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Temperature Control Solutions

窑炉精确测温解决方案

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测温锥使用中的几个问题B   

    有关测温锥使用中的几个问题A         

Orton测温锥(测温三角锥)等效温度

测温锥(测温三角锥)弯曲

工业用途的测温锥(测温三角锥)

测温锥(测温三角锥)的使用

为什么要使用测温锥(测温三角锥)?

加热速率、保留时间以及窑炉气氛对陶瓷的影响

测温锥(测温三角锥)号码以及相关信息

测温锥(测温三角锥)的选择方法

测温锥(测温三角锥)的类型

Orton测温锥(测温三角锥)等效温度表

 测温锥(测温三角锥)的等效温度(℃)

自支撑的测温锥(测温三角锥)

高度1 3/4"

 

大号测温锥(测温三角锥)

小号测温锥

高度15/16"

普通

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普通

无铁

 

普通

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测温锥等效等温计算、升温速率对温度的影响、停留时间的影响、测温锥的选择,

计算程序下载......    (4.99MB)。

如果在这个程序的使用过程中遇到问题或困难,请与我们联系,或发电子邮件(honfusen@126.com)给我们。

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测温锥(测温三角锥)弯曲

   

测温锥(测温三角锥)的最后弯曲位置可以用角度样板来测量,测温锥(测温三角锥)弯曲的起始位置是8°、测温锥(测温三角锥)的最终位置是90°、甚至更大。

温度和时间甚至有时候窑炉的气氛会影响测温锥(测温三角锥)的最终弯曲位置,一般来说,温度对测温锥(测温三角锥)弯曲的角度影响最大,测量的温度是平衡温度,因为实际烧制条件会发生一些变化。

当测温锥(测温三角锥)中的玻璃有足够的流动性时,测温锥(测温三角锥)发生弯曲;温度升高引起测温锥(测温三角锥)弯曲更快;同样地,其他因素的变化也会影响玻璃的粘度,例如玻璃析晶或气氛的改变会改变 测温锥(测温三角锥)的弯曲性能。

测温锥(测温三角锥)的变形会随着过程的进行而加快,在弯曲的早期,在60℃/小时的升温速率时10°的弯曲代表了温度5℃的变化;而在升温的后期,10°的弯曲只是代表温度1℃的变化。

 

用Windows Media Player观看测温锥(测温三角锥)的弯曲过程,

请点击......(1.1MB) 

 

用Windows Media Player观看测温锥的历史,

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工业用途的测温锥(测温三角锥)

在世界范围内广泛应用于窑炉的测温锥(测温三角锥)保证用户的窑炉的烧制过程在自己的控制中,测温锥(测温三角锥)测定了烧制过程,是温度和时间的综合效应。测温锥(测温三角锥)为用户提供了烧制过程的直观保证,确保烧制过程每一天都一致。尽量减小废料、保证最大的产出以及确保最大的利润,是我们追求的目标,Orton的测温锥(测温三角锥)能帮助你达到目标 。

 

测温锥(测温三角锥)在不同升温速率下的等效温度,请点击...... 联系我们 联系我们

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测温锥(测温三角锥)的使用

在使用中,当窑炉放置产品时标准测温锥(测温三角锥)被放置在产品旁边;如果测温锥(测温三角锥)测量的目的是测量顶部-底部、边缘-边缘之间的温度差,因此 测温锥(测温三角锥)必须放置在整个窑炉车上。如果温度是均匀的,目的是每一车、每一炉的比较,必须将测温锥(测温三角锥)放置在窑炉车的同一位置;烧制结束后,测量 测温锥(测温三角锥)弯曲的角度。比较好的方法是测温锥(测温三角锥)的弯曲角度要大于20°、但必须小于100°。对于大部分的质量控制来说,测温锥(测温三角锥)弯曲角度的测量得到的温度偏差在5℃以内,是足够了。Orton提供的表格可以将弯曲角度转化为 温度。应该注意以下几点:

  • 用户在选择适合自己窑炉的测温锥(测温三角锥)时一定要事先经过试验来找出适合本窑炉的测温锥(测温三角锥)。

  • 测温锥(测温三角锥)的锥号越大其弯倒时效温度就越高,从安全使用要求来规定,每次放置3个相邻锥号为一组,中间锥号为窑炉要求烧结的时效温度。

  • 烧结完成时,测温锥(测温三角锥)的直观反映为:低号测温锥(测温三角锥)全弯倒为警戒;中间号测温锥(测温三角锥)弯倒90度左右(可以自定)为测定时效温度;高号 测温锥(测温三角锥)略弯为指示。

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为什么要使用测温锥(测温三角锥)?

测温锥(测温三角锥)在陶瓷烧制中的应用已经超过100年,因为测温锥(测温三角锥)可以确定什么时候烧制已经完全、或者窑炉是否提供了足够的热量保证陶瓷的熟化、或者窑炉中是否存在温度的差异、或者在烧制过程中是否有问题。

 

测温锥(测温三角锥)是什么?

测温锥(测温三角锥)是由100多种成分精心配置的锥体,测温锥(测温三角锥)在一个相对小的温度区间内弯曲,最终的弯曲位置是测温锥(测温三角锥)吸收的热量的量度。我们通常用测温锥(测温三角锥)的号作为测温锥(测温三角锥)的热度表示,最低的测温锥(测温三角锥)号为O22、而最高热度的测温锥(测温三角锥)则是42号,测温锥(测温三角锥)的最初号码为1至20号,O放在号码的前面表示温度较低,因此比O1测温锥(测温三角锥)温度低的测温锥(测温三角锥)是O2,这样一直到O22。

 

测温锥(测温三角锥)的弯曲

温度和时间以及气氛会影响测温锥(测温三角锥)的最终弯曲位置。当然温度是一个主要因素,我们所指的温度是时效温度,因为实际的烧制条件是变化的,采用Orton提供的图标并且知道升温速率,可以根据 测温锥(测温三角锥)的最终弯曲位置确定时效温度。Orton带底座的测温锥(测温三角锥)弯曲角度的标准偏差为2.4°,相当于温度的标准偏差仅为2℃。

 

如何使用测温锥(测温三角锥)?

