一种天然气烧制建盏的方法与流程

本发明涉及建盏烧制技术领域，尤其涉及一种天然气烧制建盏的方法。

背景技术：

建盏，是我国八大名瓷之一，在日本称天目茶碗，意指建窑烧制的黑釉茶碗，即建窑黑釉盏。建窑是我国八大名窑之一，其窑变建盏为难得的上上品，世界上现存三只窑变建盏制品，为日本所收藏并列为国宝。宋代建窑所产的黑釉瓷器，绝大多数是茶碗，统称“建盏”。建盏是黑釉瓷器的代表，在宋代曾经是皇室御用茶具。目前的研究认为，建窑兴起于晚唐五代，盛于宋代，衰于元代。建盏停烧数百年后，20世纪80年代，经过国家拨款支持和多所研究机构专家的研究，成功研制出了仿宋建盏。2011年，“建窑建盏烧制技艺”经批准，被列入第三批国家级非物质文化遗产名录。建盏按釉面纹理分为兔毫、油滴及其它纹理(鹧鸪斑、乌金、曜变和杂色釉)，胎质厚实坚硬，釉面古朴，纹理变幻多样。器形为茶盏，胎体厚重，胎色灰黑；胎釉结合致密，各盏釉面纹理具有唯一性。

建窑建盏烧制技艺是一种非常古老的传统手工技艺,特指福建省南平市建阳窑黑釉茶盏烧制技艺，要经过选瓷矿、瓷矿粉碎、淘洗、配料、陈腐、练泥、揉泥、拉坯、修坯、素烧、上釉、装窑、焙烧等13道工序。建盏烧制工艺主要包括柴烧龙窑和电窑还原技术。为了保护森林资源，政府明令禁烧柴窑。据调研，目前建阳建盏烧制工艺采用最多的是电窑还原技术，占比90％左右。再例如申请号为96100216.6发明专利公开的一种建盏的烧制方法以及申请号为01139566.4的发明专利公开的建盏烧制的制备与方法，均是采用电炉实现。

由于传统柴烧龙窑受环保限制，并且在实际制作中，电窑存在成品率低、规模小等问题，因此急需研发一种适合建窑建盏且高效环保的新型窑炉。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本发明实施例的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

目前建阳建盏烧制工艺采用最多的是电窑还原技术，占比90％左右。电窑是以电为能源，多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热组件，依靠电能辐射和导热原理进行氧化气氛烧制。采用电窑烧制，每窑一般三至五层，每层搁置3至10个上釉的建盏，关上炉门后，将炉温逐渐调至1300度左右。经过现场调研电窑使用情况，其存在窑内温度不均匀导致成品率低的问题，且受到功率限制，电窑规模普遍较小，难以做到产业化生产。

由于建盏烧制对还原性气氛要求很高，现有的天然气窑炉不能满足需求，为此，设计了一种可实现还原性气氛高要求的匣钵，并提供一种天然气烧制建盏的方法。

根据本申请的一个方面，提供一种天然气烧制建盏的方法，包括：

步骤1：设置天然气窑炉，天然气窑炉内设有用于造强还原性气氛的匣钵以及使用油柴的燃烧系统；

步骤2：将建盏毛坯放入天然气窑炉的匣钵内；

步骤3：开启燃烧系统，根据升温曲线对升温速度进行控制。其中，整个天然气烧制工艺包括升温、恒温、还原、降温阶段，高温阶段还原次数要求3次以上，降温阶段还原次数要求6次以上，整个烧制过程最高温度为1300℃。

