Valeurs des cônes pyrométriques : Le tableau complet des cônes & tout ce qu'un potier doit savoir

Vous programmez votre four à 1220 °C, appuyez sur Start et comptez sur le régulateur pour faire le nécessaire. Mais que se passe-t-il vraiment à l'intérieur du four ? La chaleur atteint-elle tous les recoins de manière uniforme ? Et « 1220 °C affichés » équivaut-il à « 1220 °C d'effet thermique sur votre argile » ? La réponse est : pas nécessairement. C'est précisément là qu'interviennent les cônes pyrométriques, un outil que beaucoup de potiers connaissent, mais que peu comprennent réellement.

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

 

Cet article a été rédigé par Formwerk Berlin.
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Table des matières

• Que sont les cônes pyrométriques ?
• Pourquoi les cônes ne mesurent pas la température, mais l'effet thermique
• Cônes Orton, cônes Seger et Cie : les différents systèmes
• Comprendre le tableau des cônes : valeurs de 022 à 13
• Vitesse de chauffe : pourquoi elle influence la valeur du cône
• Lire correctement les cônes : ce que le comportement de pliage vous révèle
• Le set de trois : cône de pré-alerte, cône cible et cône de sécurité
• Positionnement dans le four : où placer les cônes
• Cônes normaux, cônes auto-supportés, cônes pour Kiln Sitter : quelle est la différence ?
• Conseils pratiques pour une utilisation en atelier

 

Pourquoi les cônes ne mesurent pas la température, mais l'effet thermique

C'est la différence décisive que beaucoup sous-estiment. Un thermocouple, c'est-à-dire le capteur de votre régulateur de four, 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 la tessiture et l'émail réagissent réellement à l'ensemble de la charge thermique au fil du temps.

Les cônes capturent exactement cela. Un four maintenu à 1222 °C pendant trois heures n'influence pas l'argile et les émaux de la même manière qu'un four qui atteint brièvement 1222 °C puis refroidit immédiatement. Le régulateur affiche le même chiffre dans les deux cas, mais le résultat de la cuisson sera différent.

Pour la céramique, c'est précisément cela qui est pertinent. L'argile ne fritte pas parce qu'un thermomètre affiche un certain chiffre, mais parce qu'elle a absorbé suffisamment d'énergie sur une durée donnée. Les émaux ne coulent pas à une valeur instantanée, mais en réaction à la somme du travail thermique. Les cônes représentent exactement cette somme.

 

Cônes Orton, cônes Seger et Cie : les différents systèmes

Historiquement, il existe trois systèmes de cônes courants que vous devez connaître :

Les cônes Seger (SK) sont le système le plus ancien. Ils ont été développés en 1886 par le chimiste céramiste Hermann Seger à Berlin, afin de pouvoir contrôler si une cuisson avait atteint le degré souhaité. En Allemagne, ils ont longtemps été la référence, mais aujourd'hui, ils sont difficilement disponibles dans le commerce. Si vous lisez de la littérature spécialisée ancienne ou des recettes issues du monde germanophone, vous les y rencontrerez. Pour des achats récents, vous aurez pratiquement toujours recours au 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 dans une large plage de température, d'environ 590 °C (cône 022) à environ 1370 °C (cône 14). Le tableau ci-dessous est également basé sur ce système.

Les cônes originaux du fabricant américain Orton sont disponibles ici : Cônes Orton

Les cônes Harrison (HPC) sont originaires de Grande-Bretagne et jouent un rôle mineur 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 une fois comprise, elle est simple. Les cônes commencent à 022 (la température la plus basse, env. 590 °C) et comptent à rebours jusqu'à 01, puis progressent de 1 à 14. Le « 0 » devant le chiffre signale la plage de basse température. Ce n'est pas une erreur, c'est le système.

Voici le tableau selon la norme Orton pour les cônes auto-supportés. Les deux vitesses de référence les plus courantes sont indiquées, soit 60 °C/h et 150 °C/h sur les 100 derniers degrés de la cuisson. Orton indique en outre une troisième référence lente de 15 °C/h, nous en dirons plus dans la section suivante.

