Valeurs des cônes pyrométriques : le tableau complet des cônes et tout ce qu’un potier doit savoir

Vous programmez votre four sur 1220 °C, appuyez sur démarrer et comptez sur le programmateur pour faire ce qu’il faut. Mais que se passe-t-il réellement à l’intérieur du four ? La chaleur atteint-elle vraiment tous les recoins de façon homogène ? Et « 1220 °C affichés », est-ce la même chose que « 1220 °C d’effet thermique sur votre argile » ? La réponse est : pas nécessairement. C’est là qu’interviennent les cônes pyrométriques, un outil que beaucoup de potiers connaissent, mais que peu comprennent vraiment.

Dans cet article, nous vous expliquons tout ce que vous devez savoir sur les cônes pyrométriques en tant que potier ou potière avancé(e) : comment ils fonctionnent, ce que signifient leurs valeurs, quels systèmes existent et comment les utiliser utilement dans votre pratique de la cuisson.

 

Cet article a été rédigé par Formwerk Berlin.
- Votre fournisseur de matériel de poterie à Berlin, livraison dans toute l’Allemagne -

 

Sommaire

• Qu’est-ce que les cônes pyrométriques ?
• Pourquoi les cônes ne mesurent pas la température, mais le travail thermique
• Cônes Orton, cônes Seger et autres : les différents systèmes
• Comprendre le tableau des cônes : valeurs de 022 à 13
• Vitesse de chauffe : pourquoi elle influence la valeur du cône
• Bien lire un cône : ce que sa déformation vous apprend
• Le jeu de trois : cônes d’avertissement, cible et sécurité
• Positionnement dans le four : où placer les cônes
• Cônes normaux, cônes autoportants, cônes pour Kilnsitter : quelle différence ?
• Conseils pratiques pour l’atelier

 

Pourquoi les cônes ne mesurent pas la température, mais le travail thermique

C’est la différence décisive que beaucoup sous-estiment. Un thermocouple, donc le capteur de votre programmateur, mesure la température de l’air en un point précis du four. Ce qu’il ne saisit pas : combien de temps le four reste à cette température, si la chaleur est répartie uniformément, et comment le tesson et l’émail réagissent réellement à l’ensemble de la charge thermique dans la durée.

Les cônes saisissent précisément cela. Un four maintenu trois heures à 1222 °C agit sur l’argile et les émaux autrement qu’un four qui ne touche que brièvement 1222 °C et refroidit aussitôt. Le programmateur affiche le même chiffre dans les deux cas, le résultat de cuisson est différent.

Pour la céramique, c’est exactement ce qui compte. L’argile ne frite pas parce qu’un thermomètre affiche un certain chiffre, mais parce qu’elle a absorbé suffisamment d’énergie sur une certaine durée. Les émaux ne fondent pas à une valeur instantanée, mais en réaction à la somme du travail thermique. Les cônes représentent précisément cette somme.

 

Cônes Orton, cônes Seger et autres : les différents systèmes

Historiquement, il existe trois systèmes de cônes répandus que vous devriez connaître :

Les cônes Seger (SK) sont le plus ancien système. Ils ont été mis au point en 1886 à Berlin par le chimiste céramiste Hermann Seger pour pouvoir contrôler si une cuisson avait atteint le stade voulu. En Allemagne, ils ont longtemps été la norme ; aujourd’hui, on n’en trouve presque plus dans le commerce. Si vous lisez de la documentation ancienne ou des recettes provenant du monde germanophone, vous les y rencontrerez. Pour tout nouvel achat, vous vous tournez pratiquement toujours vers le cône Orton.

Les cônes Orton sont aujourd’hui la norme dans le matériel de poterie international et allemand. Ils sont précis, bien documentés et disponibles sur une large plage de températures, d’environ 590 °C (cône 022) à environ 1370 °C (cône 14). Le tableau plus bas repose sur ce système.

Vous trouverez ici les cônes originaux du fabricant américain Orton : cônes Orton

Les cônes Harrison (HPC) viennent de Grande-Bretagne et jouent un rôle secondaire sur le marché allemand.