测温锥(测温三角锥)作为证据测温锥(测温三角锥),放置在陶瓷制品附近的窑炉架上,或者放置在“窑炉看管器”(Kiln Sitter)附近。测温锥(测温三角锥)在玻璃形成以及变软时发生弯曲,测温锥(测温三角锥)的成分以及数量决定了玻璃什么时候、如何形成的。必须注意到窑炉看管器中传感棒的重量引起“窑炉看管器”内的 测温锥(测温三角锥)发生弯曲,重量的改变会影响测温锥(测温三角锥)的弯曲。而证据测温锥(测温三角锥)的弯曲则是由于重力的作用,因此底座的高度和角度则显得非常重要,测温锥(测温三角锥)的高度越高或者倾斜越严重,弯曲所受到的重力也越大,测温锥(测温三角锥)的弯曲也越早。由于这个原因,Orton开发了带底座的 测温锥(测温三角锥),这样测温锥(测温三角锥)的高度和倾斜的角度固定了,一般在15-25分钟内测温锥(测温三角锥)发生弯曲。测温锥(测温三角锥)在开始时弯曲比较慢,但是一旦 测温锥(测温三角锥)的顶端弯曲过中点后,弯曲非常快;当测温锥(测温三角锥)的顶端到达底座时,认为烧制完成;无论如何,测温锥(测温三角锥)的顶端到达基座与 测温锥(测温三角锥)的顶端处于4点钟的位置,他们之间的差异是很小的,对烧制结果的影响非常小。

 

为什么要使用测温锥(测温三角锥)?

烧制陶瓷与烘培是非常相似的,只是陶瓷的烧制的温度较高。陶瓷可以在一定的温度范围内烧制,有的陶瓷制品有较宽的烧制范围、而有的陶瓷制品则在较窄的烧制范围内。在较低温度下烧制则需要较长的时间,就像烤炙一只火鸡,这是因为对于陶瓷制品来说必须保证一定的时间来吸收足够的热量。我们将陶瓷吸收的热量称之为“热度”,不同的烧制过程,如果热度一致的话,得到的陶瓷制品应该是一样的,即使一个烧制过程的温度高,但时间短;另一个烧制过程温度低、但烧制时间长。由于测温锥(测温三角锥)测量的是热度,所有的制造者均会建议他们的产品采用什么号码的测温锥(测温三角锥)。

 

3-测温锥(测温三角锥)系统

许多今天使用的陶瓷制品,例如陶瓷和无铅釉料,必须在两个不同温度范围内烧制。3-测温锥(测温三角锥)系统可以用来测定温度的均匀性以及检验”窑炉看管器“(Kiln-Sitter)或电子温控仪的性能,3-测温锥(测温三角锥)包括三个连续的 测温锥(测温三角锥)号码:

烧制锥-陶瓷、釉料制造商推荐的测温锥(测温三角锥);

导锥-热度低于烧制锥

后备锥-热度高于烧制锥

例如:O17、O18、O19或者5、6、7。

 

测温锥(测温三角锥)评价窑炉

大部分的窑炉的顶部和底部之间是有温度差异的,温度差异的大小依赖于窑炉的设计、加热电阻的使用年限、窑炉中陶瓷制品的放置和分布。一般来说,窑炉有较大的温度差异,把测温锥(测温三角锥)放置在底部、中部和顶部的架上来测定在烧制过程中到底有多少温度差异,烧制后,仔细观察测温锥(测温三角锥)的情况:如果在底部的支架上,导锥只是弯曲了一半说明陶瓷烧制的温度偏低了半个热度;如果顶部架上的导锥弯曲了一半,说明烧制过程偏高了半个热度,顶部和底部的测温锥(测温三角锥)却是存在温度差异。如果你发现了差异,改变陶瓷制品的放置方式来减小这种温度差异,增加一个向下的通风也会平衡窑炉内的温度。

 

检查“窑炉看管器”(Kiln Sitter)的性能

当小号测温锥(测温三角锥)在传感棒下方受到足够热量并完全弯曲时,“窑炉看管器”会切断窑炉的电源。测温锥(测温三角锥)的弯曲是由于传感棒的重力作用所致,由于“窑炉看管器”中的测温锥(测温三角锥)放置在窑炉墙(靠近加热元件),受到的热量比证据测温锥(测温三角锥)高,可以更早切断窑炉电源的,在“窑炉看管器”附近采用使用3-测温锥(测温三角锥)系统来测定“窑炉看管器”和窑炉架之间的差异。

 

检查温控仪的性能

电子温控仪将窑炉温度升到所需的温度,温控仪测试温度通过埋在耐火墙中的热电偶得到的。带底座的证据测温锥(测温三角锥)可以确认温控仪是否控制正确。将测温锥(测温三角锥)放置在热电偶附近,烧制结束后,检查测温锥(测温三角锥)是否完全地弯曲了。Orton保证了温控仪,无论如何,我们还是建议用户在每一次的烧制过程中放置一个测温锥(测温三角锥)确保窑炉达到所需的温度。温控仪依赖于温度的正确测量以及合适的升温程序,大部分温控仪采用K型热电偶,有可能不能给出一个正确的温度值,而且在使用后较长时候后,会发生变化。 

 

带底座的证据测温锥(测温三角锥)

