关于北方陶瓷窑炉烧成技术的探讨

王淑昌

王淑昌

陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分，中国作为四大文明古国之一，为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献。英文中的“China”既有中国的意思，又有陶瓷的意思，清楚地表明了中国就是“陶瓷的故乡“。早在欧洲人掌握瓷器制造技术一千多年前，汉族就已经制造出精美的陶瓷，中国瓷器因其极高的使用性和艺术性而备受世人推崇。

北方有两个著名的窑场——邢窑和定窑。邢窑位于河北省邢台临城与内丘县接壤地带，是我国现在已知最早烧造白瓷的窑场，约始于北朝后期，其后经历隋代发展至唐时为全盛时期，与南方越窑一起形成“南青北白”格局。邢瓷在历史上称为“类雪似银”，邢窑在实践中不断改革创新，首创匣钵烧法，为精美瓷器的烧制成功起到了关键作用。邢窑开创的独特制瓷工艺和先进的烧造技术同样是我国陶瓷史上的重要里程碑，唐人李肇《国史补》写道：“内丘白瓷瓯，端溪紫石砚，天下无贵贱通用之。”

定窑烧制白瓷的时代要晚于邢窑，从定窑的烧制器物特征来看，大体与邢窑相同，由于两窑在地理位置上很近，所以相互学习与竞争是很自然的。随着定窑生产的发展以及邢窑的逐渐衰落，出现了陶瓷发展史上“定盛而邢衰”的局面。直到北宋中期，定窑烧造方法也均采用匣钵仰烧。北宋后期,定窑变匣钵仰烧为大量采用支圈组合窑具的覆烧,瓷器上的印花装饰也相应地发展起来。覆烧法是定窑的一个创新,也是定窑瓷器发展的标志,它既求数量,也求质量。

陶瓷是一门泥与火的艺术，在我国北方陶瓷发展史上，较早期使用的是一种间歇式窑炉——倒烟窑，定窑亦是如此，它主要由以下几部分组成：

1.窑室。窑室有圆形和矩形两种，窑室是码放和烧成制品的地方。窑室的高度面积大小可根据自己的生产量来拟定，生产规模大，生产数量多可建稍大一些，一般的窑室容积2立方米-3立方米。

2.燃烧室。 燃烧室可烧煤或柴，一般在窑的正前方，随着改革发展也有燃烧室在窑门的前方两侧——两个燃烧室。

3.挡火墙。挡火墙的作用是使燃烧室的火焰进入室内，具有一定的方向性合流。为了避免火焰直接冲击制品，合理的挡火墙应能使火焰大部分送到窑顶，从而使火焰能均匀分布于全窑，再自窑顶经过窑内制品倒流至窑底，由吸火孔、支烟道及主烟道向烟囱排出，在火焰流经制品时，其热量以对流和辐射的方式传给制品。

4.吸火孔。吸火孔在倒烟窑的窑底均匀分布，用于排除窑内烟气的小孔洞。吸火孔的大小及其在窑底的分布是否合，对于操作控制及温度分布均匀性关系极大：若面积过大、火焰在窑内停留时间过短，热量来不及充分传给制品，造成升温困难；若面积过小，则排焰阻力大，通风不好，燃烧困难，不易升温，且窑内制品容易产生烟熏。

5.支烟道、总烟道和烟囱。支烟道又称“均衡烟道”，位于窑底吸火孔的下面，它的作用在于连接吸火孔和总烟道。支烟道要合理分布，使各个吸火孔的抽力大致相等，使烟气能顺利经过总烟道烟囱排出。

6.窑门及观火孔。窑门的作用是装、出制品和匣钵，每座窑一般设计1-2个窑门，其大小以装、出窑方便而定。烧窑时窑门要预先砌砖封闭，且要用耐火砖，窑门上要留添燃料的口以及观火孔，以便观察窑内烧成情况。

