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陶艺气窑又进化了,这次真的实现了全自动!

所属分类:企业新闻   发布时间:2023-12-01  浏览量:1971

气窑,是以天然气、液化石油气、煤气等易可燃气体为主要燃料,烧制陶瓷制品及耐火材料的热工设备,通指“梭式窑”(Shuttle kiln)。

应用于现代陶瓷生产创作的气窑起源于1950年代的美国,而中国第一台气窑则是90年代初由景德镇宇宙瓷厂从澳大利亚玻特欧肯窑具公司引进的轨道窑,之后随着石油、天然气的大量开采和利用,才逐渐有了中国造气窑炉。

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1960年代,现代陶艺先驱彼得·沃克思在工作室使用气窑烧制作品

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1975年,意大利梭式气窑Pagnotta Termomeccanica公司

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1991年,中国第一台梭式气窑,进口自澳大利亚,现陈列于景德镇陶溪川工业遗产博物馆

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2020年,意大利生产的无轨动力气窑,Pagnotta Termomeccanica公司

此后三十多年,气窑在中国陶瓷生产制造行业里快速发展,并逐步取代柴窑并延伸了到现代陶艺创作中。相比柴窑或柴烧窑、煤窑,气窑污染小、燃料成本较低、气氛及温度可控、烧成温度高(1350℃以上)、工作效率快、成品率更高。

气窑为间歇式倒焰或半倒焰窑炉,按迭代顺序及操作方式可分为手动点火窑、半自动窑和全自动控制窑三种,相比连续窑,间歇式窑操作更便捷、装卸也更灵活,既可满足连续化生产,又适合小规模间隔性艺术创作。

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2021,景德镇某公共窑房里的梭式窑

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百陶会研发的梭式窑

之所以被称为“梭式窑”,因为主体由窑室和窑车两部分组成,陶瓷坯体码放在窑车棚板上,通过轨道推进窑室内进行烧成,冷却后,将窑车及成品拉出窑室。窑车运行如古代织布机梭子,其推拉方式类似抽屉,故也被称为“抽屉窑”。

上文提到过,气窑在中国经历了三个发展阶段:手动、半自动、全自动。先进陶瓷、工业陶瓷、卫生陶瓷等行业早已有了大型全自动窑炉。而艺术陶瓷及生活陶瓷依然停留在手动时代,由于生产工艺繁琐,不易运输,因此大多手动气窑为人工搭建,很难做到标准化,安全性能上也无法保障。

接下来,百陶君带你回溯气窑发展脉络>>>

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顾名思义,手动气窑是人工手动点火、操作的传统气窑,底部通常有多组进气阀和文丘里式自吸烧嘴,双排、平行分布,烧嘴越多,升温效率越高。点火成功后,火焰通过孔洞垂直进入窑室,待窑内氧气自然烧尽后,进入还原阶段。烧成过程中火焰大小长短靠人工调节,人为因素影响下很容易造成较大温差。

手动气窑的烧成完全凭借烧窑师傅的技术和经验,他们根据烧成时段规定的温度,适当调节气阀、气压、闸板和风门来控制燃烧值、窑温、气氛,想要稳定升温、均匀燃烧达到理想的效果,需要经年累月的试错。即便烧制全程有人工看守,定点定时观察温锥(一种测量实际温度的工具)倒向,氧化结束后及时关闭闸板,气压及输气管线稳定,依然无法保障最终效果。

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景德镇某陶瓷作坊内的气窑

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高达4米多的梭式窑,最高的观火孔距地面3米以上

究其原因,窑内气体压力(烟气和空气)对温度和气氛起着决定性作用,而温度、气氛则是陶瓷作品烧结的关键因素。

从烧嘴孔进入窑内的氧气,被烟道抽走一部分,极易产生负压干扰窑内压力,负压过高,会有更多氧气进入,气体分层严重,上下温差大,还原气氛很难有效维持。而正压过高,大量热气外溢,热耗大热效低,烧成速度慢,坯体无法烧结。

烧成难度大、安全系数较低,对烧窑人员经验、能力要求高,整体效率低,是很多学校陶瓷实训室不选用梭式窑的原因所在。

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气窑闸板调节

基于陶瓷烧成工艺繁杂、烧成实训空间管理要求高、专业烧成工数量匮乏等影响气窑普及度的瓶颈问题,百陶会从2016年起开始了对气窑生产工艺的探索,进行了大量的调查、实践,边研发边论证,边论证边提升。

我们对传统手动气窑进行了一系列改良升级,采用标准钢材钢板、摩根莫来石、电子点火烧嘴、国标镀锌管材...砖比例超过耐火棉,外观设计更新颖,率先推出了标准汽化炉,一系列的革新让手动气窑有了质的跨越。

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百陶会基础气窑烧成实验

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百陶会自研基础款气窑,景德镇八大美院联创基地烧成中心

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百陶会陶艺家款手动气窑,电子点火,安全升级

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造窑只是开始,造好窑才是目标!