 

Comprendre le tableau des cônes : valeurs de 022 à 13

La numérotation du système Orton suit une suite logique inhabituelle, mais évidente une fois comprise. Les cônes commencent à 022 (la température la plus basse, env. 590 °C) et comptent à rebours jusqu’à 01, puis vers l’avant de 1 à 14. Le « 0 » devant le chiffre signale la plage des basses températures. Ce n’est pas une erreur, c’est le système.

Voici le tableau selon la norme Orton pour les cônes autoportants. Les deux vitesses de référence les plus courantes y figurent, à savoir 60 °C/h et 150 °C/h dans les 100 derniers °C de la cuisson. Orton indique en plus une troisième référence, lente, à 15 °C/h ; nous y revenons dans la section suivante.

Cône n°	°C à 60 °C/h	°C à 150 °C/h	Plage
022	586	590	Cuisson de décor, de lustre et sur émail
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	Cuisson de biscuit Centre de gravité dans les ateliers allemands : 08 à 07
011	875	894
010	903	915
09	920	930
08	942	956
07	976	987
06	998	1013	Cuisson d’émail pour faïence et terre cuite de nombreux émaux basse température se situent entre 06 et 04
05½	1015	1025
05	1031	1044
04	1063	1077
03	1086	1104
02	1102	1122
01	1119	1138	Zone de transition, faïence dure
1	1137	1154
2	1142	1164
3	1152	1170
4	1162	1183	Grès, plage basse et moyenne de nombreuses pâtes à grès ne commencent qu’au cône 6
5	1186	1207
5½	1203	1225
6	1222	1243
7	1239	1257
8	1249	1271	Grès, plage haute, cuisson en réduction
9	1260	1280
10	1285	1305
11	1294	1315	Porcelaine et pâtes spéciales
12	1306	1326
13	1331	1346

Source : Orton, équivalents de température pour cônes autoportants (Self Supporting Cones) à des vitesses de chauffe de 60 et 150 °C/h dans les 100 derniers °C. Pour les cônes normaux classiques, Orton indique ses propres valeurs.

Deux précisions sur les plages : la colonne tout à droite est une orientation, pas une prescription. Ce qui fait foi, c’est toujours la recommandation de cuisson du fabricant de votre pâte et de votre émail, et les plages se chevauchent.

Et une remarque pour toutes celles et ceux qui travaillent la porcelaine : la porcelaine dure classique se cuit entre 1380 et 1420 °C et se situe donc au-dessus de ce tableau, à partir du cône 14. Les pâtes vendues comme porcelaine pour l’atelier sont en revanche le plus souvent réglées sur 1260 à 1300 °C et se situent donc dans la plage des cônes 9 à 11. Il existe désormais aussi des pâtes de porcelaine pour le cône 6, intéressantes pour qui possède un petit four.

 

Vitesse de chauffe : pourquoi elle influence la valeur du cône

C’est l’un des aspects les plus souvent sous-estimés du travail avec les cônes. Les valeurs Orton se rapportent à des vitesses définies : dans les 100 derniers °C avant la température finale, le four est chauffé à 15, 60 ou 150 °C par heure, puis arrêté sans palier. Ces trois vitesses constituent le cadre de référence auquel se rapportent toutes les valeurs des cônes.

Dans la pratique, cela signifie que le cône 6 tombe dès 1222 °C à 60 °C/h, mais seulement à 1243 °C à 150 °C/h. C’est le même cône et le même travail thermique, simplement atteints par des chemins différents. Le cône réagit surtout dans la phase finale de la cuisson, environ dans les 100 derniers °C.

Quelle colonne s’applique à vous ? Un four électrique bien rempli dépasse rarement 60 à 100 °C par heure en phase finale. Pour la plupart des cuissons d’atelier, la colonne à 60 °C/h est donc la bonne référence, et les indications de notre boutique s’y rapportent également. Vous avez besoin de la colonne à 150 °C/h si vous montez très vite à la fin, par exemple avec de petits fours peu chargés ou pour des cuissons raku.

La troisième référence à 15 °C/h est volontiers négligée, mais très utile en pratique. Si vous conduisez volontairement lentement les 100 derniers degrés, le même cône tombe nettement plus tôt : le cône 5 dès 1159 °C au lieu de 1186 °C, le cône 6 dès 1185 °C au lieu de 1222 °C. Inversement, cela signifie que si votre four a une température maximale limitée, vous pouvez atteindre des cônes plus élevés : il vous faut du temps au lieu de température. Et si vous finissez de toute façon lentement, la colonne à 60 °C/h est trop haute pour vous et vous risquez de dépasser votre objectif.

