Назначение обжига — формирование черепка изделия с заданными физико-техническими свойствами и закрепление глазури и декора на его поверхности.

Мороз И. И. Технология фарфоро-фаянсовых изделий.

Поэтому важно не путать:

показания контроллера с фактической температурой в разных зонах печи;
фактическую температуру с количеством тепла, которое изделие успело получить за время обжига.

В керамике действует тот же принцип: результат обжига определяется сочетанием температуры и времени.
Достичь нужной температуры должна не только атмосфера печи, но и стенки изделия по всей глубине.

Простой бытовой пример — варёные яйца.
Если держать яйцо в кипящей воде пару минут, оно получится всмятку. Если дольше — «в мешочек», а затем вкрутую. Температура воды остаётся той же самой, меняется только время воздействия тепла, результат которого всем известен.

Но важно и другое: температуру нельзя полностью заменить временем.
Ещё один кулинарный пример: если запекать курицу при слишком высокой температуре, она быстро подрумянится и даже обгорит снаружи, но внутри останется сырой (несмотря на выставленную температуру духовки).
Если же температура слишком низкая, никакого времени не хватит, чтобы она приготовилась.

Для завершения всех преобразований изделию требуется не только нужная температура, но и время, чтобы тепло успело проникнуть вглубь черепка.

Время и тепло

Снизить негативное воздействие напряжений помогают выверенные режимы обжига. Подобранная скорость и выдержки компенсируют неравномерность прогрева и остывания.

Спирали нагреваются, термопара передает показания контроллеру, тот улыбается и машет.
А что в это время происходит с самим изделием?
Оно нагревается. Да, но как?
Неравномерно.

Изделие, подставка, футеровка и весь огнеприпас холоднее окружающей среды. Нагрев происходит постепенно — от наружных слоев к внутренним.
Быстрее всего нагреваются кромка и внешняя сторона изделия. Полость изделия и дно, особенно в месте контакта с лещадкой, отстают на несколько градусов. Чем выше скорость нагрева, тем больше эта разница.
А значит, выше внутренние напряжения.

Тот же температурный контраст, только в обратном порядке, возникает и при остывании — и тоже создает напряжение.

Контроллер уже „там“ — изделие ещё нет

контроллер и реальность

Условное изображение градиента температур изделия, лещадки и атмосферы печи:

а — нагревание в обычном режиме
б — нагревание в ускоренном режиме
в — остывание в естественных условиях

в

б

а

Любой режим обжига состоит из нескольких этапов, которые обычно отражаются на графике обжига.

Основные участки режима обжига

— время, в течение которого изделия находятся при конечной температуре обжига.

Она необходима для завершения прежде всего спекания черепка и качественного разлива глазури.
Её длительность зависит от тех же факторов, что и промежуточные выдержки. Как правило пиковые выдержки продолжительнее промежуточных.

Пиковая выдержка

— остановки нагрева на определённой температуре.
Для них указывают температуру выдержки и её продолжительность.

Задачи промежуточных выдержек не ограничиваются выравниванием температуры в печи и внутри изделий.
Для некоторых видов масс они необходимы для завершения процессов, происходящих при обжиге на определенных этапах.
В зависимости от массы, вида изделий и других факторов выдержки могут длиться от 10 минут до нескольких часов.

Промежуточные выдержки

— участок снижения температуры.
Оно может происходить естественно или контролироваться на отдельных этапах (с заданной скоростью °C/мин или °C/час).

Охлаждение — это не просто выключенный нагрев: на этом этапе в черепке и глазури продолжают происходить важные процессы.

Охлаждение

— участок набора температуры.
Его характеризует скорость подъёма температуры (°C/мин или °C/час).

Скорость нагрева имеет большое значение: слишком быстрый подъём температуры может привести к появлению дефектов в изделии.

Обычная скорость нагрева — 100 °C в час.
На некоторых участках может снижаться до 60 °C/час или подниматься до 120−150°C/час.

Нагрев

Не будем сейчас разбирать виды обжига: вы, скорее всего, об этом читали. Поэтому вернёмся к этой теме позже — и уже на наглядных примерах.
Сейчас важнее понять, как режим формируется в реальных условиях.

Золотой 750°C

Декоративный 850°C

Политой 1180°C

Утильный 1200°C

Схема обжига костяного фарфора

График утильного обжига костяного фарфора для печи 60 литров со средней загрузкой

↓

Скорость

300°C/час
200°C/час
125°C/час
30 минут

~300°C/час
60°C/час
~300°C/час

Интервал

0 - 800°C
800 - 1000°C
1000 - 1200°C
Выдержка

1200 - 600°C
600 - 500°C
500 - 0°C

Литьё, надглазурная роспись, роспись золотом.

Например:
Костяной фарфор, чашка, толщина стенки 2,5−3 мм.

Режим утильного обжига костяного фарфора для печи 60 литров со средней загрузкой

— последовательность обжигов одного изделия, например:

низкий утиль → высокий политой → декоративный;
высокий утиль → низкий политой.

То есть схема показывает цепочку всех задействованных обжигов, а не параметры какого-то одного.

Схема обжига

— графическое изображение режима обжига в виде кривой зависимости температуры от времени.

В разговоре о графике, керамисты часто называют выдержки полками или ступеньками из-за визуального сходства.

График обжига

— письменная запись параметров одного обжига:

деление на участки нагрева по температурным интервалам,
скорость нагрева по участкам,
расположение и длительность выдержек,
условия остывания.

Режим обжига

Эти термины часто путают, принимая их за синонимы, что в принципе недалеко от истины, и всё же разница есть.