Orton向用户推荐带底座的证据 测温锥(测温三角锥),因为带底座的测温锥(测温三角锥)使用方便,测试的重复性好。许多用户在每次烧制时都只使用带底座的测温锥(测温三角锥)来检验窑炉的变化,可以不必使用3-测温锥(测温三角锥)的系统来检查窑炉中的温度变化,当窑炉中的一半的 测温锥(测温三角锥)表现出不同时,表明窑炉出现问题,需要解决。这样的话,可以将及时解决问题以避免更大的问题。测温锥(测温三角锥)是监测窑炉的最简单、最经济的方法。

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              加热速率、保留时间以及窑炉气氛对陶瓷的影响

              在烧制过程中,时间、温度以及窑炉气氛会影响陶瓷的烧成和熟化,Orton测温锥(测温三

            角锥)的弯曲正是反映了陶瓷的烧成和熟化。

 

加热速率

加热速率会严重影响测温锥(测温三角锥)开始发生变形弯曲的温度、弯曲的速率、以及测温锥(测温三角锥)的终点温度(即测温锥(测温三角锥)的时效温度)。一般来说,陶瓷或 测温锥(测温三角锥)加热速度越快,陶瓷烧成熟化温度或测温锥(测温三角锥)的变形弯曲温度也越高,测温锥(测温三角锥)的终点温度也随着加热速率的增加而增加。

 

有效加热速率的确定

大部分的陶瓷的熟化是在烧制过程的最后100℃内,测温锥(测温三角锥)的变形弯曲也是这样的。由于测温锥(测温三角锥)是时间-温度(时效温度)的指示器,因此加热速率会影响测温锥(测温三角锥)的终点温度(测温锥(测温三角锥)的顶端达到90°的位置)。由于大部分的烧制过程有一定的保留时间,有效加热速率必须说明保留时间这个变量。

Orton开发了一套计算机软件,可以预测不同加热速率和保留时间下测温锥(测温三角锥)变形弯曲过程。一般来说,用户可以通过陶瓷在烧制的最后100℃阶段的总时间来计算有效加热速率;举例来说,假如窑炉的终点温度是1200℃,在1100℃升温至1200℃的过程中,耗时2.5小时;如果在1200℃保留1小时,然后从1200℃冷却至1100℃耗时0.5小时,因此在最后的100℃内总的时间为4小时,由此有效升温速率为100℃除4即25℃/小时 。

Orton为用户提供了温度转换表,如果知道了升温速率便可以将测温锥(测温三角锥)的弯曲角度转化为时效温度,我们由此可以测定窑炉或者窑炉车的温度差异。

 

保留时间

保留时间也会影响测温锥(测温三角锥)的变形或弯曲,一般来说,烧制过程升温到一个平衡温度,然后在该温度停留1-2个小时便必须提高 测温锥(测温三角锥)一个热度;停留4-6个小时,必须提高测温锥(测温三角锥)二个热度;停留16-20个小时,则必须提高测温锥(测温三角锥)三个热度。

 

窑炉气氛

陶瓷专家知道窑炉气氛对陶瓷的反应有极大的影响,对陶瓷的性能也就有很大的影响。由于测温锥(测温三角锥)的变形弯曲是由于热化学反应造成的,可以预料气氛会影响 测温锥(测温三角锥)的变形弯曲。

很幸运的是,影响陶瓷性能的条件与测温锥(测温三角锥)的变形弯曲有关系,因此测温锥(测温三角锥)可以作为窑炉烧制区的评价温度分布的一个有效工具,影响 测温锥(测温三角锥)的窑炉环境条件主要有:

  • 氧化和还原气氛的含量;

  • 硫的存在;

  • 水蒸汽的存在;

  • 火焰的冲击;

  • 附近更热或更冷表面的辐射效应;

  • 窑炉中的气流流动。

还原气氛对测温锥(测温三角锥)的变形有反作用,低温测温锥(测温三角锥)由于含有金属成分,尤其对还原气氛敏感。另外,在还原气氛中,有机的粘接剂不会被完全氧化,结果 测温锥(测温三角锥)会发生膨胀以及变黑。一旦膨胀,即会改变测温锥(测温三角锥)的变形特征。红色的测温锥(测温三角锥)(即包含铁氧化物的 测温锥(测温三角锥)O10至3)也会由于还原气氛的存在发生逆反作用,在烧制后,测温锥(测温三角锥)会变成绿色、甚至变成黑色。

不含铅和铁的测温锥(测温三角锥)(测温锥(测温三角锥)O19至O11,“无铁”的测温锥(测温三角锥)为O10至3以及4至42)可以在还原气氛中使用,在还原气氛之前将 测温锥(测温三角锥)中的有机粘接剂完全氧化即可,在空气中加热测温锥(测温三角锥)到800-850°F即可完全燃烧测温锥(测温三角锥)中的有机粘接剂。PCE测温锥(测温三角锥)或预先煅烧的 测温锥(测温三角锥)成功应用于在中性或还原气氛中。

相对于氧化气氛来说,测温锥(测温三角锥)以及大部分的陶瓷在还原气氛中要熟化得快,或者换句话说可以在更低的温度下熟化陶瓷制品。预先煅烧的 测温锥(测温三角锥)会改变测温锥(测温三角锥)的变形特性,因此使用预先煅烧的测温锥(测温三角锥)的用户必须建立自己的监控程序。

对于“切换”的窑炉(即交替变换氧化和还原气氛),一般来说不会对测温锥(测温三角锥)有反作用。

窑炉气氛是含硫的或还原性的,可能会引起窑炉中的测温锥(测温三角锥)产生一个“结皮”,而内部却具有更加流动性,因此测温锥(测温三角锥)的变形会变得不确定,这个“结皮”的产生是由于 测温锥(测温三角锥)表面化学成分的变化而产生的。

