一种钧瓷坯釉料配方调配系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种钧瓷坯釉料配方调配系统及方法，该系统包括数据管理、配方计算、坯釉料性能计算、系统维护四个模块，本发明同时公开了一种钧瓷坯釉料配方调配方法，该系统具有稳定性、准确性、开放性、可扩展性、可维护性，帮助工厂科研人员快速调制配方，协助管理人员作好配方调配工作，并能从多角度计算产生新配方、配方验证及优化，避免出现不适合生产的配方，减少实验成本，节约投资避免浪费，缩短计算设计周期，提高新配方的综合性能，确保追求最优的投资成本等将具有重要的理论意义与社会效益。
【专利说明】—种钧瓷坯釉料配方调配系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于陶瓷制造和计算机【技术领域】，涉及一种钧瓷坯釉料配方调配系统及方法。
【背景技术】
[0002]钧瓷是我国宋代五大名窑瓷器之一，以独特的窑变艺术而著称于世。钧瓷从采料、粉碎到设计、注浆、修刻、旋坯、对接、上釉、焙烧等，需要经过七十多道工序，钧瓷的烧成不仅和泥料、釉料、燃料、炉温、气氛、温度的高低、还原气氛的轻重、烧成时间的长短等内在因素有关，而且和季节、气候、风向等外界自然条件关系也很大，所以历来就有钧瓷“十窑九不成”之说，即使在现代科技发展的今天，提高钧瓷成品率仍然是一攻关课题。
[0003]坯釉料配方是钧瓷生成的基础，在一些家庭作坊里对坯釉料配方的调试和研究，一般是靠传统秘方、经验估计和逐项试验，所以试验时间长，原料浪费多，成功率低，稳定性差；在具有一定规模的钧瓷厂生产和研究领域中，科研人员不仅的要创新研制新品种，还要根据生产需要，为降低成本寻找原料替代品从而提高生产效率和产品质量。但是一种成功的坯釉料配方，并不是简单地将几种原料合理地搭配，它受多方面条件的限制和约束，如原料的产地、材质、还体的造型、性能，窑炉的结构、气氛烧成的温度、曲线等。所以钧瓷科研人员在钧瓷配方设计和调整中要处理大量数据，以往所有这些计算几乎都采用手工计算，而且修改(或计算)配方要处理的数据量和计算量都很大，特别是小数的取舍差异，会造成计算结果往往难尽人意。因此调整一个配方往往要计算几个小时，不仅浪费了人力资源，有时也因时间拖拉而影响生产。
[0004]多年来，国内外许多学者都对陶瓷配方进行了大量的研究工作，早在90年代初期，国内外陶瓷企业就已成功开发并采用计算机坯釉料数据库管理系统来处理陶瓷科研和生产方面大量的数据。由于钧瓷窑变的特殊性，目前对钧瓷坯釉料配方调配等方面的科学研究相对较少，尚未见到十分成熟有效的理论和方法来科学管理和引导钧瓷生产实践。个体用户仅凭经验进行配方调配，通过一次次的烧制进行实验，造成了大量资金、人力和物力的浪费。为了在最短的时间内用最少的试验次数，找出某种钧瓷坯釉料配方的最佳替代品组合，关系到以最少的人力、物力、财力取得最佳的经济效果。我们决定以河南省神屋镇钧瓷产业为依托，研究开发钧瓷坯釉料配方调配系统，对经过系统调配出的配方在实验室进行烧制实验，待实验成功后再投入生产实际，切实解决好钧瓷产业发展的滞后因素，提高钧瓷产业发展水平和发展效率。
[0005]该研究方法的成功实现， 将对钧瓷产业发展水平的提高和技术进步具有十分重要的理论与实用价值。
【发明内容】
[0006]为了克服现有技术中存在的钧瓷坯釉料配方调配设计长期以来缺乏理论与方法指导、主要凭多年传统经验法却常蕴涵资源浪费、成品率低等不足，本发明提供一种钧瓷坯釉料配方调配系统，该系统具有稳定性、准确性、开放性、可扩展性、可维护性，能帮助工厂科研人员快速调制配方，协助管理人员作好配方调配工作，并能从多角度计算产生新配方、配方验证及优化，避免出现不适合生产的配方，减少实验成本，节约投资避免浪费，缩短计算设计周期，提高新配方的综合性能，确保追求最优的投资成本等将具有重要的理论意义与社会效益。其技术方案如下:
[0007]—种钧瓷坯釉料配方调配系统，包括数据管理、配方计算、坯釉料性能计算、系统维护等四个模块:
[0008]所述数据管理模块用于用户对钧瓷坯釉料配方调配系统基础资源数据的录入与管理，包括原料信息、原料化学成分、氧化物信息、产品配方信息、产品化学成分、坯釉料信息等数据的增加、删除、修改等操作:
[0009]所述配方计算模块用于用户对钧瓷坯釉料配方调配系统所涉及到的智能计算进行管理，包括已知钧瓷坯釉料或坯釉式组成计算配方；已知配方计算产品化学组成、计算赛格尔式、计算膨胀系数；已知化学组成计算坯式、计算配料量、计算膨胀系数；已知赛格尔式计算配方、计算膨胀系数；已知坯式计算配料量、计算化学组成；已知釉式计算生釉料配料量、计算熔块釉配料量；原料调配计算；膨胀系数调整计算；温度组成范围验证计算等计算操作；
[0010]所述坯釉料性能预测模块用于用户根据各预测要素计算公式进行科学计算，以便准确把握调配出配方的烧成温度、表面张力和熔融温度等数据，从而科学地指导生产试验;
[0011]所述系统维护模块主要为了方便用户使用本系统，此系统提供用户快速进行数据初始化，不关闭系统即能调用计算器和使用说明等功能操作。
[0012]一种钧瓷坯釉料配 方调配方法，包括数据管理、配方计算、性能预测，具体步骤为:
[0013]步骤一:选择替换原料:当企业或用户遇到原产品配方的原料缺失或其他原因引起的需要寻找一种或几种其他原料来替换的时候，用户根据原料基本信息如产地、化学组成、价格、氧化物特性等从此系统原料库内选取某种或某几种原料进行替换；
[0014]步骤二:计算化学组成:在选择完替换原料后，根据系统内提供的各种原料化学成分和氧化物特性、摩尔数等数据计算出坯釉料的化学组成；
[0015]步骤三:计算配料量:在得到坯釉料的化学组成和各种原料的化学组成后，结合MATLAB技术，利用规划算法计算出原料的配料比，并使之按此配比将各种原料混合后其化学组成与原配方的化学组成相符合；
[0016]步骤四:性能预测:根据计算出的产品配料量比例和所需各种氧化物特点，计算出配方的熔融温度、产品表面张力、线膨胀系数等性能预测值，为下一步的实验室烧制实验提供参考和依据；
[0017]步骤五:烧制实验:利用高校和企业自备实验装置进行烧制实验，根据原料和产品配料量调配出产品坯釉料配方，进行钧瓷创作，然后在实验装置内烧制实验，并根据实验数据结果和以往实验记录及时调整配方直至实验效果满意为止，烧制实验成功后应及时将实验配方结果存入产品数据库；
[0018]步骤六:生产实践:根据成功烧制实验配方投入规模化生产实践。[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果:
[0020]本发明提出了一种基于Struts、Hibernate、Spring框架的J2EE应用开发策略。随着Java技术的逐渐成熟与完善，SSH框架在不断出现在大型企业级应用中。极大地降低了开发效率，更能为后期的维护工作减少很多困难。借助于J2EE规范中包含的多项技术，能够利用JSP实现输入输出，利用Hibernate实现数据库持久化，利用Struts实现页面跳转，增强了客户和服务器的交互，利用封装前台表单可实现参数传递，利用MVC模式设计使业务逻辑更加清晰。
[0021]本发明能够帮助钧瓷科研人员快速调制配方，协助管理人员作好配方调配工作，并能从多角度计算配方、追求最优的投资成本。按照目前市场价位一个配方一万元计算，按照一个月一个配方的速度，一年就能收获十二万元的经济效益。同时该系统还可实现网络化、现代化管理，以便推广到其他工厂使用，达到资源共享，提高社会效益的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是钧瓷坯釉料配方调配系统的原理图；
[0023]图2是配方和性能综合管理数据流图；
[0024]图3是性能预测数据流图；
[0025]图4是钧瓷坯釉料配方调配系统的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和具体实施进一步说明本发明的技术方案。
