運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)改造傳統(tǒng)龍窯——兼論龍窯微型化

吳小平

我國(guó)傳統(tǒng)龍窯，商周至明清南方各窯口多有砌筑。千多年前南方龍窯與北方饅頭窯、葫蘆窯、馬蹄窯，共同演義了中國(guó)陶瓷在世界輝煌的歷史，如浙江越窯，燒出類冰似玉“千峰翠色”的“密笈瓷”；河北邢窯唐代北方最大窯場(chǎng)燒出“類雪似銀”“天下無貴賤”白瓷；內(nèi)地長(zhǎng)沙窯，利用龍窯燒出釉下多彩人稱“天作窯變”的“釉里紅（俗稱：雞血紅）密笈釉”。龍窯的使用直到上世紀(jì)中葉，由于煤窯、電窯、氣窯的出現(xiàn)，市場(chǎng)、環(huán)境的變化，傳統(tǒng)龍窯許多問題呈現(xiàn)出來。如占地面積大，窯內(nèi)氣氛控制難，滿窯裝載量大，成品率低，薪柴用量大、對(duì)生態(tài)破壞嚴(yán)重，生產(chǎn)方式等不適宜當(dāng)代藝術(shù)品小規(guī)模陶瓷的生產(chǎn)，而被逐步淘汰，如今“龍去歌息”。多年來，躺在山頭無人問津，成了不可移動(dòng)的“文物”。近年來，為了追求柴窯“一窯進(jìn)、萬色出”，“窯變、天作”的純自然藝術(shù)效果，臺(tái)灣、日本和韓國(guó)，又重新回歸，追求柴窯的真蹄，國(guó)內(nèi)陶人卻又止于其弊。筆者認(rèn)為，如何去其弊揚(yáng)其利，核心是要將傳統(tǒng)大型龍窯小型化、微型化，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的要求，這是傳統(tǒng)龍窯重生的關(guān)鍵。為此筆者與同事運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)龍窯進(jìn)行了系列優(yōu)化和改進(jìn)，以適應(yīng)柴窯燒制陶瓷產(chǎn)品，傳承千年窯火文化的新需求。

一、龍窯微型化改造的路線圖思考。

改造后的龍窯要小，長(zhǎng)、最好要控制在5米以內(nèi)，寬、不超2米，高、應(yīng)根據(jù)人體工程學(xué)的要求工作高度不超過1.4—1.6-米。容積1--4立方米為宜。其意：一）、適應(yīng)藝術(shù)品小批量生產(chǎn)的要求；二）、占地小、投資少、生產(chǎn)、維護(hù)、保養(yǎng)成本低：三）易操作、控制、燃燒充分利于環(huán)保。四）、目的是保持柴窯“窯變天作”的燒成效果。

