日本無煙柴燒窯落灰釉提升技法研究

白雅力克

(景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)，江西 景德鎮(zhèn) 333403)

0 引 言

日本無煙柴燒窯是當(dāng)代日本陶藝家設(shè)計(jì)出的一種專用于陶瓷燒制的柴窯。該種柴窯的特點(diǎn)是煙囪高，吸力大，出煙少，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，搭建材料與工序相對簡單方便。這種柴窯費(fèi)效比低、生產(chǎn)效率高，因此在中國也受到關(guān)注。

1 裝窯技法

得到一件成功燒制的落灰釉陶瓷作品不易，其中涉及的因素較多，包括坯體的化學(xué)成分、制作工藝、造型、擺放位置、窯爐結(jié)構(gòu)、燃料種類和燒制氣氛等，每個(gè)部分不可或缺，環(huán)環(huán)相扣。其中，裝窯技法和燒制技法是獲得落灰釉的關(guān)鍵所在。

日本無煙柴燒窯裝窯順序一般情況下是由遠(yuǎn)及近、由內(nèi)到外、由低到高。在這種裝窯順序框架下根據(jù)作品造型、尺寸、粘土種類、器型是否帶蓋子，以及是否要火痕、落灰等特殊效果等，適當(dāng)調(diào)整產(chǎn)品的裝窯位置。例如，肌理效果厚重的器物應(yīng)該在離投柴口接近的前端位置擺放，落灰少的效果器物應(yīng)該擺放在最上方的后端比較合適，大尺寸器物適合在擋火墻后面，細(xì)高器物適合擺放在窯內(nèi)后端接近煙囪的位置。因此，每次裝窯要根據(jù)產(chǎn)品特性和燒制需求做出相應(yīng)的位置調(diào)整。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)研究，日本無煙柴燒窯落灰由多到少的排列順序，可按圖1中的1 號(hào)至8 號(hào)位置排序。不同窯位的落灰多少與該位置的窯溫高低呈正比。

每種窯爐都有自己的缺陷。日本無煙柴燒窯在結(jié)構(gòu)方面的不足之處是窯室和煙囪交界處的出煙口設(shè)計(jì)的尺寸較寬大，火焰容易被抽走，以至于保溫性差而且火焰循環(huán)路徑短。為了彌補(bǔ)以上缺點(diǎn)，筆者進(jìn)行了兩個(gè)改良設(shè)計(jì)方案的實(shí)驗(yàn)：方案一，在距離出煙口約15 cm 的位置設(shè)置了一道擋火墻，該擋火墻高度約50 cm，寬度約15 cm；方案二，在下燃燒室設(shè)置了2 道臺(tái)階，臺(tái)階中留有若干個(gè)進(jìn)風(fēng)口；該臺(tái)階在功能上，能避免上燃燒室落下的積碳堵住通風(fēng)道，導(dǎo)致下燃燒室內(nèi)缺氧而燃燒不充足從而影響升溫的弊端。經(jīng)過改良設(shè)計(jì)，下燃燒室臺(tái)階中的通風(fēng)道可以正常輸送氧氣，有助于窯內(nèi)快速升溫。

圖1 日本無煙柴燒窯落灰由多到少的窯位排序圖Fig.1 The arrangement of kiln loading with a decreasing amount of wood ash in Japanese smokeless wood-fired kiln

筆者在多次燒制實(shí)驗(yàn)中，總結(jié)出裝窯技法的五個(gè)規(guī)律，能夠據(jù)此獲得相應(yīng)的藝術(shù)效果：

(1)窯室接近投柴口的位置火焰較大，因此容易產(chǎn)生火焰痕跡與落灰多、器物表面產(chǎn)生厚層落灰肌理和濃重的釉色效果，經(jīng)常發(fā)生混合氣氛。