[0027]—种钧瓷坯釉料 配方调配系统，包括数据管理、配方计算、性能计算、系统维护四个模块。
[0028]所述数据管理模块用于用户对钧瓷坯釉料配方调配系统基础资源数据的录入与管理，包括原料信息、原料化学成分、氧化物信息、产品配方信息、产品化学成分、坯釉料信息等数据的增加、删除、修改等操作:
[0029]所述配方计算模块用于用户对钧瓷坯釉料配方调配系统所涉及到的智能计算进行管理，包括已知钧瓷坯釉料(或坯釉式)组成计算配方；已知配方计算产品化学组成、计算赛格尔式、计算膨胀系数；已知化学组成计算坯式、计算配料量、计算膨胀系数；已知赛格尔式计算配方、计算膨胀系数；已知坯式计算配料量、计算化学组成；已知釉式计算生釉料配料量、计算熔块釉配料量；原料调配计算；膨胀系数调整计算；温度组成范围验证计算等计算操作；
[0030]所述坯釉料性能预测模块用于用户根据各预测要素计算公式进行科学计算，以便准确把握调配出配方的烧成温度、表面张力和熔融温度等数据，从而科学地指导生产试验;
[0031]所述系统维护模块主要为了方便用户使用本系统，此系统提供用户快速进行数据初始化，不关闭系统即能调用计算器和使用说明等功能操作。
[0032]一种陶瓷坯釉料配方调配方法，包括数据管理、配方计算、性能计算管理，具体步骤为:
[0033]步骤一:选择替换原料。当企业或用户遇到原产品配方的原料缺失或其他原因引起的需要寻找一种或几种其他原料来替换的时候，用户可以根据原料基本信息如产地、化学组成、价格、氧化物特性等从此系统原料库内选取某种或某几种原料进行替换。
[0034]步骤二:计算化学组成。在选择完替换原料后，根据系统内提供的各种原料化学成分和氧化物特性、摩尔数等数据计算出坯釉料的化学组成。
[0035]步骤三:计算配料量。在得到坯釉料的化学组成和各种原料的化学组成后，结合MATLAB技术，利用规划算法计算出原料的配料比，并使之按此配比将各种原料混合后其化学组成与原配方的化学组成相符合。
[0036]步骤四:性能预测。根据计算出的产品配料量比例和所需各种氧化物特点，计算出配方的熔融温度、产品表面张力、线膨胀系数等性能预测值，为下一步的实验室烧制实验提供参考和依据。
[0037]步骤五:烧制实验。利用高校和企业自备实验装置进行烧制实验。根据原料和产品配料量调配出产品坯釉料配方，进行钧瓷创作，然后在实验装置内烧制实验。并根据实验数据结果和以往实验记录及时调整配方直至实验效果满意为止。烧制实验成功后应及时将实验配方结果存入产品数据库。
[0038]步骤六:生产实践。根据成功烧制实验配方投入规模化生产实践。
[0039]如图1、 图2及图3所示，钧瓷坯釉料配方调配系统包括原料选取、配方计算和性能预测等三个主要步骤。给出A釉配方如下:临汝长石(51.6% )、方解石(14.6% )、方城石英(6.8% )、南召长石(13.6% )、铜矿石(4.9% )、氧化锌(2.5% )、煅滑石(2.0% )、二氧化锡(1.0% ) ,42#陶釉(1.6% )、硅碳棒粉(1.0% )、氧化铜(0.4% )，当临汝长石因价格涨价或资源缺乏时，需要通过选取其他原料替代品已形成相同的配方。
[0040]此时首先，需要将A釉配方录入系统；
[0041]然后，结合数据库中存放的其他原料信息(包括原料产地、价格、氧化物含量、氧化物性能特征等)选取一种或几种作为替代品；
[0042]其次，进行配方计算。根据釉料配方含量计算此配方的化学组成SiO2(65.64% )、Al2O3 (8.80% ) ,TiO2 (0.09% ) ,Fe2O3 (0.43% ) ,CaO (10.01% ) ,MgO (1.91% ) ,K2O (6.74% )、Na2Od.56% )、Ζη0(2.70% )、SnO2 (0.97% ), B2O3 (0.15% )、Cu0(0.34% )、Pb0(0.28% )、SiC(0.37% )，然后通过此系统的原理配方计算窗口设置相关参数进行不断调整，直至替换原料配方的化学组成与原配方的化学组成比较接近或相同。通过计算，我们可以用南召长石来替换临汝长石，同时调整了原A釉配方中各种原料的含量；
