Чавунний посуд та спосіб виготовлення чавунного посуду
Власники патенту UA 2340272:
Група винаходів відноситься до кухонного чавунного посуду та способу її виготовлення. Чавунний посуд виконаний у вигляді чашеподібної виливки, виготовленої з сірого чавуну, на поверхні якої сформовано захисне покриття з оксиду заліза Fe3O4. Спосіб виготовлення чавунного посуду включає лиття сірого чавуну, видалення литників і задирів, обдирання, шліфування, піскоструминну обробку виливки та формування на виливку захисного покриття з оксиду заліза Fe3O4 шляхом її нагрівання та занурення в олію. При лиття сірого чавуну до складу шихти вводять кремній у кількості не менше 4,1% пропорційно масі чавунного посуду. Після шліфування виконують щонайменше два рази графітизуючий відпал виливки при температурі 680÷800°С протягом 0,5÷1,0 години з подальшим охолодженням на повітрі до досягнення сірого кольору втечі. Технічний результат полягає у забезпеченні стабільності властивостей матеріалу, геометричних параметрів та форми посуду, а також у підвищенні міцності зчеплення оксидної плівки з металом. 2 зв. та 1 з.п. ф-ли.
Група винаходів відноситься до кухонного чавунного посуду для варіння, печіння та смаження харчових продуктів, а також до способів її виготовлення.
З рівня техніки відомий чавунний посуд, виконаний у вигляді чашеподібної виливки, виготовленої з сірого чавуну, на поверхні якої сформовано захисне покриття у вигляді шару емалі/ГОСТ 24303-80. Посуд господарський чавунний емальований. Загальні технічні вимоги, аналог/.
З рівня техніки відомий спосіб виготовлення чавунного посуду, що включає лиття сірого чавуну в ливарну форму для отримання чашоподібної виливки, видалення литників, задирів, обдирання, шліфування, піскоструминну обробку виливки та формування на виливкузахисного покриття у вигляді шару емалі / Довідник з чавунного лиття. За редакцією д-ра техн. наук Н.Г.Гіршовича. - 3-тє вид., перероб. та дод. - Л.: Машинобудування. Ленінград, отд-ня, 1978. - 758 с., С.642-645, аналог /.
Формування захисного покриття на виливку включає нанесення ґрунту та випал, а також нанесення емалі та випал.
Нанесення емалі та випал повторюють 3-5 разів.
Недоліком такого чавунного посуду та способу виготовлення цього чавунного посуду є утворення дефектів на емалевому покритті чавунного посуду у вигляді бульбашок, уколів, відколів та тріщин.
Перші два дефекти пов'язані з газоутворенням при випаленні, останні - з напругами, що виникають при температурній обробці їжі в згаданому чавунному посуді, на межі розділу матеріалів чавун-емаль внаслідок відмінності коефіцієнтів розширення чавуну та емалі.
Крім того, при значній мірі окислення поверхні чавунної виливки утворюється товстий шар, що легко відокремлюється, окалини, в результаті чого знижується зчеплення грунту і емалі.
Це знижує міцність емалевого покриття та термін служби чавунного посуду із захисним покриттям, нанесеним у такий спосіб.
З рівня техніки також відомий чавунний посуд, виконаний у вигляді чашеподібної виливки, виготовленої з сірого чавуну, на поверхні якої нанесено захисне покриття у вигляді шару консерваційного мастила, що складається з 50% парафіну та 50% медичного вазеліну. РСТ УСРР 114-88. Посуд чавунний чорний. Загальні технічні умови, п.п.1.2., 2.2.2., 2.3.1., 2.5.1., аналог/.
З рівня техніки також відомий спосіб виготовлення чавунного посуду, що включає лиття сірого чавуну в ливарну форму для отримання чашоподібної виливки, видалення литників, задирок, обдирання, шліфування, піскоструминну обробку виливкита нанесення на виливок захисного покриття у вигляді шару консерваційного мастила, що складається з 50% парафіну та 50% медичного вазеліну / РСТ УРСР 114-88. Посуд чавунний чорний. Загальні технічні умови, п.2.5.1, аналог/.
Недоліками такого чавунного посуду та способу виготовлення цього чавунного посуду є низька ефективність протикорозійної стійкості захисного покриття, виконаного у вигляді нанесеного консерваційного мастила, як при транспортуванні, так і при експлуатації чавунного посуду.