Режим, график и схема обжига

Остывание

Нагрев

И вот здесь полезно ещё раз перечитать сноску: печь 60 литров, полная загрузка, изделия 10−15 см со стенкой до 10 мм.
Три фактора влияния: изделие, загрузка и печь.
Меняются условия — меняются и правила игры.
По этой причине большинство производителей дают не прямые указания, а сообщают только сведения, которые помогут настроить режим в реальных условиях.

«Данные в таблице приведены для полной загрузки печи 60 литров изделиями 10−15 см с нормальной толщиной стенок. (До 10 см)».

Методичка достойная и вполне рабочая. Одно важное «если» — информация в сноске:

Рекомендованный производителем режим — это, конечно, ориентир, но не волшебная палочка: он рассчитан на вполне определённые обстоятельства, и любое отклонение от них требует корректировки.

В принципе, производители чаще ограничиваются технической информацией. Почему? Давайте разберёмся.

Для начала хочу заметить, что известные многим таблицы обжига, которые гуляют в русскоязычной керамической среде (см. иллюстрацию) — не инструкция производителя и не универсальный стандарт. Это — попытка систематизировать обжиг популярных масс, то есть - методическое пособие, составленное дилерами для работы с конкретными массами.

Настройка режима обжига в большей степени зависит от реальных условий, в которых идёт обжиг.

режим и реальность

Методическое пособие — таблица режимов обжига некоторых испанских низкожгущихся масс с указанием условий: печь, загрузка, изделие — три фактора, от которых зависит результат.

факторы влияния

В керамике слишком много переменных, чтобы надеяться когда-нибудь однажды раз и навсегда отладить процесс и "спокойно работать".

изделие: форма и материалы
плотность загрузки
и индивидуальные особенности вашей печи.

Что нужно учитывать при выборе режима обжига:

Задача режима обжига свести к минимуму их влияние.

чем толще стенка, тем дольше прогревается и остывает её глубина;
чем тоньше стенка, тем больше разница температуры между верхней и опорной частью изделия;
чем больше перепад толщины, тем выше напряжения в этих зонах.

На практике это означает, что диктуют условия обстоятельства.
А они таковы:

Фактор влияния: форма

Странно надеяться, что изящная чашечка и массивный артобъект (пусть даже из одной массы) одинаково хорошо обожгутся в одном и том же режиме. Одинаковая температура обжига ещё не означает одинаковый режим.

Пустотелая ваза или полнотелый пекарский камень, объемная скульптура или плоская плитка требуют отдельного подхода.

Чем сложнее изделие, тем более ювелирным должен быть режим обжига.

Нагрев: чем больше перепад толщины, тем выше напряжения в этих зонах.

Нагрев: чем тоньше стенка, тем больше разница температуры между верхней и опорной частью изделия.

Нагрев: чем толще стенка, тем дольше прогревается её глубина.

Нагрев: изделие, подставка, футеровка и весь огнеприпас холоднее окружающей среды. Нагрев происходит постепенно — от наружных слоев к внутренним.

Рассмотрим, как эта формула работает на конкретных примерах.

Единая формула хорошего обжига — это равномерный нагрев и равномерное охлаждение изделия.

Фарфор
Качество: один вид массы — разные режимы.

У тончайших стенок чашки огромная разница температур между кромкой и дном, контактирующим с раскаленной лещадкой. Длительное остывание компенсирует тепловую инерцию плиты сглаживая контраст температур изделия.

Особенности — принцип: «печь должна остывать так долго, чтобы чашка не заметила, как стала холодной».

Фарфор Yanggu: медленное остывание

Фарфор Yanggu (глина, каолин) 1300 °C
Чашка, работа Ли Ин Хва, Южная Корея.
Толщина стенки: 1,5–2 мм

Цикл обжига — 3 суток:

нагрев 14 ч,
остывание 2–2,5 суток

Режим: обычный нагрев + контролируемое медленное остывание

Классический фарфор — классический подход.
Обычный обжиг с промежуточными выдержками на этапах испарения влаги, газообразования и спекания черепка и естественное остывание позволяют получить качественный черепок.

Особенности — корректировка массы для снижения температуры спекания с 1360 до 1300 °C.

Студийный фарфор: обычный обжиг

Фарфор (глина, каолин, кварц, полевой шпат, фритта) 1300°C
Стакан, малая серия, AGM, Москва.
Толщина стенки: 2,5−3 мм

Цикл обжига — 24 часа:

нагрев — 14 часов
остывание — 10 часов

Режим: обычный нагрев + естественное остывание.

Массив прогревается и остывает очень долго.
Этапы потери влаги и инверсии кварца здесь вдвойне рискованны. Нагрев и остывание идут с "черепашьей скоростью" — 5−20 °C/час.
Режим обеспечивает безопасный баланс температур и формирование прочной, стабильной структуры.

Особенности — дополнительное время на прогрев и остывание массива

Электротехнический фарфор (ЮАИЗ, Россия): длительный обжиг

Электротехнический фарфор (глина, каолин, кварц, полевой шпат, фарфоровый бой) 1300−1320 °C
Опорный изолятор, ЮАИЗ.
Массив: 30×20 см

Цикл обжига — 7 суток:

нагрев — 4 суток,
остывание — 3 суток

Режим: медленный нагрев + контролируемое медленное остывание

Главная задача производства — снизить затраты.
На помощь приходят высокие технологии: согласованная настройка массы и режима обжига, компьютеризация производственной линии. За синхронизацией «дыхания» печи с физикой нагрева и остывания изделий следит электроника.

Особенности — чёткий контроль на всех этапах производства.

Полевошпатный фарфор (Revol, Франция): ускоренный обжиг

Полевошпатный фарфор (глина, каолин, кварц, полевой шпат, улучшающие добавки) 1320 °C
Форма для запекания, Revol, Франция.
Толщина стенки: 3−4 мм

Цикл обжига — 14−16 ч:

нагрев — 8 ч,
остывание — 6−8 ч (замедление 600−500 °C)

Режим: ускоренный нагрев + ускоренное остывание

В фарфоре задача одна — добиться качества, и режим подбирается под неё.
Но в керамике задачи могут быть разными — а значит, меняется и сам подход к обжигу.