升温过程中，通过热电偶测量炉内温度，通过plc控制模块联锁调节燃气流量，升温过程通过plc控制模块进行控制，根据温度曲线调节炉温，精度±5℃。

在还原烧制过程中使用油柴，为实现最佳的烧制效果，采用如下控制方式：

在升温阶段：

第一阶段：炉温经30min，从常温升至400℃；

第二阶段：炉温经60min，从常温升至750℃；

第三阶段：炉温经90min，从常温升至1000℃；

第四阶段：炉温经90min，从常温升至1180℃；

第五阶段：炉温经80min，从常温升至1300℃；

在恒温阶段执行如下控制：

第六阶段：保持1300℃恒温1小时；

第七阶段：保持恒温，并进行还原燃烧，每隔5分钟加一次油柴，每次用量50克至80克之间；

在降温阶段执行如下控制：

第八阶段：降温至1100℃，用时1小时，期间继续投加油柴，每隔10分钟一次油柴，每次用量10克至40克之间；

第九阶段：自然冷却。

进一步的，所述天然气窑炉包括外部结构、置于外部结构内的内置密闭空间、燃烧系统以及附属设备；外部结构包括铁皮外壳以及设于外壳内壁的耐火层；燃烧系统包括燃气喷嘴和燃气进口阀；附属设备包括设于外部结构顶部且贯穿外部结构以将内部气体排出的烟囱、用于温度检测的热电偶、以及炉门锁具。阀门与窑炉是两个独立的系统，阀门在窑炉外面。内置密闭空间由匣钵实现；匣钵包括由碳化硅材料实现的本体，该本体具有一密闭空间，本体的靠近底部的位置处的正前方预留一个圆孔作为投放油柴的投柴口；油柴在密闭的匣钵中不完全燃烧，产生co，从而在匣钵内营造强还原性气氛，将建盏坯体中的fe2o3还原成fe3o4，从而使得建盏发生窑变。

更进一步的，步骤3还包括：在燃烧系统点火前，先将烟囱顶上的闸板拉到较大的开度，打开窑门及望火孔，并使所有阀门处于关闭状态。

此外，步骤3中，对升温速度进行控制是通过热电偶温度控制燃气阀门开度，调节压力来控制升温速度的，具体包括：依次打开燃气进口阀门，这时烧嘴前的压力表有压力显示；将燃气起始压力设定在1kpa左右，将需要点火的烧嘴的风门关到较小的位置，打开烧嘴前的阀门，进行点火，然后调节烧嘴的风门，使烧嘴处于最好的燃烧状态，这时可从烧嘴下面的反光镜观察到兰色的火焰，在烧嘴逐个点火的过程中，压力表显示的压力会逐渐降低，此时要及时调节，使之不致过低，引起烧嘴回火。

进一步的，窑炉的底部分别开设四个燃气进口，各个燃气进口的流量简单易控，可使各个燃气进口的燃烧统一，利于实现窑内温度均匀，提高建盏成品合格率。通过总阀(自动阀v-5)调节燃气流量。为了保证炉内温度均匀性，必须确保四个进气口的流量一致，所以只需要通过调节总阀即可。天然气流量是根据温度曲线调节，油柴的量是根据上述规定的量进行投加。其他阀门都是手动阀，开启后不需动作，主要靠v-5进行自动调节。

本发明的有益效果在于：目前的建盏烧制工艺主要包括柴烧龙窑和电窑还原技术，其中，为了保护森林资源，政府明令禁烧柴窑；同时，电窑存在窑内温度不均匀导致成品率低的问题，且受到功率限制，电窑规模普遍较小，难以做到产业化生产。本申请采用天然气烧制建盏，有利于扩大建盏生产规模，更好的传承弘扬建盏非物质文化遗产。天然气窑烧建盏的烧制成功，是建盏烧制历史性的突破。此外，本申请通过对各个阶段的温度的详细控制，可达到最佳的烧制效果。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1是本发明所述一种天然气烧制建盏实施例的工艺流程图；

其中，v-1、v-3、v-4、v-6、v-7、v-8、v-9、v-10、v-11为燃气截止阀；v-2、v-5为燃气流量调节阀；f-1为流量计；p-1、p-2为压力表；y-1为天燃气窑炉；t-1为热电偶；