В результаті суттєво знижується термін служби чавунного посуду із захисним покриттям, нанесеним у такий спосіб.
Виливок виготовлений із сірого чавуну, що містить кремній у кількості 2,5-4,0%.
При лиття сірого чавуну в ливарну форму для одержання чашеподібного виливка до складу шихти вводять кремній у кількості 2,5-4,0%.
При формуванні на виливку захисного покриття із оксиду заліза Fe3O4 її нагрівання ведуть до температури 830-900°С.
Недоліками такого чавунного посуду та способу виготовлення цього чавунного посуду є його низька корозійна стійкість при приготуванні харчових продуктів, що містять органічні кислоти, у тому числі лимонну, оцтову та молочну кислоти.
Пояснюється це тим, що до складу шихти входить кремній у недостатній кількості (2,5-4,0%).
Це не дозволяє досягти високої міцності зчеплення оксидної плівки з металом і знижує термін служби чавунного посуду.
Крім того, при вибраному температурному режимі нагрівання 830-900°С чавун надмірно нагрівається, стає пластичним і «пливе», спотворюючи початкову форму виливки.
В результаті, геометричні параметри і форма виливки порушуються, а висока якість чавунного посуду, що отримується цим способом, не досягається, що знижує їїексплуатаційні характеристики.
Технічний результат, який досягається при вирішенні поставленого технічного завдання, полягає у забезпеченні стабільності властивостей матеріалу, геометричних параметрів та форми посуду, а також у підвищенні міцності зчеплення оксидної плівки з металом, що підвищує корозійну стійкість до органічних кислот покриття, термін служби, якість та експлуатаційні властивості чавунного посуду
Поставлене технічне завдання вирішується, а технічний результат досягається тим, що в чавунному посуді, виконаному у вигляді чашоподібного виливка, виготовленого з сірого чавуну, на поверхні якої сформовано захисне покриття з оксиду заліза Fe3О4, згідно винаходу, виливок виготовлена з сірого чавуну, що містить кремній кількості щонайменше 4,1%.
Це забезпечує отримання стабільних властивостей матеріалу посуду та щільного з високими захисними властивостями оксидної плівки покриття.
Поставлене технічне завдання вирішується, а технічний результат досягається також тим, що в способі виготовлення чавунного посуду, що включає лиття сірого чавуну в ливарну форму для отримання чашеподібної виливки, видалення литників і задирів, обдирку, шліфування, піскоструминну обробку виливки та формування на виливку оксиду заліза Fe3O4 шляхом її нагрівання та занурення в масло, згідно винаходу, при литті сірого чавуну в ливарну форму для отримання чашоподібної виливки до складу шихти вводять кремній у кількості не менше 4,1%, а після шліфування виконують щонайменше два рази графітизуючий відпал виливки при температурі 680-800°С протягом 0,5-1,0 години з подальшим охолодженням на повітрі до досягнення сірого кольору втечі.
Введення до складу шихти кремнію у підвищеній кількості (не менше4,1%) призводить до більш стабільного вмісту в чавуні, за рахунок чого підвищується активність вуглецю в процесі виготовлення чавунного посуду і досягається можливість його повного перетворення в графіт при тепловій обробці виливки в запропонованих оптимальних режимах нагріву.
А багатостадійний відпал виливки після шліфування та перед піскоструминною обробкою при температурі 680-800°С протягом 0,5-1,0 години з подальшим охолодженням на повітрі до досягнення сірого кольору втечі в кінцевому підсумку забезпечує отримання стабільних властивостей матеріалу посуду та щільної оксидної оксид. з високими захисними властивостями для формування захисного покриття, що покращує експлуатаційні властивості чавунного посуду.
Вибраний температурний режим графітизуючого відпалу 680-800°С виливки визначено дослідним шляхом і є оптимальним для отримання найкращих умов для повної графітизації вуглецю, стабілізації властивостей матеріалу виливки, геометричних параметрів та форми посуду, а також підвищення міцності зчеплення оксидної плівки з металом .
Досвідченим шляхом встановлено, що вибір температури графітизуючого відпалу виливки менше 680°С не доцільний, тому що в цьому випадку процес графітизації вуглецю уповільнюється, в результаті чого не досягається стабілізація властивостей матеріалу виливки і знижується міцність зчеплення оксидної плівки з металом при формуванні захисного покриття.
