Введение
Пирамидальный керамический образец, прогиб которого пропорционален температуре, достигнутой в печи.
Пирометрические конусы – это пирометрические устройства, используемые для оценки теплового воздействия при обжиге керамических материалов в печи. Конусы, часто используемые наборами по три, размещаются в печи вместе с изделиями, подлежащими обжигу, и поскольку отдельные конусы в наборе размягчаются и наклоняются при разных температурах, они дают визуальное представление о том, когда изделия достигли необходимой степени обжига – комбинации времени и температуры. Пирометрические конусы показывают температурный эквивалент; это не простые приборы для измерения температуры. Они имели особенно важное значение в прошлом, до разработки приборов для измерения фактической температуры в печи.
Определение
Пирометрический конус – это "пирамида с треугольным основанием и заданной формой и размером; "конус" изготавливается из тщательно выверенной и однородно смешанной партии керамических материалов таким образом, чтобы при нагревании в определенных условиях он изгибался из-за размягчения, а его вершина опускалась до уровня основания при определенной температуре. Пирометрические конусы выпускаются сериями, температурный интервал между последовательными конусами обычно составляет 20 градусов Цельсия. Наиболее известными сериями являются конусы Зегера (Германия, до 2001 года), конусы Ортона (США) и конусы Стаффордшира (Великобритания)."
Использование
Для некоторых изделий, таких как фарфор и глазури без свинца, может быть выгодно обжиг в диапазоне двух конусов. Трехконусная система может использоваться для определения однородности температуры и проверки работы электронного контроллера. Трехконусная система состоит из трех последовательно пронумерованных конусов:
Направляющий конус – на один конус-номер холоднее обжигаемого конуса. Обжигаемый конус – конус, рекомендованный производителем глазури, шликера и т.д. Контрольный конус – на один конус-номер горячее обжигаемого конуса. Кроме того, в большинстве печей наблюдается разница температур сверху и снизу. Величина этой разницы зависит от конструкции печи, возраста нагревательных элементов, распределения загрузки в печи и конус-номера, до которого производится обжиг. Обычно разница температур в печах больше при более низких конус-номерах. Для определения величины разницы во время обжига следует использовать конусы на нижнем, среднем и верхнем ярусах. Это поможет правильно загрузить и запустить печь, чтобы уменьшить эту разницу. Вентиляция с нижним поддувом также способствует выравниванию температурных колебаний. На конечное положение изгиба конуса влияют как температура, так и время, а иногда и атмосфера. Температура является преобладающим фактором. Температура называется эквивалентной, поскольку фактические условия обжига могут незначительно отличаться от тех, при которых конусы были первоначально стандартизированы. Наблюдение за изгибом конусов используется для определения момента достижения печью желаемого состояния. Кроме того, небольшие конусы или стержни могут быть расположены таким образом, чтобы механически активировать систему управления печью при достижении температуры, достаточной для их деформации. Для обеспечения достижения правильного эквивалента температуры необходимо строго соблюдать точное и последовательное размещение больших и малых конусов. Необходимо приложить все усилия, чтобы конус всегда был наклонен на 8° от вертикали. Большие конусы должны быть установлены на высоте 2 дюймов над планкой, а маленькие конусы – на высоте 15/16 дюйма. Конусы с собственным основанием, так называемые "самоподдерживающиеся конусы", исключают ошибки при их установке.
Guide cone – one cone number cooler than firing cone. Firing cone – the cone recommended by manufacturer of glaze, slip, etc. Guard cone – one cone number hotter than firing cone. Additionally, most kilns have temperature differences from top to bottom. The amount of difference depends on the design of the kiln, the age of the heating elements, the load distribution in the kiln, and the cone number to which the kiln is fired. Usually, kilns have a greater temperature difference at cooler cone numbers. Cones should be used on the lower, middle and top shelves to determine how much difference exists during firing. This will aid in the way the kiln is loaded and fired to reduce the difference. Downdraft venting will also even out temperatures variance. Both temperature and time and sometimes atmosphere affect the final bending position of a cone. Temperature is the predominant variable. The temperature is referred to as an equivalent temperature, since actual firing conditions may vary somewhat from those in which the cones were originally standardized. Observation of cone bending is used to determine when a kiln has reached a desired state. Additionally, small cones or bars can be arranged to mechanically trigger kiln controls when the temperature rises enough for them to deform. Precise, consistent placement of large and small cones must be followed to ensure the proper temperature equivalent is being reached. Every effort needs to be made to always have the cone inclined at 8° from the vertical. Large cones must be mounted 2 inches above the plaque and small cones mounted 15/16 inches. With the cones having their own base, "self supporting cones" eliminate errors with their mounting.
Контроль изменчивости
Пирометрические конусы – это чувствительные измерительные приборы, и для пользователей важно, чтобы их реакция на нагрев оставалась стабильной. Производители конусов придерживаются процедур контроля вариативности (внутри партий и между партиями), чтобы гарантировать сохранение однородных свойств конусов определенной марки в течение длительного времени. Существует ряд национальных стандартов и один стандарт ISO, касающиеся пирометрических конусов. Хотя конусы разных производителей могут иметь схожие системы нумерации, их характеристики не идентичны. При переходе от одного производителя к другому иногда необходимо учитывать эти различия.
Керамическое искусство
Выставка керамического искусства небольших форм Orton Cone Box Show использует пирометрическую коробку для конусов компании Orton Cone в качестве ограничения по размеру для работ, принимаемых к участию.