改进的无铁的测温锥(测温三角锥),O4至3(1976年后开始提供)以及所有热度高于3号测温锥(测温三角锥)可以应用于含硫的气氛中。

对于常规的测温锥(测温三角锥)O10至3,也会遇到测温锥(测温三角锥)的”结皮“,这主要由于升温速度太快或在燃烧气氛中时间太长造成的,这种”结皮“是由于原材料、玻璃料中的硼氧化物在水蒸汽的存在下挥发造成的,”结皮“会造成 测温锥(测温三角锥)在更高的温度下变形弯曲,严重的”结皮“会造成测温锥(测温三角锥)根本不是以弧形状弯曲,而是直接断裂,像断裂的树枝,表面不光滑、断裂面也非常锋利。

改进的无铁的测温锥(测温三角锥),O10至3,也不含有硼氧化物,因此不会发生”结皮“现象。

水蒸汽的存在,在水蒸汽含量比较高的情况下,也会影响测温锥(测温三角锥)的性能。事实上,即使少量的水蒸汽也会使得测温锥(测温三角锥)的变形弯曲温度提前,这是因为在烧制过程中水蒸汽会扩散到 测温锥(测温三角锥)中,引起玻璃化过程的变化(参阅文献 Effect of Atmospheres in Firing Ceramics - C.J. Koenig Published by the Columbia Gas System Service Corp., Columbus, Ohio and the Southern California Gas Co., Los Angeles, California)。这是在电窑炉和敞开的气体窑炉中测温锥(测温三角锥)表现出不一样的特性的主要原因。虽然水蒸汽在燃烧炉中高达19%的含量,但是我们没有必要把 测温锥(测温三角锥)取出不用,因为测温锥(测温三角锥)和陶瓷制品有类似的行为,即测温锥(测温三角锥)还是对陶瓷制品有指导意义的。

 

其他窑炉条件

固体燃料产生的灰尘会落在测温锥(测温三角锥)上,也会在一定程度上影响测温锥(测温三角锥)的变形弯曲,像盐汽、铅化合物和锌化合物会在测温锥(测温三角锥)上产生一个表面釉,也许会、也许不会影响测温锥(测温三角锥)的性能。火焰会使得测温锥(测温三角锥)顶端熔融,如果可能的话,测温锥(测温三角锥)应避免放置在火焰处或通风口。

 

很热的表面传来的辐射,或测温锥(测温三角锥)放置在冷表面的附近,也会影响测温锥(测温三角锥)的变形弯曲,因此测温锥(测温三角锥)放置的条件应该与陶瓷制品一致。

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测温锥(测温三角锥)号码以及相关信息

Orton制造的测温锥(测温三角锥),测温锥(测温三角锥)号从O22至42,O22是最低熔点的测温锥(测温三角锥),需要最少的热量即发生变形或弯曲。在烧制过程中,测温锥(测温三角锥)受热发生软化以及熔融,由于重力的作用,测温锥(测温三角锥)的顶端发生弯曲,测温锥(测温三角锥)弯曲表明测温锥(测温三角锥)和陶瓷受到了一定的热量,一般来说,测温锥(测温三角锥)开始弯曲后需要15-20分钟才完全弯曲,测温锥(测温三角锥)号码越高,需要的热量也越多。
原来的测温锥(测温三角锥)号码为1号至20号,当更低的温度的测温锥(测温三角锥)开发出来后,测温锥(测温三角锥)的号码前面加了“O”以区分。

测温锥(测温三角锥)号码……O22至O1,低温区域

测温锥(测温三角锥)号码……1 至 42,高温区域。


测温锥(测温三角锥)的典型用途

测温锥(测温三角锥)O22 至 O11
使用在如下烧制过程:外层釉、珐琅以及玻璃的熔融、烤花以及退火。温度范围:1090-1550°F (590-850°C)。
测温锥(测温三角锥) O10 至 3
一系列的测温锥(测温三角锥)(红色,含铁的测温锥(测温三角锥))以及适应于还原气氛的不含铁的测温锥(测温三角锥)。这些 测温锥(测温三角锥)用于烧制陶瓷制品、瓷砖、釉料以及其他一些结构陶瓷产品。温度范围:1600-2150° F (890-1170°C)。
测温锥(测温三角锥) 4 至 12
用于烧制瓷器、地板砖、陶瓷以及其他耐火材料,温度范围:2175-2345°F (1180-1340°C)。
测温锥(测温三角锥) 13 至 42
使用于烧制工业陶瓷,最高温度3659°F (2015°C)。

 

测温锥(测温三角锥)测量热度,表明了陶瓷在阈值温度以上吸收的热量。阈值温度是指产品的烧结性能开始发生变化的温度,弯曲性能与温度是相关的。每一个测温锥(测温三角锥)有一个测温锥(测温三角锥)完全弯曲的烧制范围。一般来说,烧制速度越快,测温锥(测温三角锥)发生弯曲的温度越高;相反,窑炉的烧制速度越慢,测温锥(测温三角锥)发生弯曲的温度越低;6点钟的位置(90°角)认为是测温锥(测温三角锥)弯曲的终点。

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测温锥(测温三角锥)的选择方法

无论何时尽可能使用带底座测温锥(测温三角锥)或大测温锥(测温三角锥)
带底座的测温锥(测温三角锥)由于其固定的底座高度和角度,给出的结果比较一致、结果的重复性好。

考虑温度范围
测温锥(测温三角锥)变形是时间和温度的综合效应,预期的温度范围决定了测温锥(测温三角锥)的号码以及要使用的测温锥(测温三角锥)的类型。对于高温,需要大 测温锥(测温三角锥)或PCE测温锥(测温三角锥);带底座的测温锥(测温三角锥)适合于低温和中等温度下使用;只有小测温锥(测温三角锥)或用于“窑炉看管器”(Kiln Sitter)。

