美国ORTON测温三角锥

测温锥(测温三角锥)弯曲

测温锥(测温三角锥)的最后弯曲位置可以用角度样板来测量，测温锥(测温三角锥)弯曲的起始位置是8°、测温锥(测温三角锥)的最终位置是90°、甚至更大。

温度和时间甚至有时候窑炉的气氛会影响测温锥(测温三角锥)的最终弯曲位置，一般来说，温度对测温锥(测温三角锥)弯曲的角度影响最大，测量的温度是平衡温度，因为实际烧制条件会发生一些变化。

当测温锥(测温三角锥)中的玻璃有足够的流动性时，测温锥(测温三角锥)发生弯曲；温度升高引起测温锥(测温三角锥)弯曲更快；同样地，其他因素的变化也会影响玻璃的粘度，例如玻璃析晶或气氛的改变会改变测温锥(测温三角锥)的弯曲性能。

测温锥(测温三角锥)的变形会随着过程的进行而加快，在弯曲的早期，在60℃/小时的升温速率时10°的弯曲代表了温度5℃的变化；而在升温的后期，10°的弯曲只是代表温度1℃的变化。

工业用途的测温锥(测温三角锥)

在世界范围内广泛应用于窑炉的测温锥(测温三角锥)保证用户的窑炉的烧制过程在自己的控制中，测温锥(测温三角锥)测定了烧制过程，是温度和时间的综合效应。测温锥(测温三角锥)为用户提供了烧制过程的直观保证，确保烧制过程每一天都一致。尽量减小废料、保证最大的产出以及确保最大的利润，是我们追求的目标，Orton的测温锥(测温三角锥)能帮助你达到目标。

测温锥(测温三角锥)的使用

在使用中，当窑炉放置产品时标准测温锥(测温三角锥)被放置在产品旁边；如果测温锥(测温三角锥)测量的目的是测量顶部-底部、边缘-边缘之间的温度差，因此 测温锥(测温三角锥)必须放置在整个窑炉车上。如果温度是均匀的，目的是每一车、每一炉的比较，必须将测温锥(测温三角锥)放置在窑炉车的同一位置；烧制结束后，测量 测温锥(测温三角锥)弯曲的角度。比较好的方法是测温锥(测温三角锥)的弯曲角度要大于20°、但必须小于100°。对于大部分的质量控制来说， 测温锥(测温三角锥)弯曲角度的测量得到的温度偏差在5℃以内，是足够了。Orton提供的表格可以将弯曲角度转化为温度。应该注意以下几点：

· 用户在选择适合自己窑炉的测温锥(测温三角锥)时一定要事先经过试验来找出适合本窑炉的测温锥(测温三角锥)。

· 测温锥(测温三角锥)的锥号越大其弯倒时效温度就越高，从安全使用要求来规定，每次放置3个相邻锥号为一组，中间锥号为窑炉要求烧结的时效温度。

· 烧结完成时，测温锥(测温三角锥)的直观反映为：低号测温锥(测温三角锥)全弯倒为警戒；中间号测温锥(测温三角锥)弯倒90度左右(可以自定)为测定时效温度；高号 测温锥(测温三角锥)略弯为指示。

为什么要使用测温锥(测温三角锥)？

测温锥(测温三角锥)在陶瓷烧制中的应用已经超过100年，因为测温锥(测温三角锥)可以确定什么时候烧制已经完全、或者窑炉是否提供了足够的热量保证陶瓷的熟化、或者窑炉中是否存在温度的差异、或者在烧制过程中是否有问题。

测温锥(测温三角锥)是什么?

