Waarden van pyrometrische kegels: de complete kegeltabel en alles wat je als pottenbakker moet weten

Je programmeert je keramiekoven op 1220 °C, drukt op start en vertrouwt erop dat de regelaar het juiste doet. Maar wat gebeurt er echt binnen in de oven? Bereikt de hitte werkelijk alle hoeken even goed? En is „1220 °C op het display" hetzelfde als „1220 °C warmtewerk op je klei"? Het antwoord: niet per se. Precies hier komen pyrometrische kegels om de hoek kijken, een hulpmiddel dat veel pottenbakkers kennen, maar maar weinigen echt begrijpen.

In dit artikel leggen we je alles uit wat je als gevorderde pottenbakker over pyrometrische kegels moet weten: hoe ze werken, wat de kegelwaarden betekenen, welke systemen er zijn en hoe je kegels zinvol inzet bij het stoken.

Dit artikel is geschreven door Formwerk.
- Jouw keramiekbenodigdheden uit Berlijn -

Inhoudsopgave

• Wat zijn pyrometrische kegels?
• Waarom kegels geen temperatuur meten, maar warmtewerk
• Ortonkegels, segerkegels en co.: de verschillende systemen
• De kegeltabel begrijpen: waarden van 022 tot 13
• Stooksnelheid: waarom die de kegelwaarde beïnvloedt
• Kegels goed aflezen: wat het buiggedrag je vertelt
• De set van drie: waarschuwings-, doel- en veiligheidskegel
• Plaatsing in de oven: waar je kegels neerzet
• Standaardkegels, zelfstaande kegels, kilnsitterkegels: wat is het verschil?
• Praktijktips voor gebruik in het atelier

Waarom kegels geen temperatuur meten, maar warmtewerk

Dit is het beslissende verschil dat veel mensen onderschatten. Een thermokoppel, de sensor van je ovenregelaar, meet de luchttemperatuur op één bepaald punt in de oven. Wat het niet registreert: hoe lang de oven op die temperatuur blijft, of de warmte gelijkmatig verdeeld is en hoe scherf en glazuur in werkelijkheid reageren op de totale hittebelasting in de loop van de tijd.

Kegels registreren precies dat. Een oven die drie uur op 1222 °C wordt gehouden, beïnvloedt klei en glazuren anders dan een oven die maar heel kort 1222 °C aantikt en meteen afkoelt. De regelaar toont in beide gevallen hetzelfde getal, het stookresultaat is anders.

Voor de keramiek is juist dat relevant. Klei sintert niet omdat een thermometer een bepaald getal aangeeft, maar omdat hij gedurende een bepaalde tijd genoeg energie heeft opgenomen. Glazuren smelten niet bij een momentopname, maar als reactie op de som van het thermische werk. Kegels geven precies die som weer.

Ortonkegels, segerkegels en co.: de verschillende systemen

Historisch zijn er drie gangbare kegelsystemen die je moet kennen:

Segerkegels (SK) zijn het oudste systeem. Ze werden in 1886 in Berlijn ontwikkeld door de keramisch chemicus Hermann Seger, om te kunnen controleren of een stook het gewenste niveau had bereikt. In Duitsland waren ze lang de standaard, vandaag zijn ze in de handel nauwelijks nog verkrijgbaar. Als je oudere vakliteratuur of recepten uit het Duitse taalgebied leest, kom je ze daar tegen. Voor nieuwe aankopen kies je in de praktijk altijd ortonkegels.

Ortonkegels zijn tegenwoordig de standaard in de internationale en Duitse keramiekbenodigdheden. Ze zijn nauwkeurig, goed gedocumenteerd en verkrijgbaar in een breed temperatuurbereik van ongeveer 590 °C (kegel 022) tot ongeveer 1370 °C (kegel 14). Ook de tabel hieronder is op dit systeem gebaseerd.

Originele kegels van de Amerikaanse fabrikant Orton vind je hier: ortonkegels

Harrisonkegels (HPC) komen uit Groot-Brittannië en spelen op de Duitse markt een ondergeschikte rol.

De kegeltabel begrijpen: waarden van 022 tot 13

De nummering van het Ortonsysteem volgt een ongewone reeks, die logisch is zodra je haar doorhebt. De kegels beginnen bij 022 (de laagste temperatuur, ca. 590 °C) en tellen terug tot 01, daarna vooruit van 1 tot 14. De „0" voor het getal staat voor het lagetemperatuurbereik. Het is geen fout, het is het systeem.