Cône N°	°C à 60 °C/h	°C à 150 °C/h	Plage
022	586	590	Cuisson décor, lustre et sur-glaçure
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 dégourdie Point focal 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 émail faïence et terre cuite beaucoup d'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, terre cuite dure
1	1137	1154
2	1142	1164
3	1152	1170
4	1162	1183	Grès, plage inférieure et moyenne de nombreuses pâtes de grès ne commencent qu'au cône 6
5	1186	1207
5½	1203	1225
6	1222	1243
7	1239	1257
8	1249	1271	Grès plage élevée, cuisson par 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 les cônes auto-portants (Self Supporting Cones) à des vitesses de montée en température de 60 et 150 °C/h sur les 100 derniers degrés. Pour les cônes normaux classiques, Orton indique ses propres valeurs.

Deux précisions concernant les plages : la colonne tout à droite est une indication, pas une règle stricte. La recommandation de cuisson de votre fabricant de pâte et d'émail est toujours déterminante, et les plages se chevauchent.

Et une remarque pour tous ceux qui travaillent avec de la porcelaine : la porcelaine dure classique est cuite entre 1380 et 1420 °C, se situant ainsi au-dessus de ce tableau, à partir du cône 14. Les pâtes vendues comme porcelaine en atelier sont en revanche généralement réglées pour une cuisson entre 1260 et 1300 °C et se situent donc dans la zone des cônes 9 à 11. Il existe désormais aussi des pâtes porcelaine pour le cône 6, une option intéressante pour ceux qui possèdent un four plus petit.

 

Vitesse de chauffe : pourquoi elle influence la valeur du cône

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

En pratique, cela signifie : le cône 6 tombe à 1222 °C à 60 °C/h, mais seulement à 1243 °C à 150 °C/h. Il s'agit du même cône et du même travail thermique, atteint simplement par des chemins différents. Le cône réagit principalement lors de la phase finale de la cuisson, environ sur les 100 derniers degrés.

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 référence correcte, et c'est sur ces valeurs que se basent les indications de notre boutique. La colonne à 150 °C/h est nécessaire si vous montez très rapidement en fin de cycle, comme avec des fours petits ou peu chargés, ou lors de cuissons Raku.

La troisième référence à 15 °C/h est souvent négligée, mais très utile en pratique. Si vous montez consciemment lentement sur 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 : si votre four a une température maximale limitée, vous pouvez atteindre des cônes plus élevés en utilisant du temps plutôt que de la température. Et si vous cuisez de toute façon lentement, la colonne des 60 °C/h sera trop haute et vous risquez de dépasser votre objectif.

Les temps de maintien ont un effet supplémentaire. Maintenir la température finale ajoute du travail thermique à la pièce sans que le régulateur n'affiche une température plus élevée. Un temps de maintien peut ainsi facilement représenter un demi-cône à un cône entier. Par conséquent, si vous programmez 1222 °C à 60 °C/h, ce qui correspond déjà au cône 6, et que vous maintenez la température pendant une demi-heure, le travail thermique dépassera le cône 6, bien que le régulateur n'ait jamais affiché plus de 1222 °C. L'effet exact dépend du four, de son chargement et de la courbe de cuisson, c'est pourquoi il est préférable de le mesurer vous-même avec des cônes.

 

Lire correctement le cône : ce que le comportement de flexion révèle

Après la cuisson, la forme du cône vous révèle ce qui s'est réellement passé dans le four. La position finale de la pointe par rapport à la base est déterminante.

• Le cône est droit, aucune déformation : le four n'a pas atteint le travail thermique de ce cône, c'est une sous-cuisson.
  
  
• Le cône est légèrement incliné, environ 45 degrés : le travail thermique se rapproche de la valeur cible, mais n'est pas encore totalement atteint.
  
  
• Le cône est plié à environ 90 degrés, la pointe est au niveau de la base : point de cuisson idéal. Le travail thermique de ce cône a été exactement atteint.
  
  
• La pointe touche le sol, le cône est à plat ou fondu : surcuisson, le four a dépassé son objectif.

L'erreur de lecture la plus courante est de croire que le cône doit toucher le sol. C'est déjà trop. Le point de chute est atteint lorsque la pointe est descendue jusqu'à se trouver environ à la hauteur du bord supérieur de la base, sans la toucher.

Pour une évaluation encore plus précise, Orton propose une jauge 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 régulateur ou comparer différentes courbes de cuisson.

 

Le trio de cônes : cône de garde, cible et sécurité

Les potiers professionnels utilisent rarement un seul cône. Ce que l'on appelle le « trio de cônes » vous donne beaucoup plus d'informations sur l'état de votre cuisson. Tous les cônes placés dans le four pour le contrôle sont appelés « cônes témoins » (en anglais « Witness Cones »). Le jeu se compose de :

• Cône de garde (Vorwarnkegel) : le cône immédiatement inférieur dans la série de température, donc le 5 pour un cône cible 6. Il tombe en premier et signale que la cuisson approche de son terme. Idéal si vous contrôlez manuellement un four à gaz ou à bois.
  
