一种高强度生铁锅及其制备工艺的制作方法

1.本技术涉及厨具领域，更具体地说，它涉及一种高强度生铁锅及其制备工艺。


背景技术：

2.生铁锅的导热效率高，能够在短时间内使菜熟透，且加热时能够释放有益人体健康的铁元素。
3.但在翻炒过程中，锅铲与生铁锅在高温下不断碰撞，生铁锅结构疏松，耐冲击性能较差，因此容易出现变形乃至破损的情况，使得生铁锅的使用寿命较低。


技术实现要素：

4.为了提供一种抗冲击强度较佳的生铁锅，本技术提供一种高强度生铁锅及其制备工艺。
5.第一方面，本技术提供的一种高强度生铁锅，采用如下的技术方案：
6.一种高强度生铁锅，由以下质量份数的组分制备而成：
7.生铁100份
8.金属锰1
‑
4份
9.金属钛0.2
‑
0.6份
10.其它金属0
‑
0.4份。
11.通过上述比例的金属锰和金属钛结合渗入生铁中，能够改变生铁的金相结构，使得生铁更加均匀致密，克服生铁结构疏松的缺陷，提高生铁的抗冲击性，并且生铁锅表面粗糙情况得到明显改善，使得生铁锅表面更加平整光滑，有利于提高生铁锅的耐磨性，因此，生铁锅在长时间使得也不易破损，使得生铁锅的使用寿命大大提高。
12.生铁锅在加热时，钛元素不易析出，因此在烹饪过程中，生铁锅不易析出对人体有害的钛离子，钛元素的加入还有利于提高生铁锅的抗菌灭菌性能，生铁锅内不易滋生细菌，从而提高了生铁锅的使用安全性。
13.通过控制金属锰或钛添加量，生铁锅不易因锰的添加量过高而使得生铁锅的耐腐蚀性以及耐氧化性下降，也不易因钛的添加量过高而出现致密性下降的情况，使得生铁锅不易结构疏松而出现裂缝。也不易因金属锰或钛的添加量过小而对生铁锅的抗冲击性能和耐磨性能作用不明显。
14.优选的，所述其它金属包括锌和硒中的一种或两种。
15.生铁锅在烹饪时，锌和硒能够和铁分子受热后产生共振析出，有利于帮助人体补充日常所需的铁、锌和硒元素，能够在一定程度上帮助人体抗衰老并防止疾病的产生，具有较佳的保健作用。
16.优选的，所述锌的添加量为0.01
‑
0.2份，所述硒的添加量为0.03
‑
0.2份。
17.通过控制锌和硒的添加量，锌和硒释放量不易过高，不易因锌和硒释放过量而对人体产生有害影响。
18.第二方面，本技术提供的一种高强度生铁锅的制备工艺，采用如下的技术方案：
19.一种高强度生铁锅的制备工艺，采用如下步骤：
20.步骤(1)，将生铁块和金属钛在惰性气体保护下混合进行熔炼，熔炼温度为1800
‑
2000℃，在1800
‑
2000℃下保温20
‑
40min，接着将铁水温度降低至1350
‑
1550℃，然后加入金属锰，搅拌均匀，得到铁水；
21.步骤(2)，将铁水浇注至模具中，接着压铸成型，得到高强度生铁锅；
22.若需加入其它金属，铁水浇注至模具后，待铁水降温至1150
‑
1200℃时，加入其它金属，搅拌均匀。
23.通过升温至1800
‑
2000℃，使得金属钛与生铁块再熔炼过程中充分混合，通入惰性气体，使得金属钛再高温熔炼过程中不易氧化，接着降温至1350
‑
1550℃加入金属锰，使得金属锰与金属钛和生铁的混合液混合均匀，得到金属锰和金属钛充分混合的铁水，通过铁水浇注后进行降温，再降温后加入其它金属，使得其它金属保持较佳的稳定性，最后进行压铸成型，从而得到强度以及硬度较佳的高强度生铁锅。
24.优选的，所述步骤(2)制备的高强度生铁锅冷却后，再次升温至400
‑
500℃，保温2
‑
3h，接着自然冷却，得到精制的高强度生铁锅。
25.通过将冷却后的高强度生铁锅再次升温至400
‑
500℃，保温2
‑
3h以回火处理，从而减少高强度生铁锅在冷却过程中残余的热应力，提高高强度生铁锅的抗冲击强度和耐磨性，有利于进一步提高生铁锅的使用寿命。
26.优选的，所述步骤(2)制备的高强度生铁锅的升温速率为5
‑
10℃/min。
27.通过控制高强度生铁锅的升温速率为5
‑
10℃/min，有利于细化生铁锅的晶体组织，并使得残余热应力的消除效果较佳，有利于降低生铁锅的脆性，提高生铁锅的使用寿命。
28.优选的，所述步骤(1)中，加入金属锰后，搅拌速率为20
‑
60r/min。
29.在加入金属锰并控制搅拌的速率，使得金属锰、金属钛以及生铁的混合效果更佳，从而使得铁水中各组分分布更加均匀。
30.优选的，所述步骤(2)中，其它金属为硒和锌。
31.优选的，所述步骤(2)中，先将硒和/或锌混合预热至800
‑
1000℃，然后再加入铁水中。
32.通过先将硒和/或锌混合预热至800
‑
1000℃，使得硒和锌加后，生铁锅仍保持较佳的抗冲击强度以及耐磨性。
33.综上所述，本技术具有以下有益效果：
34.1、本技术在生铁中添加特定比例的金属钛和金属锰，使得生铁的抗冲击性能以及耐磨性能提高，从而使得锅铲与生铁锅碰撞后，生铁锅不易变形或者破损，有利于提高生铁锅的使用寿命，并且还赋予生铁锅较佳的光滑程度，使得生铁锅外表更加平整，使得生铁够保持均匀的传热效果，生铁锅不易出现局部过热的现象，而且还赋予生铁锅的抗菌杀菌效果，使得生铁锅内不易滋生细菌，使得生铁锅使得安全性提高。
35.2、通过在生铁中加入硒或者锌，生铁锅加热可析出硒、锌以及铁元素析出，硒、锌和铁均为人体日常所需的微量元素，具有较佳保健功效。
36.3、本技术通过上述制备工艺得到高强度生铁锅，生铁与各组分的混合效果较佳，