Терракота
Режим обжига — не жёсткое правило, а ответ на задачу.

Задача — посуда, как предмет прикладного искусства.

Сильное различие толщины стенки и ножки создаёт заметный температурный контраст, который сглаживается за счёт обычного неторопливого нагрева.
Для повышения прочности тонкого черепка обжиг ведётся выше границы спекания глины, поэтому выдержка сведена к минимуму, чтобы избежать огневых деформаций.
Основная работа по снятию напряжений приходится на остывание.

Гжельская гончарная глина: повышение пиковой температуры + медленное остывание

Розетки, 1080 °C, гончарка, лощение, Москва. Толщина: стенки/ножки — 2мм/ 5 мм

Цикл обжига — 2–2,5 суток:

нагрев 10 ч,
остывание 1−1,5 суток

Режим: обычный нагрев + контролируемое медленное остывание

Задача — неглазурованная посуда ручной работы с выраженной фактурой глины для повседневного использования.

Традиционная терракота с молочением — простой и проверенный подход.
Умеренный нагрев и естественное остывание обеспечивают равномерный прогрев и стабильный результат при сохранении пористости черепка.
Молочение частично снижает водопоглощение, но не делает изделие водонепроницаемым

Гжельская гончарная глина: обычный обжиг

Кувшин и стаканы, 1050 °C, гончарка, молочение, МО. Толщина стенки: 4−5 мм

Цикл обжига — около суток:

нагрев - 8−10 ч,
остывание - естественное

Режим: обычный нагрев + естественное остывание.

Задача — равномерный прогрев и остывание массивного черепка.

Квери «строят» постепенно: раз в три дня наращивается около 10 см стенки. Изготовление 4000-литрового сосуда занимает около трёх месяцев, плюс несколько месяцев на сушку, а для переноса сосуда в печь требуется несколько крепких мужчин. Поэтому к обжигу относятся очень ответственно.

Печь — дровяная, без датчиков: температуру мастер определяет по свечению — «красное каление» (~1000 °C).
Длительный обжиг и медленное остывание позволяют провести обжиг массивного сосуда без разрушений.

Местная глина: длительный обжиг

Квери — традиционный сосуд для изготовления и хранения вина, 1000 °C,
мастер — Заза Кбилашвили, Грузия.
Толщина стенки: 3−5 см

Цикл обжига — 11-13 суток:

нагрев 7-8 суток,
остывание 4-5 суток

Режим: медленный нагрев + медленное остывание

Задача — максимальное снижение затрат на расходный материал для садоводов.

Рассадные горшки недорогие и простые — рассчитаны на короткий срок службы. Затраты снижены за счёт минимальных вложений в массоподготовку и упрощённого обжига.
Высокая пористость черепка гасит внутренние напряжения при обжиге, а толщина стенок даёт достаточную прочность для содержания растения на период роста.
Обжиг короткий: нагрев до температуры первичной прочности с ускоренным остыванием и замедлением только в интервале инверсии кварца (600−500°C).

Красножгущаяся масса: короткий обжиг

Цветочный горшок, 800 °C, механическая раскатка, МО.
Толщина стенки: 5−7 мм

Цикл обжига — 11−13ч:

нагрев - 5-6 ч,
остывание - 6−7 ч (замедление 600−500 °C)

Режим: обычный нагрев до первичной прочности + ускоренное остывание.

Всё это — разный химический состав. Разная чистота, разный вид и количество примесей.
А значит, в черепке во время обжига — не все процессы идут одинаково и с одной интенсивностью.
Именно это определяет, где и какие выдержки необходимы.

Игнорировать эти различия — значит закладывать проблемы ещё до обжига.

Фактор влияния: керамическая масса

Есть массы:

прошедшие промышленную подготовку или приготовленные кустарным способом;
рассчитанные на обычный режим обжига или на скоростной;
содержащие органику — как специальный наполнитель или как примесь;
включающие карбонатные, сульфатные и другие минеральные компоненты.

Температура обжига — это лишь верхушка айсберга.
Куда важнее то, из чего и как сделана масса.

G&S-240
65
66
63

68
70
65

79
81
72

G&S-371

66

70

80

20°C — 400°C
1070°C
1140°C
1240°C

20°C — 500°C
1070°C
1140°C
1240°C

20°C — 600°C
1070°C
1140°C
1240°C

КТР

G&S-240
белый
светлый
кремовый

G&S-371
серый
антрацит
чёрный

1070°C
1140°C
1240°C

Цвет

G&S-240
10%
6%
0,2%

G&S-371
9%
5%
0,1%

1070°C
1140°C
1240°C

Водопоглощение

G&S-240
74,3
20,3
1,6
0,9
0,2
0,3
2,2
0,3

G&S-371
69,0
21,2
1,6
4,9
0,0
0,5
2,8
0,0

SiO₂
Al2O3
TiO2
Fe2O3
CaO
MgO
K₂O
Na₂O

Химический состав масс

Давайте сравним две известные студийные каменные массы Goerg & Schneider и составим график, основываясь на данных технического паспорта.