(2)窯室底層位置溫度較高，火焰路徑大，因此落灰相對多，易產(chǎn)生高還原焰氣氛。

(3)窯室上層位置溫度較低，落灰偏少、肌理變化不大、釉面干凈，易產(chǎn)生弱還原焰氣氛。

(4)擋火墻上方火焰流動(dòng)好，容易產(chǎn)生流動(dòng)火痕和適中的落灰釉，產(chǎn)品有明顯的還原焰氣氛。

(5)擋火墻后方位置屬于火焰末段，而且煙囪附近吸力大，溫度相對低，產(chǎn)品落灰效果弱，常發(fā)生混合氣氛。

2 燒制技法

一般情況下，日本無煙柴燒窯燒制時(shí)間約為36 h，但是為了得到更好的落灰釉效果，筆者建議時(shí)間可延長至40-48 h。其中包括預(yù)熱與烘烤階段、初步升溫階段、慢速升溫階段、快速升溫與高溫?zé)齐A段、恒溫?zé)齐A段、降溫還原燒制階段。

2.1 預(yù)熱與烘烤階段

裝窯工作全部結(jié)束后，用耐火泥封堵窯門，開始在下燃燒室點(diǎn)火，用5-6 h 緩慢升溫至150 ℃進(jìn)行預(yù)熱。在150-300 ℃烘烤階段，蒸發(fā)窯內(nèi)水份，用時(shí)約4-5 h。這時(shí)可選擇有結(jié)疤或難以劈開的大木塊作為燃料。為了落灰均勻，需要把煙囪擋風(fēng)閘板適當(dāng)閉合，以減弱抽力。

2.2 初步升溫階段

該階段自300 ℃升溫至800 ℃，以氧化氣氛燒制。這個(gè)階段坯體中的水份被蒸發(fā)出來，二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，素坯轉(zhuǎn)化為素?zé)鳎@時(shí)陶藝作品坯體更加緊密，草木灰飄落在作品表面①[日]日下部正,[美]馬克·蘭賽特.日本柴燒窯燒成揭秘[M].王霞譯.上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2011:226.。該階段采用大木柴為燃料，使火焰逐漸旺盛起來，升溫用時(shí)約5-6 h。

2.3 慢速升溫階段

該階段在800-1200 ℃之間緩慢持續(xù)升溫，窯內(nèi)充滿混合氣氛。慢速升溫階段時(shí)間約12-15 h。

應(yīng)注意，在這一階段，下燃燒室投柴改為上燃燒室投柴，并要封堵下燃燒室投柴口。這個(gè)階段窯內(nèi)溫度上、下、前、后位置有明顯的溫差。調(diào)整溫差的方法有三種：第一，將煙囪擋風(fēng)閘板完全打開，側(cè)面通風(fēng)口磚適當(dāng)半開，側(cè)面進(jìn)氣減少煙囪抽力，這樣有助于溫度長時(shí)間保持穩(wěn)定緩慢上升的狀態(tài)，窯內(nèi)上下溫差會(huì)逐漸接近；第二，燃燒室的通風(fēng)口磚適當(dāng)打開一半，以便積碳充分燃燒；第三，投柴方法上使用十字形交叉投柴，投柴速度要快，保證燃燒室各位置投柴均勻，待燃料充分燃燒殆盡，出現(xiàn)灰白色木灰時(shí)再次投柴，這樣不會(huì)因積碳過多而堵住通風(fēng)口，也有助于窯內(nèi)緩慢升溫。

美國著名陶藝家和窯爐技術(shù)專家佛瑞德·奧爾森在柴燒中非常重視投柴技法。在他的著作《窯之書》中提出：“投的木柴太多，通風(fēng)不良而窯會(huì)窒息，窯爐溫度不會(huì)升高”，②REPERICK F,OLSEN L.The Kiln Book [M].Philadelphia:University of Pennsylvania Press,2011:94.因此建議一次投柴量不能過多。

這個(gè)階段窯內(nèi)溫度逐漸由低到高，粘土開始?；?，釉料和灰燼開始融化。因此，必須不斷觀察火口內(nèi)部的測溫錐變化，查看它是否出現(xiàn)點(diǎn)頭或者融化跡象，以此來判斷窯內(nèi)上下前后溫差，及時(shí)調(diào)整投柴方式。