测温锥(测温三角锥)是由100多种成分精心配置的锥体，测温锥(测温三角锥)在一个相对小的温度区间内弯曲，最终的弯曲位置是测温锥(测温三角锥)吸收的热量的量度。我们通常用测温锥(测温三角锥)的号作为测温锥(测温三角锥)的热度表示，最低的测温锥(测温三角锥)号为O22、而最高热度的测温锥(测温三角锥)则是42号，测温锥(测温三角锥)的最初号码为1至20号，O放在号码的前面表示温度较低，因此比O1测温锥(测温三角锥)温度低的测温锥(测温三角锥)是O2，这样一直到O22。

测温锥(测温三角锥)的弯曲

温度和时间以及气氛会影响测温锥(测温三角锥)的最终弯曲位置。当然温度是一个主要因素，我们所指的温度是时效温度，因为实际的烧制条件是变化的，采用Orton提供的图标并且知道升温速率，可以根据 测温锥(测温三角锥)的最终弯曲位置确定时效温度。Orton带底座的测温锥(测温三角锥)弯曲角度的标准偏差为2.4°，相当于温度的标准偏差仅为2℃。

如何使用测温锥(测温三角锥)?

测温锥(测温三角锥)作为证据测温锥(测温三角锥)，放置在陶瓷制品附近的窑炉架上，或者放置在“窑炉看管器”（Kiln Sitter）附近。测温锥(测温三角锥)在玻璃形成以及变软时发生弯曲，测温锥(测温三角锥)的成分以及数量决定了玻璃什么时候、如何形成的。必须注意到窑炉看管器中传感棒的重量引起“窑炉看管器”内的 测温锥(测温三角锥)发生弯曲，重量的改变会影响测温锥(测温三角锥)的弯曲。而证据测温锥(测温三角锥)的弯曲则是由于重力的作用，因此底座的高度和角度则显得非常重要，测温锥(测温三角锥)的高度越高或者倾斜越严重，弯曲所受到的重力也越大，测温锥(测温三角锥)的弯曲也越早。由于这个原因，Orton开发了带底座的 测温锥(测温三角锥)，这样测温锥(测温三角锥)的高度和倾斜的角度固定了，一般在15-25分钟内测温锥(测温三角锥)发生弯曲。测温锥(测温三角锥)在开始时弯曲比较慢，但是一旦 测温锥(测温三角锥)的顶端弯曲过中点后，弯曲非常快；当测温锥(测温三角锥)的顶端到达底座时，认为烧制完成；无论如何，测温锥(测温三角锥)的顶端到达基座与 测温锥(测温三角锥)的顶端处于4点钟的位置，他们之间的差异是很小的，对烧制结果的影响非常小。

为什么要使用测温锥(测温三角锥)?

烧制陶瓷与烘培是非常相似的，只是陶瓷的烧制的温度较高。陶瓷可以在一定的温度范围内烧制，有的陶瓷制品有较宽的烧制范围、而有的陶瓷制品则在较窄的烧制范围内。在较低温度下烧制则需要较长的时间，就像烤炙一只火鸡，这是因为对于陶瓷制品来说必须保证一定的时间来吸收足够的热量。我们将陶瓷吸收的热量称之为“热度”，不同的烧制过程，如果热度一致的话，得到的陶瓷制品应该是一样的，即使一个烧制过程的温度高，但时间短；另一个烧制过程温度低、但烧制时间长。由于测温锥(测温三角锥)测量的是热度，所有的制造者均会建议他们的产品采用什么号码的测温锥(测温三角锥)。

3-测温锥(测温三角锥)系统

许多今天使用的陶瓷制品，例如陶瓷和无铅釉料，必须在两个不同温度范围内烧制。3-测温锥(测温三角锥)系统可以用来测定温度的均匀性以及检验”窑炉看管器“（Kiln-Sitter）或电子温控仪的性能，3-测温锥(测温三角锥)包括三个连续的测温锥(测温三角锥)号码：