Les paliers agissent en plus. Qui maintient la température finale continue d’apporter du travail thermique aux pièces, sans que le programmateur n’affiche une température plus élevée. Un palier peut ainsi facilement représenter un demi-cône à un cône entier. Si vous programmez 1222 °C à 60 °C/h, ce qui correspond déjà au cône 6, puis maintenez encore une demi-heure, vous dépassez le cône 6 en travail thermique, alors que le programmateur n’a jamais affiché plus de 1222 °C. L’effet exact dépend du four, du chargement et de la courbe de cuisson ; le mieux est donc de le mesurer vous-même une fois avec des cônes.

 

Bien lire un cône : ce que sa déformation vous apprend

Après la cuisson, la forme du cône vous révèle ce qui s’est réellement passé dans le four. Ce qui compte, c’est la position finale de la pointe par rapport au pied.

• Cône droit, sans déformation : le four n’a pas atteint le travail thermique de ce cône, donc sous-cuisson.
  
  
• Cône légèrement incliné, environ 45 degrés : le travail thermique se rapproche de la valeur cible, mais n’est pas encore entièrement atteint.
  
  
• Cône plié d’environ 90 degrés, pointe à hauteur du pied : point de cuisson idéal. Le travail thermique de ce cône a été atteint avec précision.
  
  
• La pointe touche le support, le cône est couché à plat ou fondu : surcuisson, le four a dépassé la cible.

L’erreur de lecture la plus fréquente consiste à croire que le cône doit toucher le support. C’est déjà trop. Le point de chute est atteint lorsque la pointe s’est affaissée jusqu’à se trouver à peu près à hauteur du bord supérieur du pied, sans le toucher.

Pour une lecture encore plus précise, Orton propose un gabarit de mesure, une feuille de référence sur laquelle vous pouvez lire l’angle de flexion du cône. C’est particulièrement utile si vous souhaitez calibrer votre programmateur ou comparer différentes courbes de cuisson.

 

Le jeu de trois : cône d’avertissement, cône cible et cône de sécurité

Les potiers professionnels utilisent rarement un seul cône. Ce que l’on appelle le jeu de trois vous donne bien plus d’informations sur l’état de votre cuisson. Tous les cônes que vous placez dans le four pour contrôler la cuisson sont appelés en allemand « Kontrollkegel », en français cônes témoins, et vous les rencontrerez en anglais sous le nom de « Witness Cones ». Le jeu se compose de :

• Cône d’avertissement : le cône immédiatement inférieur dans la série de températures, donc le cône 5 pour un cône cible 6. Il tombe le premier et vous signale que la cuisson approche de son objectif. Idéal si vous contrôlez manuellement un four à gaz ou à bois.
  
  
• Cône cible : le cône dont vous visez le travail thermique. Lorsque sa pointe arrive à hauteur du pied, la cuisson est terminée.
  
  
• Cône de sécurité : le cône immédiatement supérieur, donc le cône 7 pour un cône cible 6. S’il se déforme nettement, votre four est allé trop loin : c’est votre signal de surcuisson.

Attention à la série des cônes en zéro : la numérotation y est inversée. Pour un cône cible 04, le cône d’avertissement est donc le 05 et le cône de sécurité le 03, et non l’inverse. Si vous avez un doute, fiez-vous simplement aux températures du tableau plutôt qu’aux numéros.

Il est utile de répéter ce trio à différents endroits du four, en haut, au milieu et en bas, ou à gauche, au centre et à droite, afin de cartographier la répartition de la chaleur. C’est surtout pertinent pour les grands fours ou après un changement de résistance.

 

Positionnement dans le four : où placer les cônes

Pour que le cône fournisse des informations fiables, il doit être correctement placé. Quelques points importants :

• Visibilité par le regard : si vous observez la cuisson manuellement, le cône doit être visible par le regard. Placez-le légèrement en retrait, et non directement devant.
  
