窯的曆史和基本設計
最早的窯爐當然不過是原始人用來做飯、取暖、照明和保護的火爐。事實上，非常簡單的“坑”窯至今仍在使用。從史前時代起，粘土就被用來製作小雕像和動物和人的形象，但實際發現燒製過程的日期是未知的。然而，當農業開始的新石器時代，通常被認為是燒製粘土的起源，大約一萬年前。這些早期的農民需要容器來裝種子，用來儲存收獲的食物，以及用於水運和儲存。燒製的粘土很好地滿足了這些需求，而且在當地很容易獲得和形成。最早的窯爐不過是淺灘坑在地下挖的。陶器鬆散地摞在一起。可燃物被放置在陶器周圍和上麵，讓火慢慢熄滅。冷卻後，這些罐子被清除掉灰燼和殘渣，然後就可以使用了。用這種方法燒製的鍋是非常脆弱和多孔的，因為這種燒製的溫度可能很低(1000°-1200°華氏度)。在這種低溫下上釉是不可能的，直到很久以後才被發現。這種類型的發射的優點是它相對容易“建造”和低成本。缺點是低溫限製和易碎。此外，由於發射的不穩定性質和絕緣性能差，許多碎片在發射過程中破碎。雖然“坑”窯看起來不是一個窯，但它仍然被認為是一個窯。 What then, are the minimum requirements for a fuel burning kiln? They are:
參考插圖，注意到這個窯確實有絕緣體——泥土本身。地球是一種不錯的絕緣體，不易燃，而且肯定儲量豐富。裝載區域當然是坑本身，燃料是任何易燃的有機材料，如木頭、稻草或糞肥，氧氣在窯周圍的空氣中。所以，雖然它是基本的，這個窯是符合要求的。然而，這個窯的設計缺陷是相當明顯的:主要是窯是顛倒的!絕緣應該在上麵，燃料應該在下麵。坑窯的大部分熱量都是從窯頂散發出去的。早期的陶工試著把燃料放在火的底部，但發現當火燃燒時，木頭會掉下來，陶器也會掉下來，破壞一切。所以，出於這個原因，他們不得不把燃料放在上麵。他們沒有能夠建造拱門的建築技術。 With the rise of settled agricultural communities, however, construction techniques improved and better kilns were built.
的蜂巢窯是第一個看起來像我們所認為的窯的窯。看看左邊的插圖，注意到現在燃料和火在器皿的下麵，絕緣，以一個拱形的形式在上麵，保持熱量更好。鍋被堆放在這個房間裏，使熱量保持得更好。窯爐的封閉是一個問題。氧氣進入受限，如果沒有通風，這個窯將無法正常燃燒。因此，窯頂有孔，稱為窯頂煙道，必須包含在蜂巢設計中。的阻尼器是調節煙道開口大小的裝置。氧氣不進入煙道。相反，它離開煙道是由於熱量上升的趨勢。隨著火的燃燒，窯變得更熱，熱空氣上升，通過煙道離開窯。同時，冷空氣從底部進入燃燒室。當火焰燃燒時，大氣中的氧氣在燃燒過程中消耗殆盡，因此需要有穩定的含氧空氣供應。這是由上麵描述的氣流提供的。就像在壁爐裏一樣，風門必須是打開的，以提供足夠的涼爽，含氧空氣從底部進入。這樣的窯爐被稱為上吸式窯爐。這種基本設計是如此簡單、有效和合乎邏輯，直到今天，它仍然是世界各地使用的基本窯設計。由於其他結構都不太穩定，所以必須采用拱形設計。記住，窯必須能夠在不使用“膠水”或砂漿的情況下將磚固定在一起。拱門的性質可以做到這一點。這種相同的拱形設計一直被用於支撐橋梁、教堂圓頂、引水渠和高速公路。注意，雖然這種窯看起來與坑窯非常不同，但它包含了上述燃料燃燒窯的四個基本要求。 Insulation is still clay, but now in the form of clay bricks. With minor variations in design, this kiln is the standard design used by potters around the world.
