專利名稱：沖天爐生產(chǎn)高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤用的變質(zhì)劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄鐵用的變質(zhì)劑，尤其是涉及一種沖天爐生產(chǎn)高強度鑄鐵 營養(yǎng)煎盤用的營養(yǎng)變質(zhì)劑及其制造方法。
背景技術(shù)：
人類營養(yǎng)學的研究結(jié)果已經(jīng)表明，許多疾病的發(fā)生都與人體缺少微量元素 密切相關(guān)。人體所必需的微量元素基本上都是通過飲食獲取，而制作食品的炊 具中的元素，將會一點點地滲透到食品中。隨著人們對這一觀點的認識，被專 家認為對人體有害的鋁制炊具逐漸受到冷落，而鐵制炊具則因其對人體有益無 害受到青睞，聯(lián)合國科教文衛(wèi)組織也倡導使用鐵制炊具，以提高人們的健康水 平。營養(yǎng)保健型炊具更是人們渴望的理想炊具?，F(xiàn)代醫(yī)學和營養(yǎng)學的發(fā)展，已經(jīng)證實人體中有50多種微量元素。到目前為止，已被確認與人體健康和生命有 關(guān)的必需的微量元素有16種，即鐵、銅、鋅、鈷、錳、鉻、硒、碘、鎳、氟、 鉬、釩、錫、硅、鍶、硼，每種微量元素都有其特殊的生理功能。盡管它們在 人體內(nèi)含量極小，但它們對維持人體中的一些決定性的新陳代謝卻是十分必要 的。 一旦缺少了這些必需的微量元素，人體就會出現(xiàn)疾病，甚至危及生命。中國專利94213349. 8公開了一種包邊復底的鑄鐵營養(yǎng)保健鍋，其專利文件 中提到在鐵鍋的材料中添加Zn (鋅)、Ca (鈣)、Mo (鉬)、Mg (鎂)、K (鉀)、 Li (鋰)等十多種營養(yǎng)元素，但其并沒有提到如何將這些元素添加到鑄鐵中。中國專利CN1097295公開了一種含有微量元素的搪瓷鑄鐵鍋及其制作工藝， 此發(fā)明的鐵鍋的合金元素中主要含有Cu (銅)、Mn (錳)、Zn (鋅)、Se (硒)、 Mg (鎂)、Ca (鈣)、Mo (鉬)等在日常烹飪中可微量地溶入食物的微量元素， 并在鍋外側(cè)上有搪瓷。本發(fā)明的制作工藝中，其營養(yǎng)元素的加入方式是將配制好的多元素中間合金、Mo—Fe合金或鉬箔片一起置于澆包中，沖入合格鐵水， 鑄成鐵鍋。該中間合金的成分為Cu 55-60%， Zn 30-38%， Mg 0.1-0.4%， Se 0.2-0.7°/。， Ca2. 0-2. 6%，余為少量Si。由于這些中間合金中含有的硒、硅等僅 為5%左右，其它中間合金元素均為塑形很好的金屬材料，因此這種中間合金破 碎時非常困難，使用很不方便。中國專利CN1152033公開了一種豪華型營養(yǎng)鐵鍋及其制造工藝，鐵鍋材料為含有多種微量元素的合金鑄鐵，該發(fā)明公開的鐵鍋包括以下成分銅 0. 06-0. 30%、鋅0. 012-0. 063%、磷0. 012%、,丐0. 001-0. 16%、碘0. 。004-0. 00 2 50/0、 鉀0.0001-0.0003%，其余為鐵。其中的微量元素為銅、鋅、磷、媽、碘、鉀 以及稀土、鎂、錳等，其營養(yǎng)元素的加入方式是先將易于燒損的碘化鉀、黃銅、 磷鐵放入已烤紅的大鐵水包內(nèi)，不易燒損的鉬鐵、絡鐵、錳鐵等放在沖天爐中 熔化。把硅鈣合金粉、粉末分別放入小澆包和鑄鍋機的下模內(nèi)。因此其制作過 程也很麻煩。鑄鐵中除含有基本元素Fe (鐵)外還含有五大常規(guī)元素C (碳)、Si (硅)、 Mn (錳)、P (磷)、S (硫)。而對人體有益的許多元素由于其熔點與鐵的熔點相 差很大，是不能在沖天爐熔煉過程中直接加入到鑄鐵中的，而變質(zhì)劑是在鐵水 熔煉完成后出爐時加在澆包中，以改變鐵水的質(zhì)量，提高鑄鐵件的機械性能。目前鑄鐵變質(zhì)劑的作用一般都是為了提高鑄鐵件的強度、韌性等機械性能， 還沒有一種配合鑄鐵炊具使用的、提高鑄鐵炊具營養(yǎng)成分的變質(zhì)劑。