G&S № 371 — чёрная с шамотом 0−0,2 мм 25%

G&S № 240 — классическая светлая без шамота

G&S-240
65
66
63

68
70
65

79
81
72

G&S-371

66

70

80

20°C — 400°C
1070°C
1140°C
1240°C

20°C — 500°C
1070°C
1140°C
1240°C

20°C — 600°C
1070°C
1140°C
1240°C

КТР

G&S-240
белый
светлый
кремовый

G&S-371
серый
антрацит
чёрный

1070°C
1140°C
1240°C

Цвет

G&S-240
10%
6%
0,2%

G&S-371
9%
5%
0,1%

1070°C
1140°C
1240°C

Водопоглощение

G&S-240
74,3
20,3
1,6
0,9
0,2
0,3
2,2
0,3

G&S-371
69,0
21,2
1,6
4,9
0,0
0,5
2,8
0,0

SiO₂
Al₂O₃
TiO2
Fe₂O₃
CaO
MgO
K₂O
Na₂O

Химический состав масс

Химический состав масс различается по ключевым оксидам — кремнезёму (SiO₂), железу (Fe₂O₃) и щелочам (K₂O/Na₂O).
Это определяет их поведение при обжиге.

У 371-го образца потемнение массы при повышении температуры может указывать на присутствие соединений марганца, как составную часть красителей. В зависимости от формы, в какой марганец введён производителем (что является коммерческой тайной), газование может происходить как до 900 °C, так и выше 1080 °C, а может не быть вовсе.

Тогда смотрим на результаты политого обжига: если глазурь закипит, то есть два пути:

Выдержка при температуре 1100 °C. Возможно, она будет малоэффективна: в это время поры «каменок» сильно сужаются — это видно по резкому снижению пористости при 1140 °C — и выход газов будет затруднён.
Замедленный подъем температуры в диапазоне 1050−1150°C.

На практике можно попробовать оба варианта — и выдержку, и замедление.

В № 240 содержание железа составляет 0,9% — это немало и видно по кремовому цвету массы.
Выдержка при температуре около 850°C здесь оправдана.

В № 371 общее содержание железа значительно выше.
Однако анализ не показывает, в какой форме оно присутствует, поэтому напрямую судить об интенсивности газообразования нельзя.
Но нельзя и исключать наличие примесей — интервал требует контроля.

Первое, на что стоит обратить внимание, — это железо (Fe₂O₃).

*Для справки: в керамические массы железо попадает с глиной и каолином в виде железистых примесей — в основном пирита (сульфида железа). Даже небольшое его количество придает массе кремовый оттенок вместо белого.
При нагревании железистые примеси разлагаются в интервале 600−900°C с выделением газов. Если проскочить этот интервал на высокой скорости, то можно заложить «сульфидную мину» — виновницу вспучивания черепка и кипения глазури.
В этом диапазоне может потребоваться выдержка, так как от газов нужно избавиться до закрытия пор.

Нагрев

1200°C

1100°C

1000°C

Структура. Отличие в шамоте. № 371 содержит около 25 % шамота, который снижает внутренние напряжения и повышает устойчивость к перепадам температуры.
У № 240 без шамота. Поведение при остывании может отличаться, точный эффект неизвестен.

В целом, обе массы подходят для обычного обжига, с одной небольшой особенностью: у № 371 желательно замедлить подъём температуры в интервале 1050−1150°C.

Пористость. По водопоглощению (1070−1240°C) массы ведут себя почти одинаково: разница около 1 %. Это показывает, что уплотнение структуры сходно, а к моменту кварцевой инверсии состояние черепка близкое. Низкое водопоглощение (0,1−0,2 %) говорит о почти стекловидной структуре.

Попробуем оценить стойкость масс к перепадам температуры по косвенным признакам: содержание кварца, пористость и структура черепка.

Кварц. У № 371 его больше, а кварц напрямую связан с кварцевым скачком (~573°C). Но мы не знаем, насколько он связан с плавнями в каждой массе. Поэтому главное правило остаётся: остывание — естественное, эксперименты с форсированием остывания оставим на потом.

Остывание

Суммируем:

~0−100°C — выход остаточной влаги (важно)
~400°C — органика (не критично)
500−600°C — инверсия кварца (осторожно)
850°C — «сульфидная мина» (важно)
1080°C — возможная вторая волна газов (важно для № 371)
1240°C — спекание (важно)
Остывание — осторожно

Получаем обычный обжиг 100−120°C/час с выдержкой на 850°C для обеих.

Если заметим вспучивание черепка и (или) кипение глазури на 371, перейдем к плану Б: добавим в график замедление скорости нагрева в интервале 1050−1150°C до 50−60°C/час.

График обжига (план-Б)
для G&S № 371

(печь 60 л средняя загрузка)

График обжига
для G&S № 240 и № 371

Фактор влияния: глазури

Эта связь — не просто сцепление.
В процессе обжига между черепком и глазурью формируется контактный (промежуточный) слой, в котором они взаимодействуют и частично проникают друг в друга.

Чтобы этот слой сформировался правильно, глазури, как и черепку, требуется время: на плавление, выравнивание и завершение газования.

Черепок — основа, глазурь — защита.
Режим определяет их взаимосвязь: скорость и время важны не меньше, чем для формировании черепка.

Контактный слой между черепком и глазурью:
а - глазурь
б - контактный слой
в - черепок

в

б

а

Например, фриттованные глазури обычно можно обжигать быстрее, чем сырые.
Фритта — это заранее сплавленное и измельчённое стекло, поэтому при обжиге происходит в основном его плавление. Благодаря этому такие глазури допускают ускоренный нагрев (от 150°C/час и выше) с короткой выдержкой.

Сырые глазури — это смесь тонкоизмельчённых минералов. Стекло в них формируется непосредственно во время обжига, поэтому им требуется более медленный и ровный режим.

И совершенно особый случай — кристаллические глазури.
У них почти нет пиковой выдержки, зато строго контролируется остывание: температуру резко понижают до зоны роста кристаллов и удерживают её там много часов.

Универсального режима обжига для глазурей не существует.

Гранулированные фритты:

боросиликатная прозрачная фритта 1000-1250°С;
белая глянцевая фритта 950-1200°С;
титановая полупрозрачная эффектарная фритта 1080-1130°С.