Hier de tabel volgens de Orton standaard voor zelfstaande kegels. Vermeld zijn de twee meest gebruikte referentiesnelheden, namelijk 60 °C/u en 150 °C/u in de laatste 100 °C van de stook. Orton geeft daarnaast een derde, langzame referentie van 15 °C/u, daarover meer in het volgende deel.

Kegel nr.	°C bij 60 °C/u	°C bij 150 °C/u	Bereik
022	586	590	Decor-, luster- en opglazuurstook
021	600	617
020	626	638
019	678	695
018	715	734
017	738	763
016	772	796
015	791	818
014	807	838
013	837	861
012	861	882	Biscuitstook zwaartepunt in Duitse ateliers: 08 tot 07
011	875	894
010	903	915
09	920	930
08	942	956
07	976	987
06	998	1013	Glazuurstook aardewerk en faience veel laagstookglazuren liggen bij 06 tot 04
05½	1015	1025
05	1031	1044
04	1063	1077
03	1086	1104
02	1102	1122
01	1119	1138	Overgangsbereik, hard aardewerk
1	1137	1154
2	1142	1164
3	1152	1170
4	1162	1183	Steengoed, lager en middenbereik veel steengoedkleien beginnen pas bij kegel 6
5	1186	1207
5½	1203	1225
6	1222	1243
7	1239	1257
8	1249	1271	Steengoed hoog bereik, reductiestook
9	1260	1280
10	1285	1305
11	1294	1315	Porselein en speciale massa's
12	1306	1326
13	1331	1346

Bron: Orton, temperatuurequivalenten voor zelfstaande kegels (Self Supporting Cones) bij een stooksnelheid van 60 en 150 °C/u in de laatste 100 °C. Voor klassieke standaardkegels geeft Orton eigen waarden op.

Twee kanttekeningen bij de bereiken: de kolom helemaal rechts is een richtlijn, geen voorschrift. Doorslaggevend is altijd het stookadvies van de fabrikant van je klei en glazuur, en de bereiken overlappen elkaar.

En een opmerking voor iedereen die met porselein werkt: klassiek hardporselein wordt gestookt op 1380 tot 1420 °C en ligt daarmee boven deze tabel, vanaf kegel 14. De massa's die voor ateliergebruik als porselein worden verkocht, zijn daarentegen meestal ingesteld op 1260 tot 1300 °C en horen daarmee thuis in het bereik van kegel 9 tot 11. Daarnaast zijn er inmiddels ook porseleinkleien voor kegel 6, interessant voor iedereen met een kleinere oven.

Stooksnelheid: waarom die de kegelwaarde beïnvloedt

Dit is een van de meest onderschatte aspecten bij het werken met kegels. De Orton waarden gaan uit van vaste snelheden: de oven wordt in de laatste 100 °C voor de eindtemperatuur met 15, 60 of 150 °C per uur opgewarmd en daarna zonder houdtijd uitgeschakeld. Deze drie snelheden vormen het referentiekader waarop alle kegelwaarden zijn gebaseerd.

In de praktijk betekent dat: kegel 6 valt bij 60 °C/u al bij 1222 °C, bij 150 °C/u pas bij 1243 °C. Het is dezelfde kegel en hetzelfde warmtewerk, alleen langs verschillende wegen bereikt. De kegel reageert vooral in de eindfase van de stook, ongeveer in de laatste 100 °C.

Welke kolom geldt voor jou? Een volgeladen elektrische oven haalt in de eindfase zelden meer dan 60 tot 100 °C per uur. Voor de meeste atelierstoken is de kolom met 60 °C/u daarom de juiste richtlijn, en op deze waarden zijn ook de gegevens in onze shop gebaseerd. De kolom met 150 °C/u heb je nodig als je aan het eind heel snel opstookt, bijvoorbeeld bij kleine, weinig beladen ovens of bij rakustook.