二、“微龍”的結(jié)構(gòu)與工作原理。

圖一 “微龍”二層四門主視示意圖

圖二 傳統(tǒng)龍窯 長(zhǎng)51米

圖三 多層微型龍窯 長(zhǎng)4.2米

“微龍”縮身后結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生一些重大變化，如過去依山坡而建的幾十米長(zhǎng)的大龍窯，移至平地與室內(nèi)，在總長(zhǎng)度不能超5米的條件下，“微龍”火路、煙路、氣路，又成為熱能利用的枝術(shù)瓶頸。如何在總長(zhǎng)度大大縮短的情況下延長(zhǎng)火路，成為“微龍”成敗的關(guān)鍵。因此必需在各窯室增設(shè)阻火墻，改平焰為多次倒焰以延長(zhǎng)火路、煙路、氣路。本文以樓式“雙層四門”“微龍”為例，總長(zhǎng)4.2米（含爐臺(tái)泡）、窯身高2.6米、窯寬1.6米。《參見：樓式多層“微龍”參貝二層四門主剖視示意圖一》由：爐房、窯室、阻火墻、煙囪、控制系統(tǒng)四大部分組成。爐房由爐臺(tái)泡、爐門、爐膛、爐橋和沉灰池構(gòu)成；窯室由活動(dòng)窯門、投柴孔、觀火眼、窯床，構(gòu)成窯室的外墻構(gòu)成窯體；阻火墻置于兩窯室之間，由阻火墻、過火孔、微調(diào)洞構(gòu)成；煙囪安裝在二層二窯室一側(cè)，主煙道、爐門處裝風(fēng)控裝置；控制系統(tǒng)由熱感應(yīng)器、進(jìn)風(fēng)閥、出風(fēng)閥構(gòu)成。使用前將需要燒制的陶瓷坯件有序擺放各窯室窯床上，可用匣缽疊裝、也可裸燒。坯件之間應(yīng)留二指寬隔距作為火道、煙道、氣路。然后關(guān)閉窯門，打開爐門，投柴點(diǎn)火。燃燒產(chǎn)生的火焰、煙、氣由爐內(nèi)煙道在煙囪抽風(fēng)的作用下，按照設(shè)計(jì)要求，從煙道（過火孔）被拉入第一窯室，經(jīng)窯內(nèi)坯件，形成上下波曲線，火成倒焰、并依次經(jīng)過各窯室。爐膛柴薪燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫、煙、氣，在煙囪抽風(fēng)作用下經(jīng)依次經(jīng)過各窯室，最后從煙囪被排出。

根據(jù)龍窯“火膛移位”補(bǔ)溫的原理，窯門左上分別設(shè)有投柴孔，當(dāng)爐房燃燒、將第一窯室中坯件燒成后，應(yīng)開啟第一窯室的左上（8）投柴孔、對(duì)第二窯室補(bǔ)火、補(bǔ)溫（長(zhǎng)沙窯又稱：隔窯補(bǔ)火），此如類推，直至窯中全部器件燒結(jié)。（圖三）

三、延長(zhǎng)“火路”是“微龍”的技術(shù)關(guān)鍵。

傳統(tǒng)龍窯屬平焰窯，因窯身長(zhǎng)余熱利用較好?！拔垺鄙矶?，如果按平焰窯設(shè)計(jì)，火路極短，余熱浪費(fèi)大，熱效能低，溫度上不去，故“微龍”必從兩方面進(jìn)行技術(shù)上的突破，一）、增設(shè)阻火墻，迫使火路從在窯內(nèi)遇阻后，以先上后下、波浪形穿過各窯室，人為延長(zhǎng)火路、煙路、氣路，實(shí)現(xiàn)短窯身，長(zhǎng)火路、高熱效。二）、因在窯內(nèi)增設(shè)多個(gè)阻火墻，抽風(fēng)阻力增加，設(shè)計(jì)時(shí)相應(yīng)加大加高煙囪，增強(qiáng)抽火、抽煙、抽氣的能力。

四、改人工“看火”為設(shè)備控制。

傳統(tǒng)龍窯溫控信息主要由專職“火師”看火獲得，“火師”通過長(zhǎng)期的實(shí)踐和口耳相傳撐握了這門絕活。他們認(rèn)為：火為紅色（初起）時(shí)約470度；火焰顏色暗紅（黑赤）時(shí)530度；紫紅（暗赤）時(shí)650度；桃紅時(shí)750度；黃紅（楺黃）時(shí)900度；橙黃950度；淺黃1000度；亮黃時(shí)1100度；發(fā)白1200度待轉(zhuǎn)為鮮紅亮白焰時(shí)，窯內(nèi)溫度已過1240度。傳統(tǒng)龍窯溫控，除了通過觀察火焰顏色的變化確定窯內(nèi)溫度外，有時(shí)還采用吐痰辦法，如痰吐入窯內(nèi)器物上立即起泡，被煙“拉”走，而且黑跡立即消失，重現(xiàn)原來火色，即可落火停燒。傳統(tǒng)龍窯“看火”雖非絕技，但也算是真功夫，是用無數(shù)次生燒、欠燒、生夾、過火燒塌代價(jià)換得。樓式多層“微龍”沒有必要通過“觀火”了解窯內(nèi)溫度，再進(jìn)行火控、溫控。可在各窯室內(nèi)分別安置熱感應(yīng)器，即時(shí)準(zhǔn)確撐握窯內(nèi)溫度，并通過進(jìn)、出風(fēng)閘、燃料增減，對(duì)其進(jìn)行控制，還原燒成則可通過風(fēng)閘門控制進(jìn)窯氧量，人為造成窯內(nèi)供氧不足，迫使器物釉內(nèi)氧氣釋放，陶瓷釉色產(chǎn)生“天作窯變”效果。