  烧制锥-陶瓷、釉料制造商推荐的测温锥(测温三角锥)；

  导锥-热度低于烧制锥

  后备锥-热度高于烧制锥

例如：O17、O18、O19或者5、6、7。

测温锥(测温三角锥)评价窑炉

大部分的窑炉的顶部和底部之间是有温度差异的，温度差异的大小依赖于窑炉的设计、加热电阻的使用年限、窑炉中陶瓷制品的放置和分布。一般来说，窑炉有较大的温度差异，把测温锥(测温三角锥)放置在底部、中部和顶部的架上来测定在烧制过程中到底有多少温度差异，烧制后，仔细观察测温锥(测温三角锥)的情况：如果在底部的支架上，导锥只是弯曲了一半说明陶瓷烧制的温度偏低了半个热度；如果顶部架上的导锥弯曲了一半，说明烧制过程偏高了半个热度，顶部和底部的测温锥(测温三角锥)却是存在温度差异。如果你发现了差异，改变陶瓷制品的放置方式来减小这种温度差异，增加一个向下的通风也会平衡窑炉内的温度。

检查“窑炉看管器”（Kiln Sitter）的性能

当小号测温锥(测温三角锥)在传感棒下方受到足够热量并完全弯曲时，“窑炉看管器”会切断窑炉的电源。测温锥(测温三角锥)的弯曲是由于传感棒的重力作用所致，由于“窑炉看管器”中的测温锥(测温三角锥)放置在窑炉墙（靠近加热元件），受到的热量比证据测温锥(测温三角锥)高，可以更早切断窑炉电源的，在“窑炉看管器”附近采用使用3-测温锥(测温三角锥)系统来测定“窑炉看管器”和窑炉架之间的差异。

检查温控仪的性能

电子温控仪将窑炉温度升到所需的温度，温控仪测试温度通过埋在耐火墙中的热电偶得到的。带底座的证据测温锥(测温三角锥)可以确认温控仪是否控制正确。将测温锥(测温三角锥)放置在热电偶附近，烧制结束后，检查测温锥(测温三角锥)是否完全地弯曲了。Orton保证了温控仪，无论如何，我们还是建议用户在每一次的烧制过程中放置一个测温锥(测温三角锥)确保窑炉达到所需的温度。温控仪依赖于温度的正确测量以及合适的升温程序，大部分温控仪采用K型热电偶，有可能不能给出一个正确的温度值，而且在使用后较长时候后，会发生变化。

带底座的证据测温锥(测温三角锥)

Orton向用户推荐带底座的证据 测温锥(测温三角锥)，因为带底座的测温锥(测温三角锥)使用方便，测试的重复性好。许多用户在每次烧制时都只使用带底座的测温锥(测温三角锥)来检验窑炉的变化，可以不必使用3-测温锥(测温三角锥)的系统来检查窑炉中的温度变化，当窑炉中的一半的测温锥(测温三角锥)表现出不同时，表明窑炉出现问题，需要解决。这样的话，可以将及时解决问题以避免更大的问题。测温锥(测温三角锥)是监测窑炉的最简单、最经济的方法。

加热速率、保留时间以及窑炉气氛对陶瓷的影响

在烧制过程中，时间、温度以及窑炉气氛会影响陶瓷的烧成和熟化，Orton测温锥(测温三角锥)的弯曲正是反映了陶瓷的烧成和熟化。

加热速率

加热速率会严重影响测温锥(测温三角锥)开始发生变形弯曲的温度、弯曲的速率、以及测温锥(测温三角锥)的终点温度（即测温锥(测温三角锥)的时效温度）。一般来说，陶瓷或测温锥(测温三角锥)加热速度越快，陶瓷烧成熟化温度或测温锥(测温三角锥)的变形弯曲温度也越高，测温锥(测温三角锥)的终点温度也随着加热速率的增加而增加。

有效加热速率的确定

大部分的陶瓷的熟化是在烧制过程的最后100℃内，测温锥(测温三角锥)的变形弯曲也是这样的。由于测温锥(测温三角锥)是时间-温度（时效温度）的指示器，因此加热速率会影响测温锥(测温三角锥)的终点温度（测温锥(测温三角锥)的顶端达到90°的位置）。由于大部分的烧制过程有一定的保留时间，有效加热速率必须说明保留时间这个变量。