Сырая глазурь
Компоненты будущей глазури из серии Эко: минеральное сырье, оксиды и карбонаты.

Итак, форма изделия, состав массы и тип глазури уже задают основные требования к режиму обжига.
Но есть ещё один важный фактор — плотность загрузки печи.

Эти нехитрые приемы выровнять доступ тепла к изделиям по всему объёму печи.
Но даже при аккуратной загрузке печь остаётся неравномерной по температуре.

Равномерный теплообмен — одно из условий качественного обжига. При загрузке стремитесь к созданию максимально схожих условий для всей садки.

При плотных загрузках оставляйте каналы для тепловых потоков. Большую помощь здесь оказывают перфорированные лещадки.
При неполной загрузке расставляйте изделия равноудаленно друг от друга.

4.1. Равномерное распределение изделий и огнеприпаса по объему камеры способствует равномерному теплообмену.

Плотность загрузки (сáдки, стáвки) — отношение суммы массы загружаемых изделий и огнеприпаса к полезному объему камеры. Измеряется в кг/куб.м.

Фактор влияния: загрузка печи

4.2. Распределение температурных зон в печи

Сам характер движения тепла создаёт разбег температур — даже при прогреве пустой печи.
Естественно возникает вопрос: можно ли сделать прогрев полностью равномерным?

Технически такие решения существуют — например, печи с вынужденной конвекцией.
Однако в студийной практике они почти не используются. Иногда мастера экспериментируют с подобными системами, но это отдельная тема, поэтому дальше будем исходить из обычных условий.

А они таковы: в печи всегда есть разница температур между верхом и низом, центром и областями у стенок.

Условная схема распределения температуры в пустой печи с горизонтальной загрузкой: даже без загрузки тепло распределяется неравномерно.

Эту разницу можно измерить

Составление температурной карты с помощью колец (ККТ) или пироскопов позволяет оценить равномерность прогрева и выявить места утечки тепла

Температурные карты печи до и после ремонта створа печи
Объем печной камеры — 33 литра. Расположение спиралей — трехстороннее: по задней и боковым стенкам. Показания термопары (контроллера) — 1190°С.
Показания температурных колец, расположенных в непосредственной близости от термопары — 1205°С.
Показания температурных колец по зонам печи до ремонта (слева) и после (справа).

С неравномерностью прогрева приходится считаться при любой загрузке и любом режиме обжига.
Поэтому ориентироваться только на заданную температуру недостаточно.

Если расхождение температуры между зонами составляет порядка 20°С — это допустимо.

Если более 50°С — проанализируйте режим: возможно, вы выставили слишком высокую скорость или недотянули выдержки.
Если с режимом все в порядке — осмотрите печь: нет ли щелей и нарушения кладки, не сместилась ли термопара, насколько плотно закрывается дверца. Часто причина кроется именно в таких мелочах.
Ну, а если такой разбег наблюдается у новой печи — стоит связаться с производителем.

Показательный пример последствий «сквозняка» в печи: неравномерная усадка изделия с недожогом нижней части.

Печь 1,8 куба с выкатным подом. Режим — обычный с пиком 1200°С
Изделие стояло на самой нижней полке у створа, где после осмотра печи была обнаружена щель, образовавшаяся из-за износа кирпичей вагонетки. Перепад температуры в этом месте превышал 100°С.

4.3. Количество полученного тепла — вот что важно!

Слагаемые полученного тепла — это:

скорость нагрева,
продолжительность выдержек,
конечная температура.

Тепла, которое получает изделие по всей глубине черепка.
Именно это определяет результат обжига, а не просто температура, выставленная на контроллере.

На схеме - один крупногабаритный объект с узким горлом.

Тепло в изделии появляется не сразу: оно проходит через стенки и постепенно заполняет внутренний объём.
Дно и зоны контакта с лещадкой прогреваются медленнее и обычно немного отстают.

Свечение у нагревателей условно показывает области более интенсивного нагрева.

4.4. Практика загрузки

Даже в одной и той же печи при повторении одного и того же режима условия обжига могут заметно различаться.
Причина — в загрузке.

Распределение изделий и наличие свободного пространства между ними напрямую влияют на движение тепла и равномерность прогрева.

Заметьте при этом, что температура вокруг наружного конца Термопары непостоянна, т. е. меняется в зависимости от температуры воздуха в помещении.
Погрешности показаний Контроллера от этого только увеличиваются.

Термопара с одним концом внутри камеры и с другим концом снаружи ощущает некий диссонанс, о котором сообщает Контроллеру. Контроллер путем своих каких-то электронных преобразований выдает свою интерпретацию с некоей долей погрешности.

Возвращаясь к контроллеру. Вы ему полностью доверяете? Напрасно!
Не углубляясь в сложные описания работы электроники, ситуацию можно обрисовать так.

4.5. Погрешности показаний контроллера

Существуют различные подходы к получению необходимого тепла при плотной загрузке, например:

Увеличение конечной температуры обжига.
Увеличение длительности промежуточных и пиковой выдержек.

Оба способа работают. И очень часто их комбинируют.
На сколько градусов поднять, на сколько минут увеличить — готовых рецептов нет. Каждая печь уникальна по своему характеру.

При плотной загрузке затрудняется движение тепла по объёму печи, и требуется дополнительное время для выравнивания температуры, начиная от прогрева футеровки и огнеприпаса (стоек и лещадок) и заканчивая прогревом черепком.

Поэтому при плотных загрузках выдержки крайне необходимы! И если вы загрузили печь «по полной» - режим почти всегда требует корректировки.
При неполной загрузке препятствий для теплообмена значительно меньше. И в этом случае можно обойтись даже без промежуточных выдержек.

4.6.

