[发明专利]一种以复合材料为砂型的铸铁锅及其铸造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，具体涉及一种以复合材料为砂型的铸铁锅及其铸造方法。

背景技术

铸铁锅历史悠久、种类繁多，具有质地坚实、价格低廉、经久耐用、导热均匀、可以在多种热源上使用等优点，受到人们的喜爱。长期用铸铁锅炒菜，能提高人体所必需的铁元素，并且铁锅表面会生成一层油膜，不仅不粘锅，对人体无不良作用，还能避免各类有害化学物质对人体的潜在影响。但因为铸铁锅容易粘锅、制备工艺落后等因素，使得铸铁锅产品质量不高，影响了铸铁锅的进一步发展。

但是通过改进铸造工艺等手段改良的铸铁锅具有锅体成分简单、无有害元素残留的优异特性，长期采用铸铁锅炒菜有利于人体补充铁质元素，具有良好的社会价值和经济价值。

目前铸铁锅铸造工艺存在的主要问题是：一，铸铁锅的铸造过程是一个热传导为主的物理化学变化过程，由于铁水和模具之间温度差值大，使得铸铁锅在成型过程中存在残余热应力，远远大于铸铁锅的抗拉强度，导致铸铁锅容易出现开裂，影响产品质量。二，铸铁锅的铸造过程中，砂型对产品质量也有很大影响，若砂型松散有孔洞，易塌陷，容易导致铸件变形、表面有砂眼或气孔，若砂型密度过高，则导热性能差，导致铸件表面有凸起或者裂纹。三，铸件在冷却的过程中若降温太快，则容易引起铸件密度不均匀，造成铸铁锅质量下降，影响产品的使用性能。

中国专利CN91106322.6公开了一种防锈耐磨铸铁锅的制造方法，将经机械加工处理后的铸铁锅进行气体软氮化处理，通入气体为氨气和二氧化碳。但是该专利处理得到的铸铁锅容易产生气孔，并且氨气及二氧化碳容易与铸铁中杂质元素发生不利化学反应，影响产品使用寿命。

中国专利CN99127545.4公开了一种锌钙铸铁锅的制造方法，选择添加锌-钙-铁中间合金与出炉铁水在浇包中对渗，并将中间合金粒中掺人少许新鲜稻壳灰等措施，获得锌钙铸铁锅。但是该专利制得的铁锅结构强度偏低，耐磨性能较弱，容易损坏。

因此改良铸铁锅的铸造工艺，特别是改良砂型的配方、改进砂箱内压力、采用分阶段降温手段等铸造改良工艺，可以大幅提高铸铁锅的产品质量，有一定的经济和社会意义。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种以复合材料为砂型的铸铁锅及其铸造方法，能够提高铸铁锅的产品质量，改进铸铁锅的铸造工艺。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种以复合材料为砂型的铸铁锅的铸造方法，包括以下步骤：

步骤S1，复合材料砂型的配制：按重量比例称取原料，包括石英砂、氧化铝、石棉粉、白云石、菱镁矿、高岭土、正长石、石墨，将原料混合均匀后投入球磨机球磨12h～24h，取出后干燥8h～12h，将干燥后的原料通过20目～40目筛，过筛的原料混合成所需的复合材料砂型，将复合材料砂型置于密闭耐高压压力容器中，复合材料砂型内部涂抹一层黄油；

步骤S2，铸铁锅的高压铸造：将铸铁块投入化铁炉中，充分加热至1430℃～1450℃，使铸铁块完全熔化成铁水，而后缓慢降温至1050℃～1100℃，除去铁水表面析出的碳素和残渣，再将铁水升温至1400℃～1420℃，以5m/s～10m/s的速率浇注到复合材料砂型中，同时使压力容器密闭，保持压力容器内部压力为高压，采用分阶段降温手段，直至铁水完全冷却至室温形成铸件后继续保压1h～2h，泄去高压；

步骤S3，铸铁锅的退模：将步骤S2得到的模具从泄去高压后的压力容器中取出，使用金属工具缓慢的脱除复合材料砂型，得到铸铁锅，复合材料砂型经过破碎、清洗、干燥后可继续使用；

步骤S4，铸铁锅的后处理：对步骤S3得到的铸铁锅进行磨砂处理，使铸铁锅表面光滑，并用植物油涂抹铸铁锅表面，对铸铁锅进行防锈处理。

进一步地，步骤S1中，按重量比例称取原料的配方组成为：石英砂300份～500份，氧化铝250份～450份，石棉粉30份～100份，白云石10份～50份，菱镁矿10份～50份，高岭土10份～50份，正长石10份～50份，石墨10份～30份。

更进一步地，按重量比例称取原料的配方组成优选为：石英砂380份～450份，氧化铝300份～400份，石棉粉50份～80份，白云石25份～40份，菱镁矿20份～35份，高岭土18～30份，正长石22份～38份，石墨15份～25份。

进一步地，步骤S2中，浇注铸造的时间为60s～70s。

进一步地，步骤S2中，分阶段降温手段包括以下步骤：

步骤i，以80℃/h～95℃/h的降温速度，降温至950℃～1000℃，保温3.5h；