  
• Distance aux éléments chauffants : ne placez pas les cônes juste à côté de la résistance. Des pics de température locaux y règnent et faussent les lectures.
  
  
• Bonne stabilité : le cône doit être installé exactement sous le bon angle, soit typiquement 8 degrés d’inclinaison vers le côté de chute pour les cônes standard. Les cônes autoportants vous épargnent ce travail.
  
  
• Assez de place pour tomber : laissez quelques centimètres de libre devant le côté de chute, afin que le cône puisse se plier sans entrave et ne reste pas accroché aux pièces ou aux piliers.
  
  
• Plusieurs positions : pour cartographier la répartition des températures dans le four, placez des jeux de cônes en haut, au milieu et en bas. Des écarts d’une demi-valeur de cône entre les zones du four n’ont rien d’inhabituel ; au-delà, vous devriez revoir votre chargement.

 

Les cônes pyrométriques se tiennent droits pendant la cuisson : le travail thermique n’a pas encore atteint son maximum

 

Cônes standard, cônes autoportants, cônes pour Kiln Sitter : quelle différence ?

Vous rencontrerez dans le commerce différentes formes de cônes. En voici un aperçu :

Les cônes standard (Large Orton Cones) sont les cônes classiques, d’environ 6 cm de haut. Ils doivent être plantés dans un pied en argile ou glissés dans un support réfractaire pour tenir sous le bon angle. L’angle est déterminant pour une lecture correcte. Orton indique ses propres valeurs de température pour eux.

Les cônes autoportants (Self Supporting Cones) ont une base intégrée et tiennent sous le bon angle sans accessoire. Autre avantage : la mesure exacte du point de chute, puisque le pied sert de point de référence fixe. Pour la plupart des cuissons en atelier, c’est le choix le plus pratique, plus simple à installer et plus simple à lire. Les valeurs du tableau ci-dessus s’appliquent à ce type.

Les cônes pour Kiln Sitter (Small Cones et bâtonnets) sont de petits cônes ou bâtonnets destinés aux systèmes d’arrêt mécaniques, les fameux Kiln Sitter. Ces systèmes équipent presque exclusivement d’anciens fours américains. Si vous travaillez en Allemagne avec un four Rohde, Nabertherm, Kittec ou d’une marque comparable, vous disposez d’un programmateur électronique et n’avez pas besoin de ce format. Pour le contrôle de cuisson, vous y utilisez des cônes témoins classiques.

Un outil apparenté, qui repose sur le même principe, ce sont les anneaux de mesure de température PTCR. Eux aussi mesurent le travail thermique plutôt que la seule température, mais ils ne donnent pas le résultat sous la forme d’un point de chute visible : ils fournissent une valeur chiffrée mesurable. L’anneau rétrécit pendant la cuisson, et son diamètre final permet de lire la température nominale à l’aide d’un tableau. Pour un contrôle de cuisson rapide et visuel, le cône reste le premier choix ; pour une mesure précise et la cartographie du champ de température, les anneaux le complètent très bien.

Les anneaux de mesure de température PTCR sont livrés par paquets de 15 ; chaque anneau rétrécit pendant la cuisson proportionnellement au travail thermique absorbé.

 

Conseils pratiques pour l’atelier

Quelques points issus de la pratique qu’il vaut mieux connaître :

Calibrez régulièrement votre programmateur. Les thermocouples vieillissent et indiquent avec le temps des températures plus basses que celles qui règnent réellement dans le four. Une cuisson avec cônes tous les quelques mois vous aide à repérer la dérive avant qu’elle ne ruine vos émaux.

Documentez chaque cuisson. Notez le numéro du cône, la vitesse de montée en température, le palier et le résultat du cône. Après quelques cuissons, vous voyez où votre four dévie systématiquement et pouvez corriger le tir.

Calibrez absolument les fours neufs. Aucun programmateur n’est parfaitement réglé en sortie d’usine. Lors des premières cuissons, placez toujours des cônes témoins, dans plusieurs zones du four, puis ajustez votre programme de cuisson.

Les anciens cônes peuvent être réutilisés. Les cônes n’ont pas de date de péremption. S’ils sont en bon état, ont été stockés au sec et ne cassent pas facilement, vous pouvez continuer à les utiliser. Les cônes déjà cuits, en revanche, sont usés.