Рассмотрим два примера равномерно распределенных загрузок: печь 250 литров с плотной загрузкой (верхнее фото) и печь 125 литров с неполной загрузкой (нижнее фото).

В обеих печах — политой обжиг майолики, т. е. предположительно режим один и тот же. Но это не совсем так!

Длительность нагрева верхней печи на два с половиной часа дольше нижней!

Почему?

Плотная (сверху) и неполная (снизу) загрузка печи

Конструкция и объем печи
Расположение и качество термопары
Износ

Что влияет на характер печи? Её параметры!

Печь, как и человек имеет свой характер.

печь: индивидуальные особенности

Немаловажную роль играет и герметичность соединений, нарушение которой, пусть даже самое малое — вносит свою лепту в образование «мостиков холода».
И, конечно, вечное стремление горячего воздуха вверх, а холодного вниз создает в нижней части камеры «прохладные» зоны. И даже пятистороннее размещение спиралей не может устранить эту проблему полностью. И что тогда показывает термопара?

Забудем на минутку о плотности загрузки. Даже в пустой камере теплообменные потоки имеют сложную структуру, на движение которых оказывают влияние:

форма, объем и соотношение сторон камеры,
положение дверцы (вертикальная или фронтальная)
размещение спиралей.

Конструкция и объем печи

Итак. У вас есть печь. И вы уже наверняка заметили, что у нее есть «холодные» и «горячие» зоны.

Расположение и качество термопары

Ну, строго говоря, показывает не термопара, а контроллер, который считывает ее сигнал. Термопара лишь фиксирует температуру на кончике своего носа и не знает, что происходит в других зонах.
А что касается качества… Ну, да — платиновая термопара лучше. И значительно-значительно дороже.
Но и бюджетные варианты вполне достойны внимания! Просто будут несколько менее точные показания и более частая замена.

Круглая печь 200 литров.
Отличное решение для контроля температуры — три термопары в разных зонах печи дают более обширную картину теплообмена.
Термопары бюджетные — хромель-никелиевые.

Солидный возраст не мешает ей быть вполне себе Активным пенсионером. И если вы чувствуете, что печь не дотягивает по причине «старости», облегчите ей нагрузку небольшим снижением скорости и более протяженными выдержками.

Понятно, что износ происходит не вдруг, не сразу, а постепенно. Также бесспорно, что должный уход с регулярным техосмотром и профилактикой продлевают срок службы печи.

Износ

Думаю не стоит напоминать о том, что сильный износ кладки, спиралей и термопары не только не в состоянии обеспечить равномерность нагрева, но и не гарантирует набора пиковой температуры обжига.

Производственная печь с выкатным подом перед капитальным ремонтом (замена кладки и спиралей). Объем камеры 2,5 куба.
Цикл печи: до капремонта — 36 часов, после капремонта — 30 часов.

виды режимов обжига

Режим обжига — совокупность скоростей нагрева и охлаждения, положения и длительности выдержек и газовой среды печной камеры.

по назначению,
по скорости,
по газовой среде.

Режимы обжига различают:

Совмещает функции утильного и политого обжига. этот режим совмещает функции утильного и политого обжига. На производствах часто говорят «в один обжиг».

Обжиг глазурованного сырца без предварительного утильного обжига.
Одновременно учитываются требования к обжигу массы и глазури.

однократный

Обжиг глазурованных изделий.
Учитываются особенности обжига глазури.

политой

На схемах «утильный-политой-декоративный» называют третьим, а на производствах с однократным обжигом — по типу декора: декольный, золотой и т. п.

Название «утиль» или «утель» вызывает споры. Я придерживаюсь «утиль» — от слова «утилизация», отражающего смысл обжига как подготовки черепка к дальнейшему использованию.

Обжиг надглазурных красок, люстров и препаратов драгоценных металлов.
Как правило проводится в диапазоне 700−850°C, в зависимости от вида декора.

Декоративный

Обжиг для упрочнения черепка перед глазурованием и декорированием.
В зависимости от схемы обжига может быть низким и высоким.
Учитываются особенности обжига массы.

Утильный (утельный)

Виды режимов обжига по назначению:

Название «политой обжиг» происходит от старинного слова «полива», которым в прошлом называли глазурь. В разговорной среде его часто называют «вторым» или «глазурным».

Применяется на промышленных линиях и печах, рассчитанных на высокую скорость нагрева и стабильность процесса.

Скорость нагрева может достигать 600−900 °С/час (≈ 10−15 °С/мин).

Этот режим используется преимущественно в промышленном производстве.
Он является частью технологической цепочки, включающей специально разработанные керамические массы и глазури, рассчитанные на быстрый цикл нагрева и охлаждения.

Скоростной режим

Скорость нагрева примерно 2,5−6 °С/мин (≈ 150−360 °С/час).

Применимы к ограниченному числу масс, обычно прямо указываются производителем.
Чаще всего это тонкостенные изделия, массы с предсказуемым составом и хорошо контролируемые режимы.

Ускоренные режимы

Чаще всего это касается традиционных масс и некоторых видов фарфора — ориентируйтесь на рекомендации производителя.

Скорость нагрева около 1−1,5 °С/мин (≈60−100 °С/час).

Это наиболее распространённый режим для различных печей и керамических масс.
На утильных и политых обжигах отдельные участки допускают ускорение до 2−2,5 °С/мин (≈ 120−150 °С/час).

Обычный режим

Виды режимов обжига по скорости:

Применяется в отдельных студийных и производственных печах, где возможен точный контроль процесса.

Выход готовой продукции после однократного обжига.
Время от входа до выхода — 2 часа!

Отформованный и высушенный сырец глазуруется методом окунания.

Вход глазурованного сырца в щелевую печь со скоростным режимом обжига. Конечная температура 1205*С.