  
• Cône cible (Zielkegel) : le cône dont vous visez le travail thermique. Lorsque sa pointe est au niveau de la base, la cuisson est terminée.
  
  
• Cône de sécurité (Sicherheitskegel) : le cône immédiatement supérieur, donc le 7 pour un cône cible 6. S'il se déforme nettement, votre four est allé trop loin ; c'est votre signal de surcuisson.

Attention avec la série des « zéro » : le comptage y est inversé. Pour un cône cible 04, le cône de garde est le 05 et le cône de sécurité est le 03, et non l'inverse. En cas de doute, référez-vous simplement aux températures du tableau plutôt qu'aux numéros.

Il est judicieux de répéter ce trio dans différentes zones du four, c'est-à-dire en haut, au milieu et en bas, ou à gauche, au centre et à droite, pour cartographier la répartition de la chaleur. Cela est particulièrement pertinent pour les grands fours ou après un changement de résistances.

 

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 à travers le regard : si vous surveillez la cuisson manuellement, le cône doit être visible à travers le regard. Placez-le légèrement derrière, pas directement devant.
  
  
• Distance avec les résistances : ne placez pas les cônes directement à côté des résistances, car des pics de température locaux pourraient fausser les lectures.
  
  
• Stabilité : le cône doit être installé exactement au bon angle, typiquement avec une inclinaison de 8 degrés vers le côté de chute pour les cônes normaux. Les cônes auto-portants vous épargnent cette tâche.
  
  
• Espace suffisant pour la chute : laissez quelques centimètres devant le côté de chute pour que le cône puisse se plier sans encombre et ne reste pas accroché à la pièce ou aux supports.
  
  
• Positions multiples : pour cartographier la répartition de la température, placez des jeux de cônes en haut, au milieu et en bas. Des différences d'un demi-cône entre les zones du four ne sont pas rares, mais toute valeur supérieure devrait vous inciter à réajuster le chargement.

 

Les cônes pyrométriques sont droits pendant la cuisson en cours, le travail thermique n'a pas encore atteint son apogée.

 

Cônes normaux, auto-portants, pour Kiln Sitter : quelle est la différence ?

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

Cônes normaux (Large Orton Cones) : ce sont les cônes classiques d'environ 6 cm de haut. Ils doivent être insérés dans un support en argile ou un socle réfractaire pour être maintenus au bon angle. L'angle est crucial pour une lecture correcte. Orton leur attribue ses propres valeurs de température.

Cônes auto-portants (Self Supporting Cones) : ils possèdent une base intégrée et tiennent au bon angle sans aide extérieure. Autre avantage : une mesure précise du point de chute, car le pied sert de point de référence fixe. Ils sont le choix le plus pratique pour la plupart des cuissons d'atelier, plus simples à installer et à lire. Les valeurs du tableau ci-dessus s'appliquent à ce type.

Cônes pour Kiln Sitter (petits cônes et barrettes) : ce sont de petits cônes ou barrettes utilisés pour les systèmes d'arrêt mécaniques appelés « Kiln Sitter ». Ces systèmes se trouvent presque exclusivement sur les anciens fours américains. Si vous travaillez en Allemagne avec un four de marque Rohde, Nabertherm, Kittec ou similaire, vous disposez d'un régulateur électronique et n'avez pas besoin de ce format. Utilisez des cônes témoins classiques pour le contrôle.

Un outil connexe fonctionnant sur le même principe est l'anneau de mesure de température PTCR. Eux aussi enregistrent le travail thermique plutôt que la température pure, mais fournissent le résultat non pas sous forme de point de chute visible, mais sous forme d'une valeur numérique mesurable : l'anneau rétrécit à la cuisson et sa température nominale peut être lue dans un tableau à partir de son diamètre final. Pour un contrôle rapide et visuel, le cône reste le premier choix ; pour une mesure précise et une cartographie de la chaleur, les anneaux constituent un excellent complément.

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

 

Conseils pratiques pour l'atelier

Quelques points essentiels à connaître :

Calibrez votre régulateur régulièrement. Les thermocouples vieillissent et affichent avec le temps des températures plus basses que la réalité. Une cuisson avec cône tous les quelques mois vous aide à détecter la dérive avant qu'elle ne ruine vos émaux.