Досвідченим шляхом також встановлено, що вибір температури відпалу, що графітизує, відливки більше 800°С також не доцільний, так як в цьому випадку чавун надмірно нагрівається, стає пластичним і «пливе», спотворюючи початкову форму виливки, в результаті чого знижується якість чавунного посуду.
Крім того, при вибраномутемпературному режимі нагріву 680-800°С виливок набуває малинового кольору втечі, що дозволяє додатково візуально контролювати температурний режим графітизації відпалу, що є додатковим технічним результатом.
Спосіб виготовлення чавунного посуду має інші відмінності, які використовуються в окремих випадках його виконання для підвищення технічного результату.
Так, у способі виготовлення чавунного посуду, згідно винаходу, при формуванні на виливку захисного покриття з оксиду заліза Fe3O4, її нагрівання ведуть до температури 680-800°С.
Вибраний температурний режим нагрівання 680-800°С виливки визначений досвідченим шляхом і є оптимальним для отримання найкращого співвідношення корозійної стійкості, стабілізації проектних геометричних параметрів та форми, терміну служби та якості чавунного посуду, що виготовляється цим способом.
При температурі нагрівання виливки менше 680°С товщина шару оксидної плівки надмірно зменшується, внаслідок чого знижуються корозійна стійкість захисного покриття, а також термін служби та якість чавунного посуду.
При температурі нагрівання виливки більше 800°С чавун надмірно нагрівається, стає пластичним і «пливе», спотворюючи початкову форму виливки, а товщина шару оксидної плівки надмірно збільшується, внаслідок чого також знижуються корозійна стійкість захисного покриття, а також термін служби та якість чавунного посуду .
При вибраному температурному режимі нагрівання 680-800°С виливок набуває малиновий колір втечі, яким додатково візуально контролюють температурний режим її нагрівання.
Це дозволяє забезпечити стабільність властивостей матеріалу, геометричних параметрів та форми посуду, а також підвищити міцність зчеплення оксидної плівки зметалом, що підвищує корозійну стійкість до органічних кислот покриття, термін служби, якість та експлуатаційні властивості чавунного посуду.
З рівня техніки заявник не виявив рішення, що збігаються з сукупністю загальних і відмітних істотних ознак удосконаленого чавунного посуду і вдосконаленого способу виготовлення чавунного посуду, на підставі чого можна зробити висновок, що технічні рішення цієї групи винаходів, що заявляються, не є частиною рівня техніки і відповідають критерію винаходу новизна».
З рівня техніки заявник також не виявив рішення, що збігаються з відмітними суттєвими ознаками вдосконаленого чавунного посуду та вдосконаленого способу виготовлення чавунного посуду.
На підставі цього можна зробити висновок, що технічні рішення цієї групи винаходів для фахівця не є очевидними, тобто не випливають з рівня техніки і відповідають критерію винаходу «винахідницький рівень».
У прикладі конкретного виконання чавунний посуд, що заявляється, виконана у вигляді чашеподібної виливки, виготовленої з сірого чавуну, на поверхні якої сформовано захисне покриття з оксиду заліза Fe3O4.
Виливок виготовлений із сірого чавуну, що містить кремній у кількості не менше 4,1%.
Вуглець у чавуні знаходиться у вигляді графіту.
Металевою основою чавуну є ферит.
У прикладі конкретного виконання заявляється спосіб виготовлення такого чавунного посуду здійснюють наступним чином.
Спочатку готують шихту для плавки сірого чавуну, яку вводять необхідні компоненти для отримання чавуну з необхідним хімічним складом.
Кремній до складу шихти вводять у кількості щонайменше 4,1%.
Кількістькремнію вибирають пропорційно масі чавунного посуду.
Для чавунного посуду малої маси, наприклад сковороди млинці, кремній вводять у кількості близькому до 4,1%.
Чим більша маса чавунного посуду, тим більше вводять у шихту кремній поліпшення заповнення ливарної форми розплавом чавуну.
Наприклад, для каструлі кремній вводиться в кількості близькому до 7,0%.
Після розплаву шихти виконують лиття сірого чавуну в ливарну форму для одержання чашеподібної виливки.
На практиці для виливки чавунного посуду застосовують сірий чавун із переважно наступним хімічним складом (у відсотках):