Пример промышленной скоростной линии: низкий фарфор с однократным обжигом

Обжиги со специальной газовой средой (восстановительные, соляные и др.), когда в определенный момент обжига в печную камеру каким-либо образом подается какое-либо вещество в твердом, жидком или газообразном состоянии для получения какого-либо эффекта на черепке или глазури.

Окислительные — совершенно обычные обжиги. У вас именно такой, если вы специально ничего не делаете.

Окислительно-восстановительные режимы — высоко технологичные обжиги для увеличения белизны фарфоров.

Виды режимов обжига по газовой среде:

Экстремальный Раку — особый вид восстановительного обжига с погружением раскаленного изделия в опилки (чаще всего) или другую органику . И его разновидность — саггар (саггер, сеггер) - капсульный восстановительный обжиг.

Ямный обжиг — сейчас этот очень древний вид обжига любят проводить на выездных квестах.

Разбор печи через 6 дней "дымления".

Обжиги со специальной газовой средой (восстановительные, соляные и др.), когда в определенный момент обжига в печную камеру каким-либо образом подается какое-либо вещество в твердом, жидком или газообразном состоянии для получения какого-либо эффекта на черепке или глазури.

Испания. Лама-дель-Мору. Чернолощеная керамика. Один из видов восстановительного обжига - дымление.

Укладка «валом» для восстановительного обжига.

Если производитель не дал никаких указаний по режиму —

!

Выбирайте обычный режим обжига

Что такое обычный режим

Это режим с основной скоростью нагрева 1,5*С в минуту (100*С в час)

обычный режим обжига

А это в свою очередь снижает риск образования дефектов, которые могут возникнуть при быстром нагреве и охлаждении.

Невысокая скорость подъема температуры и наличие выдержек позволяет достичь более равномерного прогрева, а все материалы и компоненты имеют достаточно времени для полного взаимодействия и реакций.

Почему предпочтительнее выбирать обычный режим обжига

Потому что на прохождение всех процессов, происходящих в черепке и глазури нужно длительное время.

Сравнение графиков обычного режима обжига туннельной и хобби печей

График для периодической печи 60 литров. Шамот.
Утильный обжиг пустотелых изделий с толщиной черепка не более 8 мм с загрузкой средней плотности.

В этом графике заложены промежуточные выдержки на выравнивание температуры в ключевых точках:
до 100*С (выпаривание): скорость нагрева 1*С/мин + выдержка 20 минут
до 400*С (выгорка органики): скорость нагрева 1,5*С/мин + выдержка 20 минут
до 850*С (разложение карбонатов): скорость нагрева 2*С/ мин + выдержка 20 минут
до 1100*С (разложение сульфатов): скорость нагрева 1,5С/мин + конечная выдержка 30−40 минут.

До 500−400*С печь остывает естественно.
После чего охлаждение можно форсировать, открывая дверцу до полного распаха в течение 30−40 минут.

График для туннельной печи. Фаянс.
Утильный обжиг с плотной загрузкой вагонеток.

В графике заложена сушка сырца:
до 220*С идет медленный нагрев со скоростью менее 1*С/мин.
Далее до 900*С — скорость 1,5*С/мин.
От 900*С до 1220*С скорость снижается до 1,2*С/мин.

За счет длительной пиковой выдержки выравнивается температура по всему объему садки, что позволяет уменьшиться напряжения внутри черепка и повысить его прочность. Также завершаются все все процессы, связанные с газованием.

Далее в течение 17 часов проводится контролируемое остывание до 500*С, т.е. ниже точки инверсии кварца (575*С), и вагонетки движутся к зоне естественного охлаждения.
В целом цикл печи длится более 30 часов. Для подобных режимов ведутся предварительные расчеты, которые потом корректируются на практике.

Схемы обжига

Схема обжига — последовательность одного или нескольких видов обжигов в изготовлении изделия.

Не только! Существуют различные схемы обжига.

Низкий утильный - высокий политой... Так?

И в этих случаях под «высоким» подразумевается, конечно, не фарфоровая высокая (1350*С и выше), а пиковая температура используемой массы.

Эта схема подходит для большинства студийных масс (Witgert, Montesa и т. п.), полуфарфоров и каменных масс.

Низкий утильный / высокий политой

Низкий утильный / высокий политой — имеет статус «фарфоровой схемы», но на практике применяется довольно широко.

самые распространенные схемы обжига:

Эта схема применима для любых пористых масс (особенно сильно газующих), например: Конаковский шамот, окрашенные массы (Witgert 9sf, Чугун), ВитольдГлина, Лебедь, огнеупорные глины (Дивеевская глина) и т.п

В других случаях — это ставка на энергосбережение, снижение затрат на обслуживание печи и отчасти — экономия времени.
Есть только один нюанс — глазури низкого огня дороже, поэтому лучше сесть за калькулятор, и просчитать свои выгоды.

Высокий утильный / низкий политой

Высокий утильный / низкий политой — хоть и считается "фаянсовой схемой", но есть некоторые виды мягких фарфоров (париан, например), где используется именно эта схема. Утильный обжиг проводится в специальных подставках - бомзах одноразовых (изготовленных из той же массы) и многоразовых.

Готовое изделие, прошедшее через три обжига.

Утильный обжиг в бомзе многократного использования.

Belleek фарфор обжигается по схеме: высокий утильный (1200*С) > низкий политой (1000*С) > декоративный (720*С, 800*С).

При высоком утиле у политого обжига меньше рисков образования наколов глазури из-за каких-либо недогазовок в черепке.
Поэтому такая схема рекомендуется для особо газующих масс.

Лично я провожу через высокий утиль все массы, перечисленные в предыдущем пункте, просто для страховки, т.к. к 1200*С газообразующие процессы практически пройдены.