Documentez chaque cuisson. Notez le numéro du cône, la vitesse de montée, le temps de maintien et le résultat. Après quelques cuissons, vous repérerez où votre four dévie systématiquement et pourrez agir en conséquence.

Calibrez impérativement les fours neufs. Aucun régulateur n'est parfaitement réglé en usine. Lors des premières cuissons, utilisez toujours des cônes témoins dans plusieurs zones du four, puis ajustez votre programme.

Les anciens cônes peuvent être réutilisés. Les cônes n'ont pas de date de péremption. S'ils sont en bon état, conservés au sec et ne se cassent pas facilement, vous pouvez continuer à les utiliser. En revanche, un cône déjà cuit est usagé.

Attention aux recettes d'émail anglophones : les recettes en anglais utilisent le système Orton avec des nombres simples comme « Cone 6 » ou « Cone 10 ». Cela correspond exactement aux cônes Orton sans zéro devant. « Cone 6 » équivaut donc à 1222 °C à 60 °C/h ou 1243 °C à 150 °C/h, et seulement 1185 °C en fin de phase lente à 15 °C/h. Si « SK » précède le nombre, il s'agit d'un cône Seger, et les chiffres ne sont pas transposables.

Fours électriques et à gaz ne sont pas identiques, même pour les cônes. Dans une atmosphère réductrice (four à gaz, bois), le cône réagit différemment qu'en atmosphère oxydante (électrique), car l'oxyde de fer contenu modifie le comportement de fusion par 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 vos premières cuissons de cônes témoins.

 

 

Questions fréquentes sur les cônes pyrométriques

Quelle est la différence entre les cônes Seger et Orton ?
Il s'agit dans les deux cas de systèmes de mesure pyrométriques, mais avec des séries de numéros et des températures de chute différentes. Les cônes Seger sont aujourd'hui presque introuvables. Les cônes Orton sont le standard actuel et sont souvent appelés à tort « cônes Seger » dans le commerce. Les numéros ne sont pas transposables directement : un même numéro ne signifie donc pas une même température de chute.

Combien de cônes faut-il par cuisson ?
Au moins un cône cible. Pour un contrôle plus précis, le trio (garde, cible, sécurité) est recommandé, idéalement à plusieurs positions dans le four (haut, milieu, bas).

À quoi reconnaît-on qu'un cône est parfaitement tombé ?
Lorsque la pointe est descendue jusqu'au niveau du bord supérieur de la base. Si elle touche le sol, la cuisson était trop chaude ou trop longue. Si le cône est encore presque droit, le travail thermique n'a pas été atteint.

Peut-on réutiliser les cônes pyrométriques ?
Non. Un cône cuit a déjà accompli son effet thermique et ne peut pas être utilisé une seconde fois de manière fiable. En revanche, les cônes inutilisés se conservent indéfiniment s'ils sont gardés au sec.

Quel cône utiliser pour la cuisson de dégourdi ?
La cuisson de dégourdi se situe généralement entre 900 et 1000 °C, soit dans la zone des cônes 010 à 06, avec un accent sur 08 et 07. L'indication de votre fabricant de pâte est déterminante.

Pourquoi mon régulateur affiche-t-il une température différente de ce que suggère le cône ?
C'est plus fréquent qu'on ne le pense. Les thermocouples vieillissent, ne mesurent qu'en un point et n'intègrent pas les temps de maintien. Le cône mesure l'effet thermique réel dans le four et est donc l'indicateur le plus fiable.

À partir de quel cône cuire le grès ?
La plupart des pâtes de grès sont conçues pour 1220 à 1280 °C, soit les cônes 6 à 10. Les pâtes pour les plages inférieures commencent au cône 4, mais sont plus rares sous nos latitudes. La porcelaine d'atelier se situe souvent entre les cônes 9 et 11, mais il existe aussi des pâtes porcelaine pour le cône 6. La porcelaine dure classique est encore au-dessus, entre 1380 et 1420 °C. Vérifiez toujours les indications du fabricant et accordez-les avec votre émail.

Dois-je utiliser des cônes même avec un régulateur numérique programmable ?
Oui, surtout dans ce cas. Un régulateur numérique programme une température cible, pas un travail thermique. Les cônes vous révèlent si votre four accomplit ce que vous avez programmé et aident à détecter des dérives systématiques, dues par exemple à un thermocouple vieillissant ou un chargement irrégulier.

 

Bonne cuisson de la part de toute l'équipe de Formwerk Berlin