测温锥(测温三角锥)选择时加热速率是一个只要因素
每一个测温锥(测温三角锥)的号码都是建立在专门的加热速率上,对于升温速度快的情况,测温锥(测温三角锥)必须在测温锥(测温三角锥)变形弯曲之前加热到更高的温度。

烧制室的高度或者窑炉的空间也是决定测温锥(测温三角锥)号码的一个因素。

在测温锥(测温三角锥)26号之上,必须使用大的测温锥(测温三角锥),除非使用PCE测温锥(测温三角锥)用于测试或质量控制。

在中性或还原气氛中?
在中性或还原气氛中,测温锥(测温三角锥)中含有两种影响测温锥(测温三角锥)性能的物质。有机粘接剂加入到测温锥(测温三角锥)中保证测温锥(测温三角锥)在运输和处理过程中有足够的强度,这种粘接剂在空气或氧化气氛中加热到800°F时燃烧完全;如果没有空气,只能使用预氧化的测温锥(测温三角锥)。另外,有些测温锥(测温三角锥)中含有铁氧化物,在还原气氛中,铁氧化物会成为流体,导致测温锥(测温三角锥)弯曲提前,这种情况下,必须使用无铁的 测温锥(测温三角锥)来避免这个问题。

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测温锥(测温三角锥)的类型

大号测温锥(测温三角锥)

常规大号测温锥(测温三角锥)-这些是普通的测温锥(测温三角锥),广泛用作证据锥来监控窑炉的过程和条件。大号测温锥(测温三角锥)有O19至O1,1号至42号,其中O10至O1以及1号和3号含有铁氧化物。

所有的测温锥(测温三角锥)含有有机的粘接剂。
无铁的大号测温锥(测温三角锥)-不同于普通的大号测温锥(测温三角锥),因为这些测温锥(测温三角锥)中不含有铁氧化物。这些测温锥(测温三角锥)可以用于还原气氛条件,O4至O1,以及1号和3号也可用于硫气氛中。无铁的 测温锥(测温三角锥)是O10至O1以及1号和3号。
 

带底座的测温锥(测温三角锥)

常规的带底座的测温锥(测温三角锥)-作为证据锥来说,带底座的测温锥(测温三角锥)是最准确、操作最简单的。只有Orton向用户提供这种测温锥(测温三角锥),它们不需要测温锥(测温三角锥)的支架,因为它自身带有底座,因此测温锥(测温三角锥)的高度和角度总是一致的。所有的测温锥(测温三角锥)均含有有机粘接剂。

带底座的测温锥(测温三角锥)的号码O22至O1,以及1号至23号包括那些半号的测温锥(测温三角锥)。
无铁的带底座测温锥(测温三角锥)-不同于常规的带底座的测温锥(测温三角锥)因为它们不含有铁氧化物,可以用于还原气氛中。测温锥(测温三角锥)O4至O1以及1号和3号还可用于硫气氛中。

 

小号测温锥(测温三角锥)

小号常规 测温锥(测温三角锥)-这些测温锥(测温三角锥)认为是“低级”的测温锥(测温三角锥),只是用于Dawson“窑炉看管器”(Kiln Sitter)。如果窑炉空间比较小的话,小号测温锥(测温三角锥)也可用作证据锥;与大号测温锥(测温三角锥)或带底座的测温锥(测温三角锥)的变形弯曲相比,小号测温锥(测温三角锥)的变形弯曲温度要高一些,而且要仔细放置。
小号测温锥(测温三角锥),O22至O1以及1号至20号;其中O10至O1以及1号至3号含铁氧化物。所有的测温锥(测温三角锥)均含有有机粘接剂。

 

测温棒

常规测温棒-Orton的测温棒用于Dawson的“窑炉看管器”中,由于其唯一的形状保证放置位置一致,这样就不会改变烧制过程。
测温棒的号码O22至O1以及1号至10号;O10至至O1以及1号和3号含铁氧化物,所有的测温锥(测温三角锥)含有有机粘接剂。

 

PCE测温锥(测温三角锥)

PCE测温锥(测温三角锥)-小测温锥(测温三角锥),与12号至42号测温锥(测温三角锥)的成分相同,在一定的条件下煅烧来清除 测温锥(测温三角锥)中所有的有机化合物,可用于快速烧制或非氧化气氛的工业应用,也可以作ASTM C-24测试。
PCE测温锥(测温三角锥)需要底座来放置这些测温锥(测温三角锥)。

有关测温锥使用中的几个问题

1. 什么是Orton测温锥?

2. 为什么要使用Orton测温锥?

3. Orton测温锥是如何工作的?

4. 如果使用热电偶,为什么还要使用测温锥?

5. 使用什么样的Orton测温锥?

6. 为什么要 使用带底座的测温锥?

7. Orton带底座的测温锥如何工作?

8. Orton的测温锥是品质最好的吗?

9. 升温速率和停留时间意味什么?

10. 测温锥放置时间很长,仍能用吗?

11.  在Orton提供的温度转换表上,数字27、108、270代表什么?

12. 如何使用测温锥?

13. 烧制结束后,如何知道测温锥受到的温度?

14. 如何知道测温锥的温度是多少?

15. 以前我没有使用过测温锥,我应该使用哪种测温锥?

16. “Heatwork”(热功)代表什么?

17. 窑炉气氛的变化是否会影响测温锥?

18. 盐析”对测温锥的测温准确性有何影响?

19. 窑炉中测温锥的放置?

20. 影响陶瓷制品品质的因素。

 

1. 什么是Orton测温锥?