提高落灰釉厚度的一個(gè)辦法是燒制中不能攪動(dòng)木柴，要讓它自然緩慢燃燒殆盡時(shí)再次投柴。這個(gè)燒制技法的特點(diǎn)是窯內(nèi)溫度很難快速升溫，溫度上升和下降之間來回循環(huán)，因此大多數(shù)人很難忍受這種燒制技法，采取投柴量變大、攪動(dòng)柴火迅速升溫。在筆者看來，這種加大投柴和攪動(dòng)木柴的技法雖然得到了快速升溫，但是影響了落灰的均勻度和厚度。實(shí)踐證明，如果窯內(nèi)的溫度長時(shí)間在某一數(shù)值上下小幅波動(dòng)，就表明這時(shí)已達(dá)到窯內(nèi)升溫的條件。波浪式上下浮動(dòng)升溫?zé)萍夹g(shù)就是取法自此。這一燒制技法可以解決窯內(nèi)各位置之間出現(xiàn)溫差的問題，并且提高落灰厚度。

2.4 快速升溫與高溫?zé)齐A段

這一階段，溫度從1200 ℃上升至1300 ℃，時(shí)間約3-4 h，以強(qiáng)還原焰氣氛燒制。

煙囪擋風(fēng)閘板關(guān)閉三分之一，側(cè)面通風(fēng)口磚半開抽力減少。將上燃燒室投柴口和窯室兩側(cè)看火口之外的所有口封堵，窯內(nèi)開始穩(wěn)定升溫。投柴量要大，速度要快，在燃料充分燃燒后再次投柴。這階段必須選用干凈優(yōu)質(zhì)木材作為燃料。這是因?yàn)?，坯體內(nèi)各種金屬氧化物起化學(xué)反應(yīng)需要干凈穩(wěn)定的高溫環(huán)境，同時(shí)高溫環(huán)境也有助于還原焰氣氛的保持。另外，投柴速度和關(guān)閉投柴口門蓋的速度都要快，以減少氧氣進(jìn)入窯內(nèi)時(shí)間。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注不同測溫錐的點(diǎn)頭和倒塌變化。

在這個(gè)階段，可適當(dāng)用鐵鉤拿出照子觀察其落灰變化。溫度和落灰達(dá)到理想的效果時(shí)，封堵所有看火口、燃燒室進(jìn)氣口，同時(shí)煙囪擋風(fēng)閘板僅需留出10 cm 左右的縫隙。

2.5 恒溫?zé)齐A段

這一階段的要求是在1300 ℃保溫2 h。窯室兩側(cè)所有看火口封堵后，計(jì)算好投柴量和間隔時(shí)間。每次投柴速度和關(guān)閉門蓋速度要快，這樣有助于一直保持恒溫和還原焰氣氛。煙囪側(cè)面通風(fēng)口磚全打開。煙囪擋風(fēng)閘板半開，以減少抽力。

2.6 降溫還原燒制階段

日本無煙柴燒窯常用燒制技法與上述五個(gè)步驟相同（見圖2）。但是，經(jīng)筆者多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)恒溫?zé)平Y(jié)束后可以使用二次降溫?zé)萍挤▉硖岣呗浠矣院捅３诌€原焰氣氛。恒溫?zé)平Y(jié)束后不能馬上?；穑湓蚴?300 ℃降至800 ℃的過程中，窯內(nèi)因?；鸲杆俳禍匦纬裳趸瘹夥眨現(xiàn)e2O3先轉(zhuǎn)化為FeO，繼而轉(zhuǎn)化為Fe2O3，破壞還原氣氛，影響器物的藝術(shù)效果。因此為了避免器物因二次氧化妨礙器物藝術(shù)效果的呈現(xiàn)，同時(shí)為了得到更好的落灰釉效果，筆者建議恒溫?zé)平Y(jié)束后封堵所有看火口和投柴口，只打開窯室前方小投柴口，并且陸續(xù)投小柴。這一階段可被視為降溫還原燒制階段，時(shí)間約8-10 h 為宜（見圖3）。降溫還原焰燒制的具體過程，可采用以下5 個(gè)步驟：

(1)封堵上燃燒室投柴口和進(jìn)氣口，改為打開窯室前方側(cè)面小投柴口投小柴。

(2)側(cè)面投柴口需要投放細(xì)小木柴。其目的是有助于在保證燃料持續(xù)燃燒的同時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)過高的升溫條件，保持窯內(nèi)溫度以10 ℃以內(nèi)的較小幅度波動(dòng)，逐步緩慢降溫。