五、改一次性砌建臨時(shí)窯門為永久式活動(dòng)窯門。

傳統(tǒng)龍窯的窯門是臨時(shí)砌建，工件入窯裝載后窯工砌磚（土磚）封門，形成一個(gè)臨時(shí)零氣壓的封閉體，燒成出貨時(shí)又需拆門，千百年來都是如此，并代代相傳。照理，“微龍”關(guān)于窯門的處理，也可如此，并無大礙。因考慮工作時(shí)頻繁砌建費(fèi)工、費(fèi)料，在不影響“微龍”柴燒的效果的前提下，將其改成保溫型永久式活動(dòng)窯門，并在窯門上增設(shè)觀火孔。燒成試驗(yàn)，取得很好效果。

六、“微龍”的標(biāo)準(zhǔn)化與燒成制度的建立。

龍窯燒成制度包括：溫度、氣氛、氣壓三種制度，傳統(tǒng)龍窯因自然山坡而建，寬窄、高矮、長(zhǎng)短不一，屬非標(biāo)陶瓷熱工設(shè)施。因此，傳統(tǒng)龍窯的燒成制度，雖有一些規(guī)律，但終在動(dòng)蕩之中，難已建立。“微龍”根據(jù)目前的市場(chǎng)需求，窯的容積可分一立方、二立方、四立方、多種標(biāo)式。對(duì)窯內(nèi)溫度的控制，根據(jù)“差熱曲線”可分為：冷火干燥、爬坡式升溫、燒結(jié)?；?、落火冷卻四個(gè)階段設(shè)置燒成制度。冷火干燥階段：一股溫度控制在400度以內(nèi)，這一階段實(shí)質(zhì)上是坯件干燥在窯內(nèi)的延伸，低溫培燒的目的是要將坯體內(nèi)殘留的機(jī)械水、化學(xué)水升溫后排出。冷火干燥階段時(shí)間，一般控制在8--10小時(shí)。二階段爬坡式升溫速度不宜太快，一般而言宜采用“中升”升速，即按每小時(shí)30—50℃升溫進(jìn)入燒結(jié)?；A段。以前述樓式二層四室“微龍”（2立方）為例，差熱曲線值在100℃時(shí)產(chǎn)生小的吸熱峰；450—900℃有一個(gè)明顯的吸熱峰（膨脹曲線），加熱到1000℃時(shí)產(chǎn)生明顯放熱峰值。（參見國(guó)家陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)檢驗(yàn)中心‘江西’檢驗(yàn)報(bào)告06W2014013）產(chǎn)品燒結(jié)、?；K極溫度，視泥料和產(chǎn)品而定。長(zhǎng)沙窯產(chǎn)品1240℃為宜，湖南醴陵、江西景德鎮(zhèn)產(chǎn)品一般在1300℃左右燒結(jié)。落火降溫階段不能立即打開窯門讓其急速降溫，應(yīng)讓其自然緩慢降溫，否則將引起坯件炸裂。

