Пирометрические конусы — это пирометрические устройства , которые используются для измерения тепловой работы при обжиге керамических материалов в печи. Конусы, часто используемые в наборах по три штуки, помещаются в печь вместе с изделиями, подлежащими обжигу, и, поскольку отдельные конусы в наборе размягчаются и опадают при разных температурах, они обеспечивают визуальную индикацию того, когда изделия достигли нужной температуры. необходимое состояние зрелости, сочетание времени и температуры.
Пирометрические конусы дают температурный эквивалент ; это не простые устройства для измерения температуры. Они были особенно важны исторически, до того, как были разработаны устройства для измерения фактической температуры в печи.
Пирометрический конус представляет собой «Пирамиду с треугольным основанием определенной формы и размера; «конус» формируется из тщательно подобранной и равномерно смешанной партии керамических материалов так, что при нагревании в заданных условиях он изгибается из-за до размягчения, при этом кончик конуса становится на одном уровне с основанием при определенной температуре.Пирометрические конусы изготавливаются последовательно, температурный интервал между последовательными конусами обычно составляет 20 градусов Цельсия.Наиболее известные серии - конусы Зегера (Германия, до 2001 г.) ), Ортон Конус (США) и Стаффордшир Конус (Великобритания)». [1] [2]
Для некоторых продуктов, таких как фарфор и бессвинцовая глазурь , может оказаться выгодным обжиг в диапазоне двух конусов. Трехконусную систему можно использовать для определения однородности температуры и проверки работы электронного контроллера. Трехконусная система состоит из трех последовательно пронумерованных конусов:
Кроме того, большинство печей имеют разницу температур сверху вниз. Величина разницы зависит от конструкции печи, возраста нагревательных элементов, распределения нагрузки в печи и количества конусов, на которые ведется обжиг печи. Обычно печи имеют большую разницу температур при более низких числах конусов. Конусы следует использовать на нижней, средней и верхней полках, чтобы определить, насколько велика разница во время обжига. Это поможет уменьшить разницу при загрузке и обжиге печи. Нисходящая вентиляция также сгладит разницу температур.
И температура, и время, а иногда и атмосфера влияют на окончательное положение изгиба конуса. Температура является преобладающей переменной. Эту температуру называют эквивалентной температурой, поскольку фактические условия обжига могут несколько отличаться от тех, в которых конусы были первоначально стандартизированы. Наблюдение за изгибом конуса используется для определения того, когда печь достигла желаемого состояния. Кроме того, можно предусмотреть небольшие конусы или стержни для механического срабатывания органов управления печью, когда температура поднимается настолько, что они деформируются. Необходимо соблюдать точное и последовательное размещение больших и малых конусов, чтобы обеспечить достижение надлежащего температурного эквивалента. Необходимо приложить все усилия, чтобы конус всегда был наклонен под углом 8° к вертикали. Большие конусы должны быть установлены на высоте 2 дюймов над табличкой, а маленькие конусы - на высоте 15/16 дюймов. Благодаря тому, что конусы имеют собственное основание, «самонесущие конусы» исключают ошибки при их монтаже.
Пирометрические конусы являются чувствительными измерительными устройствами, и для пользователей важно, чтобы их реакция на нагревание оставалась неизменной. Производители конусов соблюдают процедуры контроля изменчивости (внутри партий и между партиями), чтобы гарантировать, что конусы определенного сорта сохраняют постоянные свойства в течение длительного периода времени. В отношении пирометрических конусов был опубликован ряд национальных стандартов [3] [4] [5] и стандарт ISO [6] .
Хотя колбочки разных производителей могут иметь относительно схожие системы нумерации, по своим характеристикам они не идентичны. Если производится переход от одного производителя к другому, то иногда могут потребоваться допуски на различия.
В 1782 году Джозия Веджвуд создал пирометрическое устройство с точным масштабом, подробности которого были опубликованы в «Философских трудах Лондонского королевского общества» в 1782 году (том LXXII, часть 2). Это привело его к избранию членом Королевского общества . [7] [8] [9] [10] [11]
Современная форма пирометрического конуса была разработана Германом Зегером и впервые использована для управления обжигом фарфоровых изделий на Королевской фарфоровой фабрике в Берлине ( Königliche Porzellanmanufaktur , в 1886 году, директором которой был Зегер. [12] Конусы Зегера изготавливаются небольшое количество компаний, и этот термин часто используется как синоним пирометрических конусов . [13] [14] Компания Standard Pyrometric Cone Company была основана в Колумбусе, штат Огайо , Эдвардом Дж. Ортоном-младшим в 1896 году для производства пирометрических конусов, а после его смерти был создан благотворительный фонд для управления компанией, известный как Керамический фонд Эдварда Ортона-младшего или Керамический фонд Ортона .
Выставка керамического искусства для небольших работ, проводимая раз в два года, Orton Cone Box Show [16] использует пирометрический конус компании Orton Cone в качестве ограничения по размеру для заявок.
Следующие температурные эквиваленты для пирометрических конусов были получены из ссылок в разделе «Внешние ссылки».