因為從鑄 鐵冶金學角度出發(fā)，即能夠提高鑄鐵件的機械性能又必須符合人類營養(yǎng)學的要 求的強化元素和變質(zhì)元素，不是很容易找到的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種用于沖天爐生產(chǎn)高強度營養(yǎng)煎盤的 變質(zhì)劑及其制造方法，它使煎盤中含有對人體具有營養(yǎng)作用、符合人類營養(yǎng)學 要求的微量化學元素，又能提高煎盤的強度等機械性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是鐵冶金學的研究結(jié)果，選定Ca (鈣)、Zn (鋅)、 Mg (鎂)、Cu (銅)、Sr (鍶)、B (硼)、Si (硅)等作為營養(yǎng)變質(zhì)元素，用于生 產(chǎn)高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤用的變質(zhì)劑。本發(fā)明的營養(yǎng)變質(zhì)劑成分的重量百分含量為-Ca 2-5%， Zn 2-5%, Mg 1—4%， Cu 2-10%， Sr 0. 1-0. 8%， B 0. 1—0. 5%， Si 37—50%，余為Fe。生產(chǎn)上述營養(yǎng)變質(zhì)劑所用的原材料的重量配比為硅鈣合金(含Ca 28-30%、含Si50-55%) 7-17%，鋅錠3-7%，鎂錠2-5%， 電解銅2-10%,鍶0. 2-1. 6%，硼鐵(含B17-19%) 0. 8-4%，硅鐵(含Si72-75%) 40-65%，余量為廢鋼。本發(fā)明的營養(yǎng)變質(zhì)劑的制作工藝過程為把所用的除鍶外的原材料根據(jù)配比要求分層裝入感應電爐坩堝中，加熱， 待熔化后將金屬鍶投入爐中。全部熔清后，經(jīng)攪拌、澆鑄、破碎、裝袋，便得 到本發(fā)明產(chǎn)品。分層裝爐的次序是廢鋼、硅鐵、鎂錠、鋅錠、硼鐵、電解銅、 硅鈣合金、硅鐵。其中硅鐵分兩次加入，第一次加入量約為總量的1/3，第二次 即最后一層的加入量約為總量的2/3。由于采用了上述技術(shù)方案和配比，本發(fā)明取得的技術(shù)進步是:1、 按最佳配比制成的含有Ca、 Zn、 Mg、 Cu、 Sr、 B 、 Si等元素的營養(yǎng)變 質(zhì)劑，具有較大的脆性，非常容易地破碎成生產(chǎn)需要的粒度，使用起來極其方 便。2、 將其添加到鑄鐵中，既能增強珠光體化能力和保證足夠的石墨化能力， 從而提高煎盤的機械性能，同時又使煎盤含有營養(yǎng)元素，具有營養(yǎng)保健功能。3、 由于Ca、 Zn、 Mg、 Cu、 Sr、 B大多是低熔點金屬，且與氧的親和力很大， 密度與鐵也有較大懸殊，如將這些元素隨爐料一起在爐后加入沖天爐中，很容 易造成有的元素化學成分不均，有的能溶入鑄鐵的收得率非常低，可操作性很 差。而將他們作成變質(zhì)劑，在爐前變質(zhì)處理的過程中加入，這些元素就會比較容易的添加到鑄鐵中。本發(fā)明的配方中的各種化學元素所起的作用為1、 從鑄鐵冶金學的角度分析鈣(Ca)是最早被發(fā)現(xiàn)的強化孕育元素之一，是強石墨化形成元素，可顯 著降低白口、增加共晶團數(shù)量和促進A型石墨的形成。鎂(Mg)是眾所周知的石墨變態(tài)元素，具有很強的脫氧脫硫除氣能力，所形成的硫化物可成為石墨非均質(zhì)形核的核心。當Mg、 Ca同時加入鐵液中，可形 成混合硫化物(Mg、 Ca) S，其晶格常數(shù)依Mg、 Ca的相對比例居于5. 20a和5. 70 a之間，與石墨的晶格失配度是4. 1%和12. 1%，而晶格失配度小于6%的基底是 非常有效的非均質(zhì)生核核心，6-12%失配度有適中的效果。鋅(Zn)對灰鑄鐵組織有明顯作用，能細化石墨，同時使化合碳量增加， 白口傾向也增大，因此，能顯著地提高力學性能。 一般認為這和形成了復合碳 化物Fe3ZnC和增加氮含量有關(guān)。銅(Cu)是固溶元素，削弱Fe-C原子間的結(jié)合力，擴大穩(wěn)定系和介穩(wěn)定系 共晶溫度間隔，促進共晶轉(zhuǎn)變時的石墨化，但它卻明顯降低共析溫度，每增加 W。Cu含量，共析溫度降低l(TC。