De derde referentie van 15 °C/u wordt vaak over het hoofd gezien, maar is in de praktijk heel nuttig. Als je de laatste 100 graden bewust langzaam stookt, valt dezelfde kegel duidelijk eerder: kegel 5 al bij 1159 °C in plaats van 1186 °C, kegel 6 al bij 1185 °C in plaats van 1222 °C. Omgekeerd betekent dat: wie een oven met een beperkte maximale temperatuur heeft, kan hogere kegels bereiken, maar heeft daarvoor tijd nodig in plaats van temperatuur. En wie sowieso langzaam uitstookt, zit met de kolom voor 60 °C/u te hoog en stookt bij twijfel voorbij zijn doel.

Houdtijden komen daar nog bij. Wie de eindtemperatuur aanhoudt, brengt verder warmtewerk in het stookgoed, zonder dat de regelaar een hogere temperatuur toont. Een houdtijd kan zo gemakkelijk een halve tot hele kegel uitmaken. Wie dus 1222 °C bij 60 °C/u programmeert, wat al overeenkomt met kegel 6, en daarna nog een half uur aanhoudt, zit qua warmtewerk boven kegel 6, terwijl de regelaar nooit meer dan 1222 °C heeft getoond. Het precieze effect hangt af van de oven, de belading en de stookcurve, daarom meet je het het best één keer zelf uit met kegels.

Kegels goed aflezen: wat het buiggedrag je vertelt

Na de stook vertelt de vorm van de kegel je wat er echt in de oven is gebeurd. Beslissend is de eindstand van de punt ten opzichte van de voet.

• Kegel staat rechtop, geen vervorming: de oven heeft het warmtewerk van deze kegel niet bereikt, dus te laag gestookt.
  
  
• Kegel licht gebogen, ongeveer 45 graden: het warmtewerk nadert de doelwaarde, maar is nog niet helemaal bereikt.
  
  
• Kegel ongeveer 90 graden gebogen, punt op hoogte van de voet: ideaal stookpunt. Het warmtewerk van deze kegel is precies bereikt.
  
  
• Punt raakt de bodem, kegel ligt plat of is uitgelopen: overstookt, de oven is voorbij het doel gegaan.

De meest gemaakte afleesfout is de aanname dat de kegel de bodem moet raken. Dan is het al te veel. Het valpunt is bereikt als de punt zo ver is gezakt dat hij ongeveer op hoogte van de bovenkant van de voet staat, zonder die te raken.

Voor een nog nauwkeurigere beoordeling heeft Orton een meetmal, een referentieblad waarop je de buighoek van de kegel kunt aflezen. Dat is vooral handig als je je regelaar wilt kalibreren of verschillende stookcurves wilt vergelijken.

De set van drie: waarschuwings-, doel- en veiligheidskegel

Professionele pottenbakkers gebruiken zelden maar één kegel. De zogenaamde set van drie geeft je veel meer informatie over de toestand van je stook. Alle kegels die je ter controle van de stook in de oven zet, heten controlekegels; in het Engels kom je ze tegen als „witness cones". De set bestaat uit:

• Waarschuwingskegel: de eerstvolgende lagere kegel in de temperatuurreeks, bij doelkegel 6 dus kegel 5. Hij valt als eerste en laat je weten dat de stook het doel nadert. Ideaal als je een gas- of houtgestookte oven handmatig controleert.
  
  
• Doelkegel: de kegel waarvan je het warmtewerk wilt bereiken. Als de punt op hoogte van de voet staat, is de stook klaar.
  
  
• Veiligheidskegel: de eerstvolgende hogere kegel, bij doelkegel 6 dus kegel 7. Vervormt hij duidelijk, dan is je oven te ver gegaan: dat is je signaal voor overstoken.

Let op bij de nulreeks: daar loopt de telling achteruit. Bij doelkegel 04 horen dus waarschuwingskegel 05 en veiligheidskegel 03, niet andersom. Wie twijfelt, kijkt gewoon naar de temperaturen in de tabel in plaats van naar de nummers.

Het loont om dit trio op verschillende plekken in de oven te herhalen, dus boven, midden, onder of links, midden, rechts, om de warmteverdeling in kaart te brengen. Dat is vooral zinvol bij grotere ovens of na het vervangen van de verwarmingselementen.

Plaatsing in de oven: waar je kegels neerzet

Wil de kegel betrouwbare informatie geven, dan moet hij goed geplaatst zijn. Een paar belangrijke punten:

• Zichtbaar door het kijkgat: als je de stook handmatig volgt, moet de kegel door het kijkgat te zien zijn. Zet hem daarvoor iets erachter, niet er direct voor.
  