2020年6月起,百陶会牵手多位知名热工专家、教授,窑炉构造及烧成行家里手,精通控制系统的工程师、设计师,开启了自动化气窑研发之路。

硬件产品开发部小伙伴攻坚200多个日夜,百陶会第一代独立式可移动枪式动力燃烧器终于在2021年5月试烧成功,并应用在苏打窑上,调整好气压后,一键点火,自带助燃风机及压力调节装置,火力大小完全可控。

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百陶会动力燃烧器1.0

燃烧器是使燃料和空气以一定方式喷出混合(或混合喷出)水平火焰的装置。 由壳体、喷嘴、火焰稳定器、燃气管道和燃气控制系统等组件组成。喷嘴是将燃气喷射到燃烧器内的组件,火焰稳定器则负责保持火焰不发散稳定燃烧。控制系统可控制燃气流量和空气的比例。燃烧器则让燃气充分利用,提高了燃烧效率。

相对自吸式烧嘴,动力燃烧器保障了燃气预混部分燃烧所需的空气,余下空气直接引向火焰。按扩散燃烧原理,二次空气中的氧继续燃烧。喷出火焰气流旋转形成的中心回流区,起到稳定火焰和搅拌作用,使加热更均匀;而且窑压分布均匀,防止冷风吸入;再者,平焰离坯体一般比直焰近,加热快,大大地提高了烧成效率、降低了燃料成本。

2021年6月至今,百陶会研发部门不断完善陶艺教学用动力窑,在燃烧器设计、漏气监测与保护、燃气存放安全、窑炉主体保温结构等方面进行了大量的实践,先后推出了多款动力型气窑,并在多所高校陶瓷实训室、艺术家工作室得到了应用,受到了专业用户的普遍认可。

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2022年景德镇国际陶瓷博览会期间,百陶会动力气窑正式揭开面纱,受到业内关注。

小结一下,动力气窑燃烧系统设计更加科学,火焰长度可控,且足够长,满足高温烧成需要;稳焰型结构,燃气和空气混合比准确,保障了节能效果,为用户大大减少了使用成本。重点来了,燃烧器配置了点火控制、温度控制和压力控制,保障了气体输入安全,有效杜绝了安全事故。

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百陶会动力(半自动)气窑

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日前,在工信部中小企业发展促进中心、景德镇市政府、江西省中小企业发展促进中心等政府部门和景德镇艺术职业大学领导的见证下,由百陶会提供规划设计、优选设备及运营维保服务的景德镇艺术职业大学陶瓷制造实训工坊成功点火。

此次点火试烧的4座全自动气窑,由百陶会与景德镇陶瓷大学联合研发,历时14个月设计、3个月主体搭建、42天线路布设、7天功能调试...倾注了数十位专家、工程师和产线工人的心血。最大一座容积达到4m³,总容积约9m³,最大化地满足了陶瓷职业教育中的教学、实训及实习需求。

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百陶会全自动气窑,景德镇艺术职业大学陶瓷制造实训工坊

没错,这次真的实现了全自动!

全自动气窑烧窑只需四步!!!第一步,装窑;第二步,将窑车推入窑室;第三步,按下点火键;第四步,关上窑门!

这是因为它自带强大的“智能中枢”:全自动控制终端,轻轻按下点火键,多达70多条神经线路将这一命令秒传到下一个伺服器,点火器、烟道闸板、助燃风机、排烟风机、窑压系统...接到指令后,迅速行动,准确无误地烧制任务。

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每座气窑都有独立的控制站,控制终端采用MCGS触屏、集中无干扰控制方式,通过信号线连接点火器、限位器、步进电机、执行器、电磁阀、闸阀、报警系统等执行单位,组成了犹如“未来战士”一样的超强烧成机器人。

就像电窑一样,我们提前设定好升温曲线、烧成工艺,根据设定曲线,系统同步完成窑压、气氛、闸阀开启时间的预设。点火完成后,调节器将压力变送器反馈的信号与设定值进行比较,输出排风机频率和烟气排放命令,实现窑压稳定化。

有了灵敏而庞大的控制系统、动力燃烧器、强劲的助燃和排烟风机的加持,陶艺气窑真正地实现了全自动!烧成过程无需人工值守,燃料被最大化利用,温差控制在个位数以内,甚至为零。经多次实测,相同燃料相同规格下,全自动气窑比传统气窑省气百分之二十以上。

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这是全自动程序控制技术第一次应用在陶瓷教学窑炉上,标志着陶艺气窑从手动、半自动化时代正式步入智能时代!自此以后,难以驾驭的气窑烧成变得和电窑一样简单!

为实现“科学作陶、高效创新”的梦想,让更多学校、陶瓷人用上更安全更智能的窑炉,未来,百陶会对全自动气窑产品作进一步的优化和改良,烧窑四步有望再次简化,窑车自动进出、废气回收再利用、窑门自动开关...不久后都将一一成为现实,百陶会人携手同行:探索不止,步履不停!




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