Attention aux recettes d’émail en anglais : les recettes anglophones utilisent le système Orton avec des nombres simples comme « Cone 6 » ou « Cone 10 ». Cela correspond exactement aux cônes Orton sans zéro initial. Le cône 6 équivaut donc à 1 222 °C à 60 °C/h, ou à 1 243 °C à 150 °C/h, et déjà à 1 185 °C avec une phase finale lente à 15 °C/h. Si « SK » précède le nombre, il s’agit d’un cône Seger, et les chiffres ne sont pas transposables.

Four électrique et four à gaz ne se valent pas, même pour les cônes. Dans une atmosphère réductrice (four à gaz, cuisson au bois), le cône réagit autrement que dans un four électrique à atmosphère oxydante, car l’oxyde de fer qu’il contient modifie son comportement de fusion en réduction. Il existe donc des cônes sans fer pour les cuissons en réduction. Si vous passez d’un four électrique à un four à gaz, accompagnez toujours les premières cuissons de cônes témoins.

 

 

Questions fréquentes sur les cônes pyrométriques

Quelle est la différence entre les cônes Seger et Orton ?
Les deux sont des systèmes de mesure pyrométriques, mais avec des séries de numéros différentes et des températures de chute divergentes. Les cônes Seger ne se trouvent presque plus dans le commerce. Les cônes Orton sont le standard actuel et sont souvent encore appelés cônes Seger dans le commerce. Les numéros ne sont pas transposables un pour un : un même numéro ne signifie donc pas la même température de chute.

De combien de cônes ai-je besoin par cuisson ?
Au minimum un cône cible. Pour un contrôle plus précis, nous recommandons le jeu de trois composé d’un cône d’avertissement, d’un cône cible et d’un cône de sécurité, idéalement à plusieurs endroits du four (en haut, au milieu, en bas).

Comment savoir que le cône est tombé exactement au bon moment ?
Lorsque la pointe s’est affaissée jusqu’à se trouver à peu près à hauteur du bord supérieur du pied. Si elle touche le support, la cuisson était trop chaude ou trop longue. Si le cône est encore presque droit, le travail thermique n’a pas été atteint.

Puis-je utiliser plusieurs fois les cônes pyrométriques ?
Non. Les cônes déjà cuits ont déjà produit leur effet thermique et ne peuvent pas être réutilisés de façon fiable. Les cônes non utilisés, en revanche, se conservent presque indéfiniment, à condition d’être stockés au sec.

Quel cône me faut-il pour la cuisson de biscuit ?
Dans les ateliers allemands, la cuisson de biscuit se situe généralement entre 900 et 1 000 °C, soit dans la plage des cônes 010 à 06, avec une prédilection pour le 08 et le 07. Ce qui compte, c’est l’indication du fabricant de votre pâte.

Pourquoi mon programmateur affiche-t-il une autre température que celle que laisse supposer le cône ?
C’est plus fréquent que vous ne le pensez. Les thermocouples vieillissent, ne mesurent qu’en un seul point et ne tiennent pas compte de la somme des paliers. Le cône mesure l’effet thermique réel dans la chambre de cuisson et constitue donc l’indicateur le plus fiable de l’état de la cuisson.

À partir de quel cône dois-je cuire le grès ?
La plupart des pâtes à grès allemandes sont conçues pour 1 220 à 1 280 °C, soit pour les cônes 6 à 10. Les pâtes pour la plage inférieure commencent au cône 4, mais sont plus rares chez nous. La porcelaine d’atelier se situe généralement aux cônes 9 à 11, mais il existe aussi des pâtes de porcelaine pour le cône 6. La porcelaine dure classique se situe encore au-dessus, avec 1 380 à 1 420 °C. Vérifiez toujours les indications du fabricant de votre pâte et accordez-les à votre émail.

Dois-je aussi utiliser des cônes avec un programmateur numérique programmable ?
Oui, justement dans ce cas. Un programmateur numérique programme une température cible, pas un travail thermique. Les cônes vous révèlent si votre four fait ce que vous avez réglé et vous aident à repérer les écarts systématiques, par exemple dus à un thermocouple vieilli ou à un chargement irrégulier.

 

Bonne cuisson, l’équipe Formwerk Berlin