  
• Afstand tot de verwarmingselementen: zet kegels niet direct naast de verwarmingselementen, daar ontstaan plaatselijke temperatuurpieken die tot verkeerde aflezingen leiden.
  
  
• Stabiel neerzetten: de kegel moet precies onder de juiste hoek staan, bij standaardkegels doorgaans 8 graden schuin naar de valkant. Zelfstaande kegels nemen je dit werk uit handen.
  
  
• Genoeg ruimte om te vallen: laat aan de valkant een paar centimeter vrij, zodat de kegel ongehinderd kan buigen en niet aan stookgoed of ovensteunen blijft hangen.
  
  
• Meerdere posities: om de temperatuurverdeling in de oven in kaart te brengen, zet je kegelsets boven, in het midden en onder. Verschillen van een halve kegelwaarde tussen de ovenzones zijn niet ongewoon, alles daarboven is een reden om de belading bij te stellen.

Pyrometrische kegels staan rechtop tijdens de stook, het warmtewerk heeft zijn hoogtepunt nog niet bereikt

Standaardkegels, zelfstaande kegels, kilnsitterkegels: wat is het verschil?

In de handel kom je verschillende kegelvormen tegen. Hier het overzicht:

Standaardkegels (Large Orton Cones) zijn de klassieke kegels van ongeveer 6 cm hoog. Ze moeten in een voetje van klei of in een vuurvaste kegelhouder worden gezet, zodat ze onder de juiste hoek staan. De hoek is beslissend voor een correcte aflezing. Orton geeft voor deze kegels eigen temperatuurwaarden op.

Zelfstaande kegels (Self Supporting Cones) hebben een geïntegreerde voet en staan zonder hulpmiddelen onder de juiste hoek. Een ander voordeel is de exacte bepaling van het valpunt, omdat de voet als vast referentiepunt dient. Voor de meeste atelierstoken zijn ze de praktischere keuze, makkelijker neer te zetten en makkelijker af te lezen. De waarden in de tabel hierboven gelden voor dit type.

Kilnsitterkegels (small cones en kegelstaafjes) zijn kleine kegels of staafjes voor mechanische uitschakelsystemen, de zogenaamde kiln sitter. Zulke systemen zitten bijna uitsluitend op oudere Amerikaanse ovens. Wie met een oven van Rohde, Nabertherm, Kittec of een vergelijkbaar merk werkt, heeft in plaats daarvan een elektronische regelaar en heeft deze vorm niet nodig. Voor de controle van de stook gebruik je daar gewone controlekegels.

Een verwant hulpmiddel dat volgens hetzelfde principe werkt, zijn PTCR temperatuurmeetringen. Ook zij registreren warmtewerk in plaats van pure temperatuur, maar geven het resultaat niet als zichtbaar valpunt, maar als meetbare waarde: de ring krimpt tijdens de stook, en uit de einddiameter lees je via een tabel de nominale temperatuur af. Voor een snelle, zichtbare controle van de stook blijft de kegel de eerste keus, voor het nauwkeurig opmeten en in kaart brengen van het temperatuurveld zijn de ringen een goede aanvulling.

PTCR temperatuurmeetringen worden geleverd per verpakking van 15 stuks, elke ring krimpt tijdens de stook in verhouding tot het opgenomen warmtewerk.

Praktijktips voor gebruik in het atelier

Een paar punten uit de praktijk die je moet kennen:

Kalibreer je regelaar regelmatig. Thermokoppels verouderen en geven na verloop van tijd lagere temperaturen aan dan er werkelijk in de oven heersen. Elke paar maanden een stook met kegels helpt je om die afwijking te zien voordat hij je glazuren verpest.

Documenteer elke stook. Noteer kegelnummer, stooksnelheid, houdtijd en kegelresultaat. Na een paar stoken zie je waar je oven systematisch afwijkt en kun je gericht bijsturen.

Nieuwe ovens altijd kalibreren. Geen enkele regelaar is af fabriek perfect ingesteld. Zet bij de eerste stoken altijd controlekegels mee, op meerdere plekken in de oven, en pas daarna je stookprogramma aan.

Oude kegels kun je nog gebruiken. Kegels hebben geen houdbaarheidsdatum. Zijn ze in goede staat, droog bewaard en breken ze niet snel, dan kun je ze gewoon blijven gebruiken. Eenmaal gestookte kegels zijn daarentegen verbruikt.