测温锥是由Edward Orton于1896年研制成功的(至今已经有110年),用于测量窑炉内的烧制温度和时间对陶瓷烧制的影响。在陶瓷行业,陶瓷烧制时间和温度对陶瓷的组合影响称之为“加热功率”,它是获得成功陶瓷制品的关键因素。正确地使用Orton测温锥这一敏感的元件,可以非常准确地 了解加热过程的差异。

测温锥是由超过100种成分精心调制而成的,成分类似于陶瓷成分。测温锥在25℃或小于25℃的温度范围内将以可重复的形式发生弯曲变形;当达到预期的温度以及持续的时间后,测温锥将会像玻璃一样变软和弯曲。

Orton生产大号、小号的测温锥,以及带底座的测温锥。大号测温锥用于行业厂家以及制陶艺人,按照Orton于1896年制定的原始标准,大号测温锥为2.5“高(即6.35cm) 、小号测温锥为1.125"高(即2.86cm),成分类似于大号测温锥;小号测温锥应用于空间比较小的窑炉中。

小号测温锥、大号测温锥都需要底座以达到正确的底座角度和高度。

带底座的测温锥也是2.5"(即6.35cm)高,而且高度和底座的角度都不需要再调试了,对用户来说带底座的测温锥既简单而且准确,保证烧制过程的一致性。

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2. 为什么要使用Orton测温锥?

Orton测温锥可以可靠、准确地测量时间和温度的共同作用,并可用于下列目的:

  • 判断产品是否达到预期的加热程度;

  • 测温锥得到的数据输入统计程序以产生SPC控制图;

  • 测试窑炉的温度均匀性;

  • 在烧制过程中,监测窑炉的气氛条件;

  • 通过同一批次的积聚提供烧制产品的视觉证据。

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3. Orton测温锥是如何工作的?

 

                   

测温锥将随着顶端的角度成向下的弧形或变形,就像时钟的指针一样,当顶端锥顶弯曲成90°时,需要的温度达到了。锥顶在开始时弯曲很慢,但当加热效果超过一定时间,弯曲将加快。

图1说明了温度和时间的共同作用对08、07、06、05大号的测温锥的作用(Orton建议烧制过程的监测采用3锥系统,即一个导锥、一个烧制锥、一个后备锥,也可以同时使用4个锥)。

在一个150℃/小时升温速度的炉子中,08号测温锥甚至变形到顶部弯曲至底部(955℃)。在984℃时,07号测温锥达到相同的形变;经过1小时的恒温处理后,06号测温锥发生形变;经过3小时的恒温处理后,05号测温锥发生形变。

由于温度和时间是测温锥的两个重要的因素,加热速率会影响测温锥的变形温度。

 

图2是3种测温锥同时在不同的加热速率下的变形温度。显然,当升温速率加快时,达到变形的终点温度也随之升高。这种相关关系存在于大多数的陶瓷产品和釉料中,这也是一个很好的例证为什么仅有温度并不足以保证适当的熟化条件或烧制条件。

基于“时钟位置”描述的测温锥变形的系统在对于测温锥顶部位置与设想的时钟面的关系的观察下逐渐形成。图3显示了类似时钟的测温锥变形,使用者可以用相应的垂直角度来描述测温锥的实际弯曲程度。图4是一个常用的模板,以2°的角度增量来测量测温锥的变形,在这个图例中,72°角应该为报告经过或终点温度。    

图5则描述了在烧制过程中用来记录变形或弯曲的时钟系统,显然弯曲不是线性关系,因此使用者在烧制过程中必须牢记这一点。

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4. 如果使用热电偶,为什么还要使用测温锥?

热电偶因其结构简单、操作方便、安装容易,是使用最为广泛的温度指示器。热电偶记录在顶端获得的温度,只是空间和时间的一点,一个热电偶无法决定加热过程;一只热电偶是无法提供窑炉在不同方位加热是否均匀的信息。

使用测温锥所带来的成本节约远远大于测温锥的成本,并且保证了陶瓷的质量。

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5. 使用什么样的测温锥?

为了使用正确型号的测温锥,我们首先要确定如下问题:

  • 所期望的最高烧制温度;

  • 在最高温度下保持或恒温时间;

  • 窑炉中的气氛类型;

  • 最后200℃的升温速率。

利用上述信息,通过以下步骤确定测温锥的温度范围:

  • 利用Orton的等温图找到和烧制条件最接近的测温锥型号和最高温度(这个会作为“烧制锥”);

  • 如果在最高温度有一个持续恒温时间,一个小时必须提高测温锥一个热度、三个小时必须提高测温锥两个热度、九个小时必须提高测温锥三个热度;

  • 如果窑炉中有一个安装在顶部的热电偶,请适当降低“烧制锥”的热度,因为窑炉的顶部通常比测温锥所在的地方要热得多;

  • 对于测试烧制,用两个“导锥”(稍凉,温度低一点)和一个“后备锥”(稍热,温度高一点)放在烧制锥的周围。

(对于小窑炉,烧制升温速率很快,可以达到300℃/小时或更高的升温速度,必须使用Orton小测温锥,小测温锥可以耐更快的升温速率,而不会有副作用。)

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6. 为什么要用带底座的测温锥?

在使用Orton的测温锥时,测温锥的角度和高度是非常重要的两个因素,操作者可能会花费大量的时间和劳动力。

高度的设置会严重影响测温锥的变形过程。图6显示了测温锥高度对测温锥变形的影响,高度越高测温锥的变形越大、高度越低测温锥的变形越小。                  

        “角度设置“也影响测温锥的变形,如图8和图9,采用了与”高度设置“类似的程序,几个测温锥被放置成不同的角度,而其他条件相同。当测温锥放置角度小于设计的8°时,测温锥的变形程度要小于正常为8°时的变形程度。图10中,大号测温锥被正确地放置为8°的角度和5.08cm(2")的高度。

             

随着Orton带底座的测温锥的推出,这种依赖于人力来调整高度和角度的过程不需要了。Orton的改良品种--带底座的测温锥,不再需要调节测温锥的高度和角度了,确保用户烧制过程是一致的、烧制过程可重复的。

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7. Orton带底座的测温锥如何工作?