Orton开发了一套计算机软件，可以预测不同加热速率和保留时间下测温锥(测温三角锥)变形弯曲过程。一般来说，用户可以通过陶瓷在烧制的最后100℃阶段的总时间来计算有效加热速率；举例来说，假如窑炉的终点温度是1200℃，在1100℃升温至1200℃的过程中，耗时2.5小时；如果在1200℃保留1小时，然后从1200℃冷却至1100℃耗时0.5小时，因此在最后的100℃内总的时间为4小时，由此有效升温速率为100℃除4即25℃/小时。

Orton为用户提供了温度转换表，如果知道了升温速率便可以将测温锥(测温三角锥)的弯曲角度转化为时效温度，我们由此可以测定窑炉或者窑炉车的温度差异。

保留时间

保留时间也会影响测温锥(测温三角锥)的变形或弯曲，一般来说，烧制过程升温到一个平衡温度，然后在该温度停留1-2个小时便必须提高测温锥(测温三角锥)一个热度；停留4-6个小时，必须提高测温锥(测温三角锥)二个热度；停留16-20个小时，则必须提高测温锥(测温三角锥)三个热度。

窑炉气氛

陶瓷专家知道窑炉气氛对陶瓷的反应有极大的影响，对陶瓷的性能也就有很大的影响。由于测温锥(测温三角锥)的变形弯曲是由于热化学反应造成的，可以预料气氛会影响测温锥(测温三角锥)的变形弯曲。

很幸运的是，影响陶瓷性能的条件与测温锥(测温三角锥)的变形弯曲有关系，因此测温锥(测温三角锥)可以作为窑炉烧制区的评价温度分布的一个有效工具，影响测温锥(测温三角锥)的窑炉环境条件主要有：

· 氧化和还原气氛的含量；

· 硫的存在；

· 水蒸汽的存在；

· 火焰的冲击；

· 附近更热或更冷表面的辐射效应；

· 窑炉中的气流流动。

还原气氛对测温锥(测温三角锥)的变形有反作用，低温测温锥(测温三角锥)由于含有金属成分，尤其对还原气氛敏感。另外，在还原气氛中，有机的粘接剂不会被完全氧化，结果 测温锥(测温三角锥)会发生膨胀以及变黑。一旦膨胀，即会改变测温锥(测温三角锥)的变形特征。红色的测温锥(测温三角锥)（即包含铁氧化物的 测温锥(测温三角锥)O10至3）也会由于还原气氛的存在发生逆反作用，在烧制后，测温锥(测温三角锥)会变成绿色、甚至变成黑色。

不含铅和铁的测温锥(测温三角锥)（测温锥(测温三角锥)O19至O11，“无铁”的测温锥(测温三角锥)为O10至3以及4至42）可以在还原气氛中使用，在还原气氛之前将 测温锥(测温三角锥)中的有机粘接剂完全氧化即可，在空气中加热测温锥(测温三角锥)到800-850°F即可完全燃烧测温锥(测温三角锥)中的有机粘接剂。PCE测温锥(测温三角锥)或预先煅烧的 测温锥(测温三角锥)成功应用于在中性或还原气氛中。

相对于氧化气氛来说，测温锥(测温三角锥)以及大部分的陶瓷在还原气氛中要熟化得快，或者换句话说可以在更低的温度下熟化陶瓷制品。预先煅烧的 测温锥(测温三角锥)会改变测温锥(测温三角锥)的变形特性，因此使用预先煅烧的测温锥(测温三角锥)的用户必须建立自己的监控程序。

