованные в виде пирамидок композиции из керамических масс с различными температурами начала размягчения.

Кажется, все просто: открываем таблицу конусов, ставим нужный конус (а лучше сразу три с соседними номерами) в печь и «узнаем температуру».
Стоп. Нет!

Тут важно вспомнить и учесть, что, как и обычная керамика, конусы реагируют не только на температуру в печи, но и на длительность воздействия. Иногда это называют «тепловой работой», которую проделала печь. Эту работу можно приблизительно показать, как площадь под температурной кривой программы обжига. И эта площадь может заметно расти при снижении скорости нагрева.

Именно это и отражено в температурной таблице для пирометрических конусов. В ней для каждого конуса предложены 3 целевые температуры, которые зависят от скорости нагрева печи.

Заметьте, что температуры эти отличаются значительно – например, для 6-го конуса диапазон от 1185°C до 1243°C, разница целых 58°C! А если еще обратить внимание, что в описании к таблице производитель конусов обещает повторяемость результатов с точностью 20°C... Становится ясно, что пирометрические конусы точно не стоит использовать как индикатор температуры в вашей печи. А зачем тогда?

Ответ: конус показывает, совершает ли печь достаточное количество «тепловой работы». А дальше все зависит от того, какую задачу вы решаете. Например:

1) Все было хорошо, печь прекрасно жгла на 6-й конус, а теперь пережигает (конус ложится).

Возможно, спираль со временем износилась, мощность печи упала и скорость нагрева снизилась. Печь достигает целевой температуры медленнее, чем раньше, и обжиг удлиняется. В результате на термоконтроллере вы видите «правильную» целевую температуру как итог, но керамика получает больше тепла, чем раньше, и конус ложится. Нужно подумать о снижении скорости нагрева в программе и уменьшении целевой температуры.

Как вариант – спираль в отличном состоянии, но из-за температурных колебаний со временем стала неплотно прилегать крышка печи. Далее по тексту выше.

2) Моя старая печь прекрасно жгла на 6-й конус, а новая по той же программе - нет.

Любая печь – это всегда компромисс между объемом, мощностью и качеством теплоизоляции (теплопотерями). Отдельную степень свободы добавляет плотность загрузки и масса загрузки печи. Вполне может случиться ситуация, когда программа для небольшой, но мощной печи некорректно сработает в объемной и удельно менее мощной печи просто потому, что вторая печь не сможет обеспечить установленную скорость нагрева. Корректируем программу.

3) Или, например:

Могут еще быть задачи на фиксацию и сравнение условий на разных уровнях лещадок в печи или с разным уровнем и плотностью загрузки. Тут уже, конечно, необходимо обязательно ставить сразу несколько конусов рядом, чтобы уловить нюансы. И почти всегда решение будет в адаптации программы. И только если это не сработает - можно винить уставшую спираль, "сбрендившую" термопару и пр.

Другими словами, пирометрические конусы – это:

- инструмент сравнения в формате «было-стало» или «место 1 - место 2» или «печь 1 - печь 2»;
- или инструмент последовательного подбора условий в «черном ящике» под названием печь, к счастью, в современном мире с оглядкой на показание термопары (раньше-то без нее обходились);
- никогда НЕ инструмент измерения температуры печи;
- инструмент регулярной сравнительной диагностики ситуации в печи.

В итоге, как ответить на вопрос из начала статьи? Что делать, если старая проверенная программа обжига перестала давать результат?

Эта задача многофакторная - очевидно, изменился один из параметров обжига: материал изделия, плотность и объем загрузки, влажность, теплопотери печи, мощность (тут не только состояние спирали, но и стабильность подаваемого напряжения, например) и пр.

Поэтому, первым делом важно попытаться избавиться от возможных неопределенностей, например:

• взять массу из старой партии;
• не перегружать печь;
• проверить (с помощью электрика) напряжение на печи под нагрузкой.

Во-вторых, стоит убедиться, что печь способна достигать целевой температуры, не затягивая программу до бесконечности. Т.е. спираль не состарилась и теплопотери не превышают обычные.

И только после этого стоит начинать эксперимент с конусами, для того чтобы адаптировать типовую программу обжига под вашу конкретную ситуацию.

Конечно, лучше всего использовать конусы для контроля обжига на регулярной основе – это позволит вам заметить изменения до того, как они превратятся в проблемы и испортят вам всю садку. Просто помните, что 1250°C – это действительно высокая температура и для керамики и для материалов, из которых построена печь. И программа обжига – не догма: её можно и нужно адаптировать под свои задачи и окружающие условия. А конусы, при регулярном использовании, подскажут направление и момент для этой адаптации.

В конце статьи еще раз хочется напомнить, что изучая показания конусов, вы должны быть абсолютно уверены, что нагрев на последней сотне градусов происходит стабильно на заданной вами скорости и до нужной целевой температуры. А это не всегда просто даже с современными термоконтроллерами.

Антон Рогачев, руководитель проекта Pottery Solutions