Let op bij Engelstalige glazuurrecepten: Engelstalige recepten gebruiken het Ortonsysteem met eenvoudige getallen zoals „Cone 6" of „Cone 10". Dat komt precies overeen met ortonkegels zonder voorloopnul. Cone 6 is dus 1222 °C bij 60 °C/u of 1243 °C bij 150 °C/u, en bij een langzame eindfase van 15 °C/u al 1185 °C. Staat er daarentegen „SK" voor, dan wordt een segerkegel bedoeld en zijn de getallen niet over te zetten.

Een elektrische oven en een gasoven zijn niet hetzelfde, ook niet voor kegels. In een reducerende atmosfeer (gasoven, houtstook) reageert de kegel anders dan in een elektrische oven met oxiderende atmosfeer, omdat het ijzeroxide dat erin zit onder reductie het smeltgedrag verandert. Voor reductiestook zijn er daarom ijzervrije kegels. Wie wisselt tussen een elektrische oven en een gasoven, zet bij de eerste stoken altijd controlekegels mee.

Veelgestelde vragen over pyrometrische kegels

Wat is het verschil tussen seger- en ortonkegels?
Beide zijn pyrometrische meetsystemen, maar met verschillende nummerreeksen en afwijkende valtemperaturen. Segerkegels zijn vandaag in de handel nauwelijks nog verkrijgbaar. Ortonkegels zijn de huidige standaard en worden in de handel vaak nog steeds segerkegels genoemd. De nummers zijn niet één op één over te zetten, hetzelfde nummer betekent dus niet dezelfde valtemperatuur.

Hoeveel kegels heb ik per stook nodig?
Minstens één doelkegel. Voor een nauwkeurigere controle is de set van drie aan te raden, met waarschuwings-, doel- en veiligheidskegel, idealiter op meerdere plekken in de oven (boven, midden, onder).

Hoe zie ik dat de kegel precies goed is gevallen?
Als de punt zo ver is gezakt dat hij ongeveer op hoogte van de bovenkant van de voet staat. Raakt hij de bodem, dan was de stook te heet of te lang. Staat de kegel nog bijna rechtop, dan is het warmtewerk niet bereikt.

Kan ik pyrometrische kegels meerdere keren gebruiken?
Nee. Eenmaal gestookte kegels hebben hun warmtewerk al omgezet en kun je geen tweede keer betrouwbaar inzetten. Ongebruikte kegels zijn daarentegen vrijwel onbeperkt houdbaar, zolang je ze droog bewaart.

Welke kegel heb ik nodig voor de biscuitstook?
De biscuitstook ligt in Duitse ateliers meestal tussen 900 en 1000 °C, dus in het bereik van kegel 010 tot 06, met het zwaartepunt bij 08 en 07. Doorslaggevend is wat de fabrikant van je klei aangeeft.

Waarom toont mijn regelaar een andere temperatuur dan de kegel doet vermoeden?
Dat komt vaker voor dan je denkt. Thermokoppels verouderen, meten maar op één punt en tellen houdtijden niet op. De kegel meet het werkelijke warmtewerk in de stookruimte en is daarmee de betrouwbaardere indicator voor de stand van de stook.

Vanaf welke kegel moet ik steengoed stoken?
De meeste Duitse steengoedkleien zijn ontworpen voor 1220 tot 1280 °C, dus voor kegel 6 tot 10. Kleien voor het lagere bereik beginnen bij kegel 4, maar zijn in Duitsland zeldzamer. Atelierporselein ligt meestal bij kegel 9 tot 11, maar er zijn ook porseleinkleien voor kegel 6. Klassiek hardporselein ligt met 1380 tot 1420 °C nog hoger. Controleer altijd de gegevens van je kleifabrikant en stem ze af op je glazuur.

Moet ik ook kegels gebruiken bij een programmeerbare digitale regelaar?
Ja, juist dan. Een digitale regelaar programmeert een doeltemperatuur, geen warmtewerk. Kegels vertellen je of je oven doet wat je hebt ingesteld en helpen je om systematische afwijkingen te herkennen, bijvoorbeeld door een verouderd thermokoppel of een ongelijkmatige belading.

Veel stookplezier, het Formwerk team!