对于“切换”的窑炉（即交替变换氧化和还原气氛），一般来说不会对测温锥(测温三角锥)有反作用。

窑炉气氛是含硫的或还原性的，可能会引起窑炉中的测温锥(测温三角锥)产生一个“结皮”，而内部却具有更加流动性，因此测温锥(测温三角锥)的变形会变得不确定，这个“结皮”的产生是由于 测温锥(测温三角锥)表面化学成分的变化而产生的。

改进的无铁的测温锥(测温三角锥)，O4至3（1976年后开始提供）以及所有热度高于3号测温锥(测温三角锥)可以应用于含硫的气氛中。

对于常规的测温锥(测温三角锥)O10至3，也会遇到测温锥(测温三角锥)的”结皮“，这主要由于升温速度太快或在燃烧气氛中时间太长造成的，这种”结皮“是由于原材料、玻璃料中的硼氧化物在水蒸汽的存在下挥发造成的，”结皮“会造成 测温锥(测温三角锥)在更高的温度下变形弯曲，严重的”结皮“会造成测温锥(测温三角锥)根本不是以弧形状弯曲，而是直接断裂，像断裂的树枝，表面不光滑、断裂面也非常锋利。

改进的无铁的测温锥(测温三角锥)，O10至3，也不含有硼氧化物，因此不会发生”结皮“现象。

水蒸汽的存在，在水蒸汽含量比较高的情况下，也会影响测温锥(测温三角锥)的性能。事实上，即使少量的水蒸汽也会使得测温锥(测温三角锥)的变形弯曲温度提前，这是因为在烧制过程中水蒸汽会扩散到 测温锥(测温三角锥)中，引起玻璃化过程的变化（参阅文献  Effect of Atmospheres in Firing Ceramics - C.J. Koenig Published by the Columbia Gas System Service Corp., Columbus, Ohio and the Southern California Gas Co., Los Angeles, California）。这是在电窑炉和敞开的气体窑炉中测温锥(测温三角锥)表现出不一样的特性的主要原因。虽然水蒸汽在燃烧炉中高达19%的含量，但是我们没有必要把 测温锥(测温三角锥)取出不用，因为测温锥(测温三角锥)和陶瓷制品有类似的行为，即测温锥(测温三角锥)还是对陶瓷制品有指导意义的。

其他窑炉条件

固体燃料产生的灰尘会落在测温锥(测温三角锥)上，也会在一定程度上影响测温锥(测温三角锥)的变形弯曲，像盐汽、铅化合物和锌化合物会在测温锥(测温三角锥)上产生一个表面釉，也许会、也许不会影响测温锥(测温三角锥)的性能。

火焰会使得测温锥(测温三角锥)顶端熔融，如果可能的话，测温锥(测温三角锥)应避免放置在火焰处或通风口。

很热的表面传来的辐射，或测温锥(测温三角锥)放置在冷表面的附近，也会影响测温锥(测温三角锥)的变形弯曲，因此测温锥(测温三角锥)放置的条件应该与陶瓷制品一致。

测温锥(测温三角锥)号码以及相关信息

Orton制造的测温锥(测温三角锥)，测温锥(测温三角锥)号从O22至42，O22是最低熔点的测温锥(测温三角锥)，需要最少的热量即发生变形或弯曲。在烧制过程中，测温锥(测温三角锥)受热发生软化以及熔融，由于重力的作用，测温锥(测温三角锥)的顶端发生弯曲，测温锥(测温三角锥)弯曲表明测温锥(测温三角锥)和陶瓷受到了一定的热量，一般来说，测温锥(测温三角锥)开始弯曲后需要15-20分钟才完全弯曲，测温锥(测温三角锥)号码越高，需要的热量也越多。
原来的测温锥(测温三角锥)号码为1号至20号，当更低的温度的测温锥(测温三角锥)开发出来后，测温锥(测温三角锥)的号码前面加了“O”以区分。

测温锥(测温三角锥)号码……O22至O1，低温区域

测温锥(测温三角锥)号码……1 至 42，高温区域。