[0043]再次，对新配方性能进行预测。在此系统性能预测模块里，选取“已知釉料化学组成计算表面张力”、“已知釉料化学组成计算线膨胀系数”、“已知釉料化学组成计算熔融温度”、“已知坯式计算烧成温度”等窗体预算新配方性能。通过计算，得到此釉料的熔融温度为1330°C，在此温度时的表面张力为295达因/厘米，线膨胀系数为7.1*10_6。
[0044]通过以上方法得到新配方以及性能预测值即可进入实验室烧制试验，进一步再投入生产实际。
[0045]本发明实施例提供的钧瓷坯釉料配方调配系统及方法，由数据管理、配方计算、性能预测、系统维护等四个模块构成，在原配方需要寻找替代品或进行创新配方研制时，通过此系统提供的方法和技术，实现了大量数据计算的简化，降低了钧瓷生产的原料成本，经济效益明显，结构简单，实用性强，节能降耗效果明显，具有很高的推广及应用价值。[0046]以上所述，仅为本发明最佳实施方式，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内 。
【权利要求】
1.一种钧瓷坯釉料配方调配系统，其特征在于，包括数据管理、配方计算、坯釉料性能计算、系统维护四个模块: 所述数据管理模块用于用户对钧瓷坯釉料配方调配系统基础资源数据的录入与管理，包括原料信息、原料化学成分、氧化物信息、产品配方信息、产品化学成分、坯釉料信息的数据的增加、删除、修改的操作: 所述配方计算模块用于用户对钧瓷坯釉料配方调配系统所涉及到的智能计算进行管理，包括已知钧瓷坯釉料或坯釉式组成计算配方；已知配方计算产品化学组成、计算赛格尔式、计算膨胀系数；已知化学组成计算坯式、计算配料量、计算膨胀系数；已知赛格尔式计算配方、计算膨胀系数；已知坯式计算配料量、计算化学组成；已知釉式计算生釉料配料量、计算熔块釉配料量；原料调配计算；膨胀系数调整计算；温度组成范围验证计算的计算操作； 所述坯釉料性能预测模块用于用户根据各预测要素计算公式进行科学计算，以便准确把握调配出配方的烧成温度、表面张力和熔融温度的数据； 所述系统维护模块主要为了方便用户使用本系统，此系统提供用户快速进行数据初始化，不关闭系统即能调用计算器和使用说明的功能操作。
2.一种钧瓷坯釉料配方调配方法，其特征在于，包括数据管理、配方计算、性能预测，具体步骤为: 步骤一:选择替换原料:当企业或用户遇到原产品配方的原料缺失或其他原因引起的需要寻找一种或几种其 他原料来替换的时候，用户根据原料基本信息如产地、化学组成、价格、氧化物特性，从此系统原料库内选取某种或某几种原料进行替换； 步骤二:计算化学组成:在选择完替换原料后，根据系统内提供的各种原料化学成分和氧化物特性、摩尔数的数据计算出坯釉料的化学组成； 步骤三:计算配料量:在得到坯釉料的化学组成和各种原料的化学组成后，结合MATLAB技术，利用规划算法计算出原料的配料比，并使之按此配比将各种原料混合后其化学组成与原配方的化学组成相符合； 步骤四:性能预测:根据计算出的产品配料量比例和所需各种氧化物特点，计算出配方的熔融温度、产品表面张力、线膨胀系数的性能预测值，为下一步的实验室烧制实验提供参考和依据； 步骤五:烧制实验:利用高校和企业自备实验装置进行烧制实验，根据原料和产品配料量调配出产品坯釉料配方，进行钧瓷创作，然后在实验装置内烧制实验，并根据实验数据结果和以往实验记录及时调整配方直至实验效果满意为止，烧制实验成功后应及时将实验配方结果存入产品数据库； 步骤六:生产实践:根据成功烧制实验配方投入规模化生产实践。
【文档编号】C04B41/86GK103771906SQ201410016992
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日
【发明者】周子强, 贾艳丽, 王佳, 李新珂, 钱舜 申请人:南阳师范学院