Высокий утильный / высокий политой

Высокий утильный / высокий политой — в принципе продолжение схемы "высокий утильный / низкий политой" с более широким выбором глазурей.

другие схемы обжига:

От контакта с водой такие черепки разбухают, расслаиваются и в итоге рассыпаются.

Используют эту схему на любых массах.
Имейте ввиду, что изделия обожженные по такой схеме долго не живут ввиду их чрезвычайной хрупкости.

Низкий утильный / низкий политой

Низкий утильный / низкий политой — экономичная схема производства недорогой "одноразовой" керамики: маленькие цветочные горшочки, мелкая сувенирка и т.п.

ПФЛ. Литье. Подглазурная роспись ангобом.
Глазурование по сырцу: внутри - ополаскивание, снаружи - напыление.

Полуфарфоры, мягкие фарфоры и многие фаянсы и каменные массы могут глазуроваться по сырцу и обжигаться в один прием, минуя утильный обжиг.

Подобная схема не исключает подглазурные и межглазурные росписи.
Режим обжига при этом совмещает в себе условия обжига и масс, и глазурей.

Однократный обжиг

Еще одна из широко распространенных — это практика однократного обжига.
Схема, очень популярная на производствах и почему-то упускаемая из вида студиями и частными мастерскими.

Императорский фарфоровый завод. 19 век. П.И. Иванов "Букет"
Фарфоровый бисквит.

Бисквитный обжиг не совсем корректно называть утильным или однократным.
Бисквитный обжиг в отличие от утильного подразумевает законченный, а не промежуточный этап изготовления изделия.
А в отличии от однократного не подразумевает применение глазури.

Бисквитный обжиг

*Бисквит — до недавнего времени так называли неглазурованный фарфор. Сейчас это понятие стали применять ко всем неглазурованным изделиям, которые могут быть декорированы лощением или росписью ангобами, солями.

Чтобы исключить повторное газование массы при политом обжиге, рекомендуется проводить утильный обжиг при температурах:

от 1100*С и выше - для высоких масс;
максимально приближенной к пиковой температуре - для низких масс.

Массы с большим количеством примесей

Процессы разложения карбонатных, сульфатных и других подобных примесей сопровождаются активным газованием и могут продолжаться довольно долго. Теоретически они заканчиваются к 1100*С, но на практике так бывает далеко не всегда.

Когда желателен высокий утиль:

Массовое производство костяного фарфора (Корея) со схемой высокий утиль > высокий политой.
На снимке: вход нагретого утиля в зону автоматической глазуровки.

Так как глазуровка плотного черепка с плохой впитываемостью затруднена, для последующей глазуровки применяются методы:

окунание в глазурь повышенной плотности;
напыление по нагретому до 80-100*С черепку.

Мягкие фарфоры

Из-за высокого содержания плавней многие мягкие фарфоры склонны к сильным огневым деформациям. В таких случаях утильный обжиг проводится с укладкой изделий в бомзы (см. фото выше) при пиковой температуре массы.

Анализируйте связь между качеством обжига и его условиями (место в печи, режим, плотность загрузки, вид изделия).

Разгружая печь, осматривайте изделия сразу на месте и фиксируйте координаты.

Благодаря собранным данным вы получите статистику, которая поможет вам успешнее контролировать обжиг и отслеживать состояние печи!

И заключительный совет

обжиг керамики

Настройка режима обжига Режим, график и схема обжига Скорость прохождения обжигаКритические точки обжига

Формула хорошего обжига

Автор статьи Моисеева Марина 2023 год

главное в обжиге

Время и тепло

контроллер и реальность

Любой режим обжига состоит из нескольких этапов, которые обычно отражаются на графике обжига.

Основные участки режима обжига

Пиковая выдержка

Промежуточные выдержки

Охлаждение

Нагрев

Схема обжига костяного фарфора

График утильного обжига костяного фарфора для печи 60 литров со средней загрузкой

Литьё, надглазурная роспись, роспись золотом.

Например: Костяной фарфор, чашка, толщина стенки 2,5−3 мм.

Режим утильного обжига костяного фарфора для печи 60 литров со средней загрузкой

Схема обжига

График обжига

Режим обжига

Эти термины часто путают, принимая их за синонимы, что в принципе недалеко от истины, и всё же разница есть.

Режим, график и схема обжига

Настройка режима обжига в большей степени зависит от реальных условий, в которых идёт обжиг.

режим и реальность

Что нужно учитывать при выборе режима обжига:

Фактор влияния: форма

Фактор влияния: керамическая масса

Фактор влияния: глазури

4.1. Равномерное распределение изделий и огнеприпаса по объему камеры способствует равномерному теплообмену.

Фактор влияния: загрузка печи

4.2. Распределение температурных зон в печи

Эту разницу можно измерить

4.3. Количество полученного тепла — вот что важно!

4.4. Практика загрузки

4.5. Погрешности показаний контроллера

Что влияет на характер печи? Её параметры!

печь: индивидуальные особенности

Конструкция и объем печи

Расположение и качество термопары

Износ

Рекомендации по контролю:

виды режимов обжига

однократный

политой

Декоративный

Утильный (утельный)

Виды режимов обжига по назначению:

Скоростной режим

Ускоренные режимы

Обычный режим

Виды режимов обжига по скорости:

Пример промышленной скоростной линии: низкий фарфор с однократным обжигом

Виды режимов обжига по газовой среде:

обычный режим обжига

Сравнение графиков обычного режима обжига туннельной и хобби печей

Схемы обжига

самые распространенные схемы обжига:

другие схемы обжига:

Когда желателен высокий утиль:

глоссарий керамиста

Настройка режима обжига
Режим, график и схема обжига
Скорость прохождения обжига
Критические точки обжига

Например:
Костяной фарфор, чашка, толщина стенки 2,5−3 мм.