从而使得生铁在压铸成型后形成致密均匀的结构，使得生铁锅的抗冲击以及耐磨性较佳，从而获得使用寿命较长的生铁锅。
具体实施方式
37.以下结合实施例及对比例对本技术作进一步详细说明。
38.实施例1
39.一种高强度生铁锅，由2kg生铁、0.02kg金属锰、0.012kg金属钛组成，其制备工艺如下：步骤(1)，将2kg生铁块和0.012kg金属钛在氮气保护下一起加入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1800℃，在1800℃下保温40min，接着将铁水温度降低至1550℃，然后加入0.02kg金属锰，搅拌速率为40r/min，搅拌均匀，得到铁水；
40.步骤(2)，将铁水浇注至模具中，接着用压锅机压铸成型，得到高强度生铁锅。
41.实施例2
42.一种高强度生铁锅，由2kg生铁、0.04kg金属锰、0.008kg金属钛组成，其制备工艺如下：步骤(1)，将2kg生铁块和0.008kg金属钛在氮气保护下一起加入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1900℃，在1900℃下保温30min，接着将铁水温度降低至1400℃，然后加入0.04kg金属锰，搅拌速率为20r/min，搅拌均匀，得到铁水；
43.步骤(2)，将铁水浇注至模具中，接着用压锅机压铸成型，得到高强度生铁锅。
44.实施例3
45.一种高强度生铁锅，由2kg生铁、0.08kg金属锰、0.004kg金属钛组成，其制备工艺如下：步骤(1)，将2kg生铁块和0.004kg金属钛在氮气保护下一起加入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为2000℃，在2000℃下保温20min，接着将铁水温度降低至1350℃，然后加入0.08kg金属锰，搅拌速率为60r/min。搅拌均匀，得到铁水；
46.步骤(2)，将铁水浇注至模具中，接着用压锅机压铸成型，得到高强度生铁锅。
47.实施例4
48.与实施例2的区别在于：步骤(2)中，铁水浇注至模具后，在铁水的温度为1150℃，加入硒铁和锌铁，使得硒的质量为0.004kg，锌的质量为0.0006kg，接着用压锅机压铸成型，得到高强度生铁锅。
49.实施例5
50.与实施例4的区别在于：步骤(2)中，先将加入硒铁和锌铁预热至800℃，再加入铁水中。
51.实施例6
52.与实施例2的区别在于：步骤(2)中，铁水浇注至模具后，在铁水的温度为1200℃，先将加入硒铁和锌铁预热至1000℃，其中硒的质量为0.0002kg和锌的质量为0.004kg，接着用压锅机压铸成型，得到高强度生铁锅。
53.实施例7
54.与实施例6的区别在于：步骤(2)制备的高强度生铁锅冷却后放入回火炉中，再次以8℃/min升温至500℃，保温2h，接着自然冷却，得到精制的高强度生铁锅。
55.实施例8
56.与实施例7的区别在于：步骤(2)制备的高强度生铁锅冷却后放入回火炉中，升温
过程中，升温速率为5℃/min。
57.实施例9
58.与实施例6的区别在于：步骤(2)制备的高强度生铁锅在回火炉中以10℃/min升温至400℃，保温3h，接着自然冷却，得到精制的高强度生铁锅。
59.对比例1提供一种市售普通铁锅。
60.对比例2
61.与实施例2的区别在于：步骤(1)中，采用0.8kg的金属钛替代0.008kg的金属钛。
62.对比例3
63.与实施例2的区别在于：步骤(1)中，采用0.4kg的金属锰替代0.04kg的金属锰。
64.对比例4
65.与实施例2的区别在于：步骤(1)中，熔炼温度为2300℃。
66.对比例5
67.与实施例2的区别在于：步骤(1)中，熔炼温度为1600℃。
68.实验1
69.根据gb/t 230.1
‑
2009《金属材料洛氏硬度实验》，采用型号为hr
‑
1 50d的洛氏硬度计对各实施例以及对比例的生铁锅进行硬度测试。
70.实验2
71.根据gb/t 229
‑
2007《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》，采用型号为jb30a的摆锤冲击试验机对各实施例及对比例的生铁锅进行冲击强度测试。
72.实验1和实验2的测试结果详见表1。
73.表1
[0074][0075][0076]
根据表1中实施例1与对比例1的数据对比可得，与现有的生铁锅相比，本技术制备的生铁锅硬度以及冲击强度都提高，从而使得本技术的生铁锅的使用寿命延长。
[0077]
根据表1中实施例1与对比例2
‑
3的数据对比可得，通过金属钛和金属锰以特定的比例渗入生铁中，生铁锅样品的硬度和抗冲击能力同时提高，证明金属钛和金属锰以特定比例加入后能够较好地克服生铁结构疏松的缺陷，从而使得生铁为主要原料熔炼得到的生铁锅的致密程度大大提高，生铁锅能够承受多次的碰撞而不变形不破损。
[0078]
根据表1中实施例1与对比例4
‑
5的数据对比可得，通过控制钛加入后的熔炼温度，使得金属钛在生铁中的渗透效果较佳，有利于同时提高生铁锅的硬度和耐冲击强度，有利于延长生铁锅的使用寿命。
[0079]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。