銅的這種對共晶、共析階段的不同石墨化作用， 避免了鑄件薄壁出現(xiàn)游離滲碳體而厚壁處出現(xiàn)鐵素體。銅的固溶，即可增加和 細化珠光體，同時還強化珠光體中的鐵素體，又減少白口傾向，還可細化石墨， 使鑄鐵獲得滿意的力學性能。在鑄鐵中鍶(Sr)具有消除白口能力強、能改善石墨組織、收縮敏感性小 等作用。硼(B)在鑄鐵中可顯著細化晶粒，提高高溫持久壽命等作用。2、 從現(xiàn)代醫(yī)學和營養(yǎng)學證實并取得共識的微量元素與人體健康的關(guān)系分 析，應用本發(fā)明生產(chǎn)的高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤中存在的元素具有如下作用鈣是人體含量最多的元素之一，是骨骼和牙齒的主要成分，能促進骨、牙 齒的正常生長。鈣又是血液凝固的必要因素，是許多酶的激活劑，鈣能調(diào)節(jié)心 臟和神經(jīng)的活動，維持肌肉的緊張力。人體缺乏鈣會患佝僂病、心律不齊、神經(jīng)肌肉應急增強，產(chǎn)生手足抽搐等。鎂作為細胞中的陽離子，對很多酶系統(tǒng)、特別是對于氧化磷酸化有關(guān)的酶 系統(tǒng)的生物活性極為重要。鎂離子是維持心肌正常功能和結(jié)構(gòu)所必需的元素。 人體缺鎂會產(chǎn)生慢性呼吸障礙征候群，急性腹瀉，慢性腎功能障礙。鋅參與多種酶合成，并是酶保持活性所必需的。鋅也是蛋白質(zhì)合成的一個 重要元素。鋅缺乏的主要臨床表現(xiàn)為，生長遲緩，少年期性器官發(fā)育幼稚化。 傷口愈合慢，味道異常等。銅在人體中含量很少，存在于各種組織和體液中，能促進鐵組成血紅蛋白。 同時也是許多氧化酶的輔助因子。人體缺銅會產(chǎn)生貧血，中性白細胞減少，生 長遲緩和情緒易于激動等癥狀。硅在人體中的含量較多，成人可達18g，現(xiàn)代的試驗表明硅對骨質(zhì)鈣化生長 發(fā)育都有至關(guān)重要的作用。鍶是人體骨骼及牙齒正常組合部分，它可以促進骨折愈合和防止老年骨質(zhì) 疏松，還可預防高血壓心臟病等。硼協(xié)助維生素、酶發(fā)揮作用，并參與腎上腺、甲狀腺等腺體分泌功能。本發(fā)明的生產(chǎn)鑄鐵煎盤的變質(zhì)劑中沒有選用對人體有不利影響的元素，使 用這種變質(zhì)劑生產(chǎn)的煎盤不但具有營養(yǎng)保健功能，而且鑄鐵產(chǎn)品的強度較高、 經(jīng)久耐用。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明 實施例1將準備好的原材料，按照分層裝料的方法將原材料裝入感應電爐的柑堝內(nèi)，分層裝料的次序是19.2%的廢鋼、18%的硅鐵、3.5%的鎂錠、4.5%的鋅錠、2%的 硼鐵、6%的電解銅、12%的硅鈣合金、34%的硅鐵。對上述原料進行加熱，待烙 化后將占上述原料總量0.8%的金屬鍶投入爐內(nèi)，全部熔清后，攪拌均勻，出爐 澆鑄；待凝固冷卻后，破碎成要求的粒度，并裝袋入庫。由此得到的本發(fā)明的產(chǎn)品，其大概的合金含量為Ca3. 5%， Zn3. 5%， Mg2. 5%， Cu60/。， SrO. 4%， B0. 3%，Si43%，余量為Fe。 實施例2本實施例與實施例1的不同之處在于生產(chǎn)營養(yǎng)變質(zhì)劑時原材料的裝爐量 為20.8%的廢鋼、15%的硅鐵、5%的鎂錠、3%的鋅錠、4%的硼鐵，10%的電解銅、 17%的硅鈣合金、25%的硅鐵。待熔化后將占上述原料總量0.2%的金屬鍶投入爐 內(nèi)。獲得的營養(yǎng)變質(zhì)劑的大概的合金含量為Ca 5%， Zn 2%， Mg 4%， Cu 10%, Sr 0.1%， B 0.5%， Si37%，余量為Fe。實施例3本實施例與實施例1的不同之處在于生產(chǎn)營養(yǎng)變質(zhì)劑時原材料的裝爐量 為14.6%的廢鋼、23%的硅鐵、2%的鎂錠、7%的鋅錠、0.8%的硼鐵，2%的電解 銅、7%的硅鈣合金、42%的硅鐵。待熔化后將為上述原料總量1.6%的金屬鍶投入 爐內(nèi)。獲得的營養(yǎng)變質(zhì)劑的大概的合金含量為Ca 2%， Zn 5%， Mg 1%， Cu 2%， Sr 0.8%， B 0.1%， Si 50°/。