7.天眼。天眼就是窑顶上的冷却孔，刚开始烧窑时（低温阶段）用来排除窑内制品排放出来的水蒸气，当喷出火焰后方可关闭天眼。另一个作用就是停火后打开天眼可迅速降温，缩小下次用窑时间间隔，提高生产效率。

古代定窑窑炉

随着社会的发展，窑炉也在不断创新发展，现在一般小工厂用的较多的一种是比较环保、烧天然气的窑炉，是一种窑车式的倒烟窑，也叫“抽屉式窑”，其结构与传统的倒烟窑基本相同，烧嘴安设在两侧的窑墙上，并视窑墙的高低设置一层或数层烧嘴。窑底用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上，窑底吸火孔、支烟道设于窑车上，并使窑墙下部分的烟道和窑车上的支烟道相连接，窑墙四周是用优质的隔热保温材料莫来石棉作内衬，这样就减少了窑的蓄热损失。

装窑时，缓缓地把窑车拉出来。根据不同产品的大小还有所需不同的窑温装在相应的位置。装窑的辅助工具是碳化硅棚板、立柱。根据产品的高低使用所对应的立柱，板与板之间要留2公分-3公分左右的缝隙，以便火焰循环流通。把产品放置在碳化硅棚板上，要注意产品左右前后之间有一定距离，防止成瓷相互粘连。上下层棚板要垂直整——以保证在推动窑车时棚板上产品的稳定。然后推车入窑，关闭窑门，点火烧窑。

抽屉式窑炉烧成分为三个制度：一、温度制度。二、气氛制度。三、压力制度。

一、温度制度

根据自己不同的产品，不同的原料配方、釉料、坯体的厚度、温度等制定出适合自己产品的烧成曲线。

1.升温速率

⑴低温阶段（常温-300℃）。此阶段实际是坯体的干燥延续期，如果坯体入室的含水量较高，坯体厚度大，天气湿度大等，此阶段烧成要小火慢烧，防止升温过快过急引起坯体内部水汽压力增高，可能产生开裂，炸坯现象。

⑵氧化分解阶段（300-950℃）。主要发生的物理变化有：坯体质量减轻、气孔率进一步增大、硬度与机械强度增加。化学变化有：结晶水的排出、坯料中各种黏土原料和其它含水的矿物原料等在此阶段进行结构水排出。

⑶高温阶段（950℃-烧成温度）北方的原料气候适合氧化焰烧成，本阶段的作用主要是在制品釉面熔融以前，继续将氧化分解反应（包括碳元素氧化、硫酸盐的分解等）进行彻底。否则坯体易产生气泡、烟熏等缺陷。

2.烧成温度。具体烧成温度取决于产品的原料、釉料或瓷种等。北方的窑场定窑、邢窑就是高温瓷，和当地的原料特性有关系，烧成温度在1300-1320℃左右。

3.保温时间。本阶段的作用是使坯体内部反应均衡完善，由于窑内不同位置上下或前后有温差，延长保温时间就是为了使窑内温度趋于一致，以达到产品烧成温度。

4.降温速度。降温冷却制度是否合理对制品性能同样有很大影响，如果冷却得太快，内外散热不均，会造成制品不均匀的应力而引起开裂。一般瓷器玻璃相转变温度800℃左右，在850℃以下至400℃时应小心放慢冷却速度，以防产品出现惊裂。

二、气氛制度

陶瓷根据坯料性能的不同烧成时可采用氧化气氛、中性气氛或还原气氛。按烧成时焰的性质也称作“氧化焰”、“中性焰”、“还原焰”。在我们北方制瓷原料大多采用二次高岭土与耐火黏土，含铁较少，有机物含量较多，坯体的黏性和吸附性较强，适宜于氧化气氛烧成。南方制瓷原料多采用原生高岭土与瓷石，含铁量较少，坯体黏性和吸附性较小，同时南方气候湿润，湿度大，适于还原气氛烧成。

三、压力制度

压力制度起着保证温度和气氛制度的作用，全窑的压力分布是根据窑内结构，窑的容积、燃烧种类、制品特性、烧成气氛和装窑密度等因素来确定。