蜂巢設計的一個有趣的變化是攀登窯大約在公元500年，第一次在中國建造。D.這種設計也被稱為階梯窯或山坡窯。這種窯利用了蜂巢的基本形式，但增加了室，以增加總窯容量。這種改良在以製陶為主要活動、需要一次性燒製大量陶器的村莊很有效。注意在插圖中，每個房間都有典型的蜂巢的拱形結構，但這些房間是連接在一起的，這樣氣流就可以從一個房間通過到另一個房間。窯裝好後，在底室的火箱內點火。熱量從第一個腔室上升，而不是從這個腔室頂部的煙道流出，注意熱量是如何循環下來進入第二個腔室底部的開口的。在第一個房間被燒到極限溫度後，陶工們開始在第二個房間底部的火箱裏生火。熱量沿著和之前一樣的迂回路徑上升，然後下降，進入三號室的底部。繼續這個過程，直到所有腔室都達到溫度。 Notice that the draft of the kiln is eventually up, even though along the way it has taken several downwards turns. Such a kiln is referred to as a氣流窯，即使最終草案是UP。觀察到的是，在循環的一部分，氣流是向下的，導致這個窯被稱為向下氣流。這種窯爐設計的最大缺點是需要大量的陶器來填充這些巨大的窯爐，使其成為一個不切實際的設計個人陶工。當然，這也是它的一大優勢:大量的工作可以一次處理，使它成為陶瓷社區的理想選擇。正如前麵提到的，這個窯最早是在中國建造的，可能是為了增加可供貿易的陶器的數量。然而，這些窯爐的一個顯著區別是，它們能夠達到比以往任何窯爐更高的溫度。廢熱的循環利用，加強這些巨大房間所需的牆壁厚度的增加，以及多個防火箱，所有這些都導致了更高的溫度。最早的石器和瓷器就是在這樣的窯爐中發展出來的。當然，最初並不是故意的，但隨著時間的推移，瓷器製造的藝術被中國陶工完善了，並保守了700多年的秘密。這些窯爐很大，通常有10-12個窯室，因此很難隱藏。 Eventually neighboring villages began to copy the design, and the concept spread out of China to Korea, Japan and ultimately the West. However, by the time this idea traveled to the United States, pottery villages were all but extinct, their role supplanted by machine-made pottery. One additional interesting feature of this kiln is the use of耐火粘土盒子，用來保護陶器免受飛濺的木灰的傷害。這些由粘土製成的匣缽盒在圖中表示為堆放在每個房間中的方盒。如果沒有這些保護盒，陶器就會受到木灰的侵蝕，在這樣高的溫度下，木灰會形成釉料，把陶器粘在一起。
當代陶工最常用的窯爐設計是天然氣上升氣流窯。插圖顯示這個窯的設計與BEEHIVE窯非常相似。基本上，在所有方麵都是一樣的。而不是使用木柴，天然氣是燃料。我們現在有了質量更好的絕緣磚，但除此之外什麼都沒有改變。注意，風門和煙道在相同的位置，具有相同的功能。
電窯
電窯是20世紀唯一真正的新窯技術。它們不是燃燒燃料，而是通過流經線圈的電流產生的輻射熱來運行。烤麵包機的工作原理也是一樣的。由於這些窯爐沒有燃燒室，內部也沒有燃燒，因此不需要風門或煙道，因為沒有必要通風。因此，電窯頂部沒有孔。它們既不是向上通風，也不是向下通風，更像是無通風窯。它們與燃料燃燒窯的共同點是絕緣和裝載區，但不需要燃料或氧氣通風。