“微龍”窯內(nèi)氣氛控制，因小型化標(biāo)準(zhǔn)化后，配有通風(fēng)進(jìn)、出風(fēng)控制系統(tǒng)，相對(duì)傳統(tǒng)龍窯則要筒單。在撐握“微龍”差熱曲線規(guī)律的基礎(chǔ)上，適時(shí)通過進(jìn)出風(fēng)裝置可對(duì)窯內(nèi)氧氣量供給實(shí)現(xiàn)有效的精準(zhǔn)控制。

“微龍”壓力控制是保證窯內(nèi)溫度和氣氛實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。為了確保窯排煙、排氣通暢拉力，應(yīng)注意窯床面積與煙囪規(guī)格相匹配。冷火干燥階段應(yīng)吸入少量二次空氣（負(fù)壓狀態(tài)），確保窯內(nèi)富氧氣氛，此時(shí)窯內(nèi)壓力一般控制在30PA（帕）以內(nèi)。但進(jìn)入燒成?；A段（950--1300度），應(yīng)確保弱氧化還原氣氛，防止坯件?；氨欢窝趸?。

七、“微龍”的幾種模式。

“微龍”除本文已提到的二層四門一式外，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)：二層二門二式，二層（下二上一）三門三式，二層（下一上二）三門四式，三層多門五式，四層多門六式等多種模式。

追求柴窯燒成效果的生產(chǎn)者選擇什么“微龍”模式，可根據(jù)生產(chǎn)場(chǎng)地條件和生產(chǎn)產(chǎn)品情況選擇最佳“微龍”模式。

八、“微龍”需要注意的幾個(gè)問題。

1、“微龍”窯身熱冷交換“應(yīng)力”的處理。

關(guān)于“應(yīng)力”引起龍窯垮塌問題，從已發(fā)現(xiàn)挖掘的半埋式古龍窯考查中，古人建窯時(shí)已意思到這一問題，建窯時(shí)已將窯身一半、嵌入地下，解決了龍窯在冷熱交換“應(yīng)力”擠動(dòng)和收縮引起窯頂垮塌重大技術(shù)問題。“微龍”從半地下搬到地面，“應(yīng)力”矛盾突出，在實(shí)踐中應(yīng)引起注意，可采取抱筋加固處理，防止冷熱轉(zhuǎn)換造成“微龍”的垮塌。

2、窯床與煙囪的比例問題。

“微龍”一般火膛的面積占11%，窯床面積占71%，煙囪面積占18%。煙囪面積（以圓形為例）=3.14×［（煙囪底部半徑十煙囪上部）/2］直徑×煙囪高度×煙簡(jiǎn)圓臺(tái)（長(zhǎng)沙窯為方臺(tái)）部分側(cè)面的長(zhǎng)度。正確的熱壓與風(fēng)壓的比例，確保煙囪起到拔火、拔煙、排煙氣效果，滿足窯內(nèi)各個(gè)階段燒成條件的要求。

3、燃料問題。

“微龍”產(chǎn)品要達(dá)到傳統(tǒng)龍窯的燒成效果，追求柴窯“窯變天作”獨(dú)特的藝術(shù)獨(dú)顯自然的魅力，選薪柴作燃料應(yīng)以“松柴”劈柴（硬柴）為主，利用松柴、含油質(zhì)特奌，窯內(nèi)高溫燃燒時(shí)產(chǎn)生的油質(zhì)氣氛與坯件結(jié)合，其“天作”藝術(shù)效果遠(yuǎn)高于其它軟柴。

九、“微龍”市場(chǎng)淺析。

陶瓷熱工設(shè)備從熱源角度看，目前大量使用的有：煤窯、電窯、氣窯，我國(guó)極個(gè)別的地方也有柴窯在燒，但窯爐基本上仍保持傳統(tǒng)的方式“帶病”操作，遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代人對(duì)現(xiàn)代柴窯的需求。將柴窯微型化后，可解決日益增長(zhǎng)“天作窯變”陶瓷生產(chǎn)需求。