图14显示了Orton拥有专利的测温锥底座,这个底座在烧制过程中作为支撑。Orton工程人员研究了手工放置不正确带来的测量结果不一致的问题,开发了带底座的测温锥。测温锥弯曲时所用的底座在设计和制造时都是精心控制和设计的。

图15比较了Orton带底座的测温锥和不带底座的大测温锥的形变分布,带底座的测温锥的变形角度分布明显变小 ,说明带底座的测温锥的测试精度高、重复性好。

    

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8. Orton的测温锥 是品质最好的吗?

图16中显示了测温锥的变形的一致性是Orton测温锥品质和一贯承诺的最好解释。图16是48个带底座的测温锥同时烧制时表现出的变形一致性,测试重复性好。

  

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9. 升温速率和停留时间意味什么?

“升温速率”是指在烧制时窑炉温度的上升速度,如果窑炉在3个小时内升至600℃,这意味着升温速率为200℃/小时,升温速率是很重要的,因为升温速率决定了测温锥在什么温度发生变形。Orton提供了不同升温速率下的不同测温锥的终点温度,供用户选择。
“停留时间”意味着窑炉在指定温度停留的时间,停留时间可以使得窑炉达到平衡,或者在烧制过程中因为工艺的要求必须在指定温度停留一定的时间。

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10. 测温锥放置时间很长,仍能用吗?

当然能用,测温锥没有保质期。一般来说,测温锥应该保存在通风干燥的地方,只要没有破裂或明显裂缝,测温锥仍能使用。Orton的技术人员测试了50多年前的测温锥,测试结果与以前的结果相比,并没有发现什么变化。

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11.  在Orton提供的温度转换表上,数字27、108、270代表什么?

数字27、108、270指的是升温速率,升温速率对测温锥变形弯曲温度有决定性影响。27、108、270分别对应于慢速、中速、快速升温。

注意,带底座的测温锥和不带底座的大号测温锥的温度表现是不一样的,在相同的升温速率下,变形弯曲的温度是有差异的。例如带底座的06号测温锥在快速升温速率下得到的变形弯曲温度为1013℃、而不带底座的06号测温锥在相同条件下的变形弯曲温度为1011℃,两者相差2℃。

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12. 如何使用测温锥?

Orton制造四种不同类型的测温锥(小号测温锥、棒状测温锥、大号测温锥以及带底座的测温锥)。

大号测温锥和带底座测温锥用于测量温度均匀性以及/或者判断是否有足够的热 功率来烧制陶瓷。测温锥显示了陶瓷是否受到了足够的热功率来烧制陶瓷或釉料,一个合适的测温锥会发生变形弯曲,测温锥的顶端会基本接触到底座上,对测温锥的简单一眼即可判断烧制是否成功。

小号测温锥或棒状测温锥主要用于窑炉切断设备,叫“窑炉监控器”,这是一个机械装置,当窑炉中的温度足够的时候,在“窑炉监控器”棒的重力下,测温锥发生变形弯曲,切断电路。

要真实测量陶瓷接受的热功率,必须将大号测温锥或带底座的测温锥放置在陶瓷的旁边。

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13. 烧制结束后,如何知道测温锥受到的温度?

有两种方法可以测量测温锥受到的温度,第一个方法需要Orton的测量模板,Orton的测量模板是一个塑料卡,可以测量大号测温锥或带底座的测温锥的变形弯曲角度,这个塑料卡可以读出10至90°的范围,烧制的测温锥紧靠在Orton的测量模板,测温锥顶端的位置显示了弯曲角度,如果测温锥的弯曲角度达到90°,认为是烧制完全了。

第二个方法是“时钟”方法,这个方法需要知道测温锥顶端在时钟面的位置,对于测温锥来说,时钟1点钟位置表示测温锥还没有变形弯曲,时钟6点钟表示测温锥的顶端接触到了底座上,一般来说处于测温锥顶端处于5点或6点钟位置,被认为是烧制比较合适。

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14. 如何知道测温锥的温度是多少?

要知道测温锥的温度是多少,必须知道窑炉的加热速率以及测温锥的变形弯曲角度,弯曲角度可以用Orton的测量模板测量。基于窑炉的加热速率和测温锥的弯曲角度,在Orton提供的测温锥图上即可查询得到测温锥的温度。你可以直接下载或者给我们电子邮件,我们可以直接免费送给你。该程序会自动将弯曲角度转化为温度、计算加热速率以及其他。

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15. 以前我没有使用过测温锥,我应该使用哪种测温锥?

大部分的陶瓷或釉质制造经过长时间的实践,他们都已经知道该采用哪种类型的测温锥在陶瓷或釉质烧制成熟时会发生变形弯曲。例如,瓷器釉质应该采用6号测温锥,对于这个产品我们会向用户建议采用大号测温锥或者带底座的6号测温锥。

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16. “Heatwork”(热功)代表什么?