發射差異:電動/燃料
這兩種窯爐的燒製效果大不相同。記住，燃料燃燒窯需要氧氣;電窯則不然。燃燒燃料的窯爐(打開風門，為窯爐提供足夠的氣流)燃燒的結果與電爐相同。然而，在燒製過程中部分關閉阻尼器會對釉色產生巨大的影響。燃料是一種材料，它可以與氧氣結合，在這個過程中產生火燃燒．一般來說，燃料在燃燒過程中從大氣中吸收氧氣。如果減振器部分關閉，則氣流減小，為燃料提供的氧氣不足以完全燃燒。然後，燃料會嚐試(化學地)從窯內的任何其他來源“找到”它“需要的”氧氣。還有其他來源嗎?粘土和釉料中含有氧，氧以金屬氧化物的形式存在，如二氧化矽、氧化鈷、氧化鐵、氧化銅等。發生的化學反應如下:
注意，氧化鐵的原始形態是2個鐵原子對3個氧原子。在燃燒過程中，燃料從鐵中還原了兩個氧原子，形成了一種新形式的氧化鐵，其比例為1:1。作為製陶工人，我們關心這些的唯一原因是，這兩種鐵的顏色不同。這一過程的結果是在氧中還原的金屬氧化物的形式。我們把這個化學過程稱為還原過程，這個燃燒過程，減少發射．相比之下，在電窯中，沒有通風，不需要氧氣，也沒有阻尼器。因此關閉它是不可能的;它不存在。因此，在電窯中還原燒製是不可能的，除非電窯本身著火!在燃燒過程中氧化物中的氧含量是不減少被稱為氧化解雇指的是觀察到氧沒有改變。因此，在電窯中顏色更容易預測(這有好有壞)。總而言之，燃料燃燒窯的還原或氧化能力取決於阻尼器的位置。電窯隻能氧化。
高溫計和高溫錐
模擬高溫計
無論使用什麼類型的窯，陶工都需要能夠準確地確定窯內的溫度。為此，我們使用高溫計而且測溫錐．高溫計是一種模擬或數字儀器，用來測量高溫下的熱量。模擬版本(在左邊)包括一個校準刻度盤連接電線突出到窯。當加熱時，這些電線的焊接連接處產生一個小電流，記錄為指示刻度盤上的溫度讀數。雖然使用簡單，但不幸的是，高溫計不是很準確。它確實為窯內溫度是否平穩、持續上升提供了合理的指導，但沒有提供足夠準確的讀數來確定燒製的終點。為此，使用了熱測錐。
熱測錐是商業生產的模塑釉的“金字塔”，預定在特定溫度下熔化。錐層間距約為40°。於是陶工把3-4個圓錐體放入窯中，按熔化溫度升高的順序排列，這樣當第一個圓錐體的熔化溫度達到時，它就開始熔化，並彎曲，這樣通過窯內的小孔就可以看到。這為陶工提供了一個警告，窯接近成熟的溫度，被稱為警示錐。大約15-30分鍾後，第二個圓錐體的熔點已經達到，它也開始彎曲。這個過程一直持續，直到達到所需的溫度目標錐彎曲。製陶工通常在組中增加一個錐，其熔化溫度高於所需溫度。這個圓錐體應該保持直立，表示沒有超過預期的溫度。這被稱為警衛錐。錐體比高溫計更精確，因為它們是由釉料製成的，就像陶器表麵的釉料一樣。所以，當圓錐體融化時，可以肯定釉麵也在融化。通常，陶工會同時使用高溫計和錐體，因為每一個都能提供燒製過程中不同階段的信息。高溫計告訴陶工發生了什麼早期的過程，在冷卻階段。圓錐體告訴我們釉融化的確切時刻發生了什麼。
有些窯配有自動的窯西特這是一種利用熔錐自動關閉窯的裝置。盡管這些設備很方便，但我們不應該100%依賴它們，因為它們已經發生過故障。在這些關鍵的點火決定中，沒有什麼能代替製陶工人的警惕。
*請注意,這不是關於如何裝窯和燒窯的入門書，隻有一個簡要和選擇性的曆史窯設計。在你嚐試裝載和燒製任何窯之前，你應該接受有經驗的人的培訓。在GCC的更高級的課程中，學生們學習如何裝載和燃燒燃氣和電爐。在沒有適當指示的情況下燒窯是非常危險的，可能會導致對窯爐的損壞，對自己和他人的傷害，以及對相鄰財產的損壞。
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