图2是本发明所述一种天然气烧制建盏实施例的剖面图；

图3是本发明所述一种天然气烧制建盏实施例的立体图；

图4是本发明所述一种天然气烧制建盏实施例的匣钵的结构图；

其中，1、铁皮外壳；2、耐火层；3、烟囱；4、燃气喷嘴；5、投柴口；6、热电偶；7、炉门锁具；8、匣钵；

图5为本发明的升温曲线。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

本发明提供一种天然气烧制建盏的方法，其应用于天然气窑炉中，该天然气窑炉包括外部结构、内置密闭空间、燃烧系统以及附属设备。外部结构包括铁皮外壳1、耐火层2，耐火层2贴设于铁皮外壳的内壁；内置密闭空间由匣钵8实现，匣钵置于天然气窑炉内部，用于营造强还原性气氛。其中，匣钵包括由碳化硅材料实现的本体，该本体具有一密闭空间，本体的靠近底部的位置处的正前方预留一个圆孔作为投柴口5，且投柴口设有用于将其封闭的封挡，封挡可做成上下推拉门，不仅易于打开和封闭，推拉门还可做到很好的封闭效果：将推拉门与投柴口的接触处均采用耐高温的弹性密封条密封。匣钵的原理是油柴在密闭匣钵中不完全燃烧，会产生co，营造强还原性气氛，将建盏坯体中的fe2o3还原成fe3o4，从而使得建盏发生窑变。

燃烧系统包括燃气喷嘴4；附属设备包括烟囱3、热电偶6、炉门锁具7。

匣钵的结构如图4所示，一个密闭空间(碳化硅材料)，正前方预留一个圆孔作为投柴口。

本实施例中，用于测试的天然气炉体规格是0.65米长，0.94米宽，0.9米高。当然，天然气建盏窑炉不限于此规格，可以扩大或缩小。

窑炉的底部分别开设四个燃气进口，各个燃气进口的流量简单易控，可使各个燃气进口的燃烧统一，利于实现窑内温度均匀，提高建盏成品合格率。

其中，该天然气烧制建盏的方法包括如下步骤：

步骤1：将建盏毛坯放入天然气窑炉内的匣钵(密封体)；

点火前，先将烟囱顶上的闸板拉到较大的开度，打开窑门及望火孔，检查所有阀门处于关闭状态。

步骤2：依次打开阀门v-1,v-3,v-4,v-6，这时烧嘴前的压力表有压力显示。阀门v-2的压力设定为40kpa，阀门v-5起始压力设定在1kpa左右，将需要点火的烧嘴的风门关到较小的位置，打开烧嘴前的阀门v-8，进行点火，然后调节烧嘴的风门，使烧嘴处于最好的燃烧状态，这时可从烧嘴下面的反光镜观察到兰色的火焰，在烧嘴逐个点火的过程中，压力表显示的压力会逐渐降低，此时要及时调节，使之不致过低，引起烧嘴回火。其中，自动阀v-5为总阀，通过总阀调节燃气流量：为了保证炉内温度均匀性，必须确保四个进气口的流量一致，所以只需要通过调节总阀即可。天然气流量是根据温度曲线调节，油柴的量是根据上述规定的量进行投加。其他阀门都是手动阀，开启后不需动作，主要靠v-5进行自动调节。

步骤3：根据升温曲线(参见图5)，通过热电偶t-1温度控制阀门v-5开度，调节压力，控制升温速度。具体为：

第一阶段：炉温经30min，从常温升至400℃；

第二阶段：炉温经60min，从常温升至750℃；

第三阶段：炉温经90min，从常温升至1000℃；

第四阶段：炉温经90min，从常温升至1180℃；

第五阶段：炉温经80min，从常温升至1300℃；

第六阶段：保持1300恒温1小时；

第七阶段：保持恒温，并进行还原燃烧，每隔5分钟一次油柴，每次用量50克至80克之间；

第八阶段：降温至1100℃，用时1小时，期间继续投加油柴，每隔10分钟一次油柴，每次用量10克至40克之间；

第九阶段：自然冷却。

其中，本申请对升温曲线进行研究并对升温过程进行多次模拟实现，发现升温过程中的第一阶段、第二阶段、第三阶段和第五阶段保持匀速升温(也可略有差别)，第四阶段快速升温，其升温速度至少是其他阶段升温速度的3倍以上，此种升温控制不仅可防止产生气泡，而且最终实现的建盏效果最佳。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。