，余量為Fe。實施例4本實施例說明的是本發(fā)明的營養(yǎng)變質(zhì)劑在沖天爐條件下，生產(chǎn)高強度鑄鐵 營養(yǎng)煎盤的使用情況。由于煎盤的壁厚約為3.5mm，屬超薄壁灰口鑄鐵件，鐵液要有很好的流動性 和小的白口傾向，這就要求原鐵液取較高的碳當量。當然，碳當量越高，提高 鑄件材質(zhì)越困難，綜合考慮上述因素，經(jīng)現(xiàn)場試驗后，確定原鐵液化學成分為 C3. 2-3. 8%， Sil.8-2. 4%， MnO. 3-0. 9%， P<0. 3%， S<0. 15%。采用3t/h沖天爐熔化鐵液，按確定的上述鑄鐵的化學成分進行配料，出爐 時在澆包中加入單包鐵水重量的0. 3 0. 4%的營養(yǎng)變質(zhì)劑，采用沖入法澆包處理 工藝進行爐前變質(zhì)處理。對試樣和鑄件本體分析檢驗的結(jié)果表明，材質(zhì)穩(wěn)定達 到了 HT250牌號要求，鑄件無白口，石墨片細小，分布均勻。珠光體基體趨于 粒狀分布，非常細小。各項性能指標及營養(yǎng)元素含量達到了設(shè)計要求。
權(quán)利要求
1、沖天爐生產(chǎn)高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤用的變質(zhì)劑，其特征在于包括對人體具有營養(yǎng)作用的化學元素鈣、鋅、鎂、銅、鍶、硼、硅、鐵；其中各化學成分的重量百分含量為鈣2～5％，鋅2～5％，鎂1～4％，銅2～10％，鍶0.1～0.8％，硼0.1～0.5％，硅37～50％，余量為鐵。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的沖天爐生產(chǎn)高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤用的變質(zhì)劑，其 特征在于所述變質(zhì)劑配置時所用的原材料的重量配比為硅鈣合金7-17%，鋅錠3-7%，鎂錠2-5%，電解銅2-10%，鍶0. 2-1. 6%，硼 鐵0.8-4%，硅鐵40-65%，余量為廢鋼。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的沖天爐生產(chǎn)高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤用的變質(zhì)劑 的制造方法，其特征在于該方法如下將原材料硅鈣合金7-17%，鋅錠3-7%，鎂錠2-5%，電解銅2-10%，鍶0. 2-1. 6%， 硼鐵0.8-4%，硅鐵40-65%，余量為廢鋼，按廢鋼、1/3約量的硅鐵、鎂錠、鋅 錠、硼鐵、電解銅、硅鈣合金、2/3約量的硅鐵的次序依次分層裝入感應電爐坩 堝中；加熱，待熔化后將金屬鍶放入坩堝中，直到全部熔清；經(jīng)攪拌、澆鑄、 破碎、裝袋，便得到本發(fā)明產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沖天爐生產(chǎn)高強度鑄鐵營養(yǎng)煎盤用的變質(zhì)劑及其制造方法，它應用于鑄造鑄鐵營養(yǎng)煎盤時對鑄鐵液進行變質(zhì)處理。本發(fā)明的變質(zhì)劑包括對人體具有較大營養(yǎng)作用的元素Ca、Zn、Mg、Cu、Sr、B、Si。其中各化學成分的重量百分含量為Ca 2～5％，Zn 2～5％，Mg 1～4％，Cu 2～10％，Sr 0.1～0.8％，B 0.1～0.5％，Si 37～50％，余量為Fe。利用本發(fā)明的變質(zhì)劑生產(chǎn)的鐵鍋或者煎盤等炊事用具，不但能提高炊具的強度等機械性能、增強鑄鐵的珠光體化能力和保證足夠的墨化能力，而且還使炊具具有營養(yǎng)保健功能，并且變質(zhì)劑的脆性較大，容易破碎成生產(chǎn)所需要的粒度，使用方便。
文檔編號C21C1/00GK101250604SQ20081005462
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月14日
發(fā)明者張忠誠, 王忠民 申請人:河北科技大學