“热功率”是一个用于描述在烧制时,时间和温度对陶瓷的一个综合作用,烧制陶瓷非常类似于烤制蛋糕,在许多的加工工艺中必须选择温度和时间。例如,一个薄蛋糕的工艺处方中规定:蛋糕必须在375℃下停留45分钟;如果是纸托蛋糕,则必须将时间减小为30分钟,因为纸托蛋糕吸收的热量更快,因此必须将时间缩短为30分钟。

在陶瓷工业中,必须保证陶瓷或釉质在一定的时间内吸收一定的热量,你不能将陶瓷直接放置在2232°F的窑炉中保持一个小时,这样会导致严重的焙烧不足,必须再焙烧19个小时才能保证陶瓷的烧制成熟。

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17. 窑炉气氛的变化是否会影响测温锥

是的。测温锥在还原气氛中与在氧化气氛中是是非常不一样的。因此,测温锥还是窑炉空气质量的监测工具。测温锥比大部分的陶瓷对气氛更加敏感,因此,测温锥作为可以作为窑炉中气氛变化的警告标志,例如,如果在烧制时发现测温锥是白色的,然后突然变成灰色的,是窑炉中气氛变化的明显标志。测温锥可以用于还原气氛中测量温度均匀性以及温度重复性。在氧化气氛中按照测温锥弯曲角度换算温度应该会发生一些变化。

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18. 盐析”对测温锥的测温准确性有何影响

事实上,盐溶液可以使得测温锥更加光亮和光滑,还是能够如预期那样发生弯曲,盐不会引起很奇怪的现象。

无论如何,有一件事必须特别注意:盐的加入方式的不同,会引起窑炉温度的突然下降,就像将水泼到热的炉子上,这个温度的突然下降会在测温锥上形成一个硬的壳,这个坚硬的外壳会冻结测温锥,并延迟测温锥的弯曲。如果先降温然后再升温,这个坚硬的外壳会变得更加严重突出;如果窑炉温度发生波动,会在测温锥上形成更厚的外壳。

因此,只要在测温锥上加盐,温度下降不是很严重,温度也会逐渐恢复,测温锥会正常工作。

另外,含铁的测温锥(010号测温锥到3号测温锥)由于铁氧化物的存在,对坚硬外壳更加敏感。

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19. 窑炉中测温锥的放置?

在窑炉中放置测温锥是很重要的,在窑炉中的不同区域放置测温锥可以确定整个窑炉中的热功的分布,当窑炉中不同位置放置了测温锥,窑炉中的不同位置的测温锥将窑炉中的热分布测定出来了,这个信息可以为调整烧制条件提供依据。

测温锥在窑炉中的位置也是很重要的考虑因素,测温锥以期望的形势弯曲;如果测温锥放置在风口位置,测温锥会形成一个“硬壳”,这个硬壳会影响测温锥的弯曲;如果测温锥放置在离热源比较近的位置,例如在电热丝附近,测温锥弯曲的时间或变形方式也会受到影响。

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20. 影响陶瓷烧制品质的因素。

在烧制过程中,时间、温度以及窑炉气氛会影响陶瓷制品的烧制,由于Orton的测温锥的成份与陶瓷相似,时间、温度以及窑炉气氛同样也影响测温锥的弯曲。

升温速率:升温速率影响测温锥开始变形弯曲的温度、弯曲的速率以及烧制的终点温度(测温锥的等效温度)。一般来说,陶瓷产品或测温锥加热的速率越快,产品烧熟的温度或弯曲的温度也越高。测温锥的终点温度随升温速率的加快而升高。

停留时间:停留时间也会影响陶瓷制品或测温锥的烧熟,停留时间影响测温锥的弯曲,一般来说将温度升高至最高温度,在最高温度处停留1~2小时;如果停留4~6小时,必需使用下一个热度的测温锥;如果停留16~20小时,必需使用再下一个热度的测温锥。

窑炉气氛: 陶器专家知道窑炉气氛对陶瓷制品的反应和性能有巨大的影响,由于测温锥的变形弯曲是由于热化学反应,热化学反应则受到气氛的影响。幸运的是,影响陶瓷制品性能的条件与测温锥的变形弯曲条件一致,因此测温锥可以作为评价窑炉烧制区域温度分布的有效工具,测温锥可以在以下几方面评价:

  • 氧化或还原程度;

  • 含硫气体的存在;

  • 水蒸汽的存在;

  • 火焰碰撞测温锥;

  • 附近热源或冷源的辐射效应;

  • 窑炉中气流(冷空气)。

还原气氛对测温锥的变形弯曲有相反的作用,含金属化合物的玻璃料的低温测温锥对还原气氛是非常敏感的,在还原气氛下有机粘合剂不能被完全氧化,测温锥发生膨胀以及变黑。测温锥的膨胀会改变测温锥变形的特性,“红色”测温锥(含铁氧化物,O10#至3#)受还原气氛的影响,烧制结束后,测温锥会有一个绿色至黑色的外表。

不含铅或铁氧化物(测温锥O19#至O11#,不含铁的O11#至3#,以及4#至42#)的测温锥均可以应用在还原气氛中,在进入还原气氛窑炉之前,将测温锥烧制完全,在空气中,在800~850°F(430~455°C)将有机粘合剂烧掉。

测温锥和大部分的陶瓷在还原气氛中,在更低的温度,会成熟快一些;如果在玻璃变形区域加热预烧会改变测温锥的变形弯曲特征,因此用户应该设置自己的加热程序,并控制整个测试过程。

对于交替更换窑炉(氧化气氛和还原气氛交替)不会对测温锥的变形弯曲发生影响。

含硫气氛或还原气氛的窑炉可能是的测温锥在表面形成一层”壳“,而内部则变成流动的,产生不确定的变形,外层的壳是由于测温锥表面的化学组成发生变化而造成的。

测温锥O10#~O3#在快速升温的燃烧炉子中也会在外层生成“硬壳”,这个“硬壳”是由于在水汽含量较高的环境中,测温锥中的硼氧化物的挥发造成的,“硬壳”会导致测温锥的变形弯曲温度升高,严重的情况下,“硬壳”测温锥会直接断裂而不弯曲,就像断裂的树枝一样,边缘尖锐。

窑炉中水汽的存在,尤其是水汽含量较高的情况,也会影响测温锥的弯曲性能。事实上,即使少量的水汽,也会使得测温锥的弯曲温度提前,因为在烧制过程中水汽扩散进入测温

锥,引起玻璃化过程的变化造成的。

 

 

 

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