(3)調(diào)整煙囪擋風(fēng)閘板，使其保留約2 cm 縫隙。每次投小柴時(shí)，如觀察到縫隙里冒火焰，則表明降溫?zé)七^程正常，不會(huì)因迅速冷卻而導(dǎo)致器物二次氧化。待煙囪縫隙里觀察不到火焰時(shí)，再次投少許木柴。每次投柴時(shí)，投柴動(dòng)作和投柴口磚封堵動(dòng)作一定要快速，避免氧氣進(jìn)入過多，影響還原焰燒制氣氛。

(4)每次投拆量和速度的確定，除了觀察煙囪的煙火以外，可根據(jù)熱電偶溫度數(shù)據(jù)變化來計(jì)算。一般情況下，直徑1-2 cm、長度1 m 以內(nèi)的小柴，每次投柴時(shí)由7 根木條逐漸減少到3 根，約3min投柴一次。

(5)熱電偶溫度顯示800 ℃時(shí)，迅速投柴7 至8 根木條，并且馬上用耐火泥封堵投柴口，拼合2 cm 縫隙的煙囪擋風(fēng)閘板。至此，整個(gè)燒制工作結(jié)束。

降溫還原焰燒制另有一種方法，即在恒溫?zé)平Y(jié)束后，待窯溫下降至約1220 ℃時(shí)，上燃燒室中投入大塊木柴，并封住煙囪擋風(fēng)閘板、關(guān)閉投柴口窯門。等到窯內(nèi)自然降溫至 1180 ℃至1200 ℃時(shí)，打開煙囪擋風(fēng)閘板，再次重復(fù)投入大塊木柴和封住煙囪擋風(fēng)閘板、關(guān)閉投柴口窯門的步驟。等待窯內(nèi)自然降溫直至開窯。這種降溫還原燒制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是省時(shí)省力，但不足之處是穩(wěn)定性和成功率相對較低。

圖2 日本無煙柴燒窯常用燒制曲線圖Fig.2 The commonly-used firing curve of Japanese smokeless wood-fired kiln

圖3 日本無煙柴燒窯降溫還原焰燒制曲線圖Fig.3 The firing curve of lower temperature reduction firing for Japanese smokeless wood-fired kiln

在以往的還原焰氣氛柴燒過程中，人們常常為了快速提高溫度，以鐵棍攪動(dòng)燃燒中的木柴和積碳，使木柴充分燃燒。這種方法雖然能夠快速提升溫度，但是不利于形成穩(wěn)定的還原氣氛。其原因是，緩慢升溫的時(shí)間可以均衡窯內(nèi)不同位置的溫差，長時(shí)間的升溫或者長時(shí)間保持恒溫?zé)瓶梢苑€(wěn)定均勻提升窯內(nèi)溫度。美國陶藝家、火車窯發(fā)明人約翰·內(nèi)里在柴燒中曾對筆者提出：“反對攪動(dòng)燃燒中的木柴和積碳，強(qiáng)調(diào)窯溫上下浮動(dòng)中緩慢升溫，這種燒制技術(shù)有助于落灰厚度的增加與還原氣氛的提升?！绷硗猓P者認(rèn)為不攪動(dòng)積碳，可以避免雜質(zhì)落在器表，減少窯內(nèi)進(jìn)入氧氣的機(jī)會(huì)，有助于保持還原焰氣氛。

3 結(jié) 論

落灰釉提升技法具有難度大、偶然性強(qiáng)等特點(diǎn)。針對這些特點(diǎn)，人們?nèi)绻扇】茖W(xué)性技法參與柴燒中，那么燒制中會(huì)使落灰釉變得更加厚重并保持它的穩(wěn)定性。落灰釉提升技法實(shí)驗(yàn)研究中，除了文章中重點(diǎn)提出的兩個(gè)改進(jìn)方案以外，還可以配合運(yùn)用其它燒制技法。例如，采取十字形交叉投柴，控制投柴量、投柴時(shí)間、投柴均勻度，調(diào)整燃燒室通風(fēng)口磚的開合方向，以及及時(shí)觀察火、煙、照子、測溫錐和積碳等。除此之外，煙囪側(cè)面通風(fēng)口磚和擋風(fēng)閘板開閉的操作、縫隙大小的調(diào)整等工作也很重要。在日本無煙柴燒窯落灰釉提升技法中，窯內(nèi)溫差也會(huì)對落灰釉產(chǎn)生一定影響。因此，今后還需進(jìn)一步深入研究對它的精細(xì)控制問題。