[发明专利]一种恒温材料的制备方法

权利要求书

1.一种恒温材料的制备方法，其中，包括如下步骤：

步骤一，电弧炉熔炼：直接还原铁作为主原料，第一座电弧炉采用偏心炉底结构，主要功能是熔化直接还原铁，电弧炉配备了炉壁集束碳氧枪，采用吹氧操作，实现钢液脱磷，熔池温度达到1560℃～1580℃；

步骤二，电弧炉合金化：第二座电弧炉采用出钢槽结构，电炉冶炼吹氧操作，脱除钢液中的部分碳，不锈钢的60重量％～70重量％的合金加入此电炉，进行钢液合金化，熔池温度达到1600℃～1660℃；

步骤三，AOD炉精炼：将步骤二电炉中的钢水兑入AOD炉中，采用氧枪和炉底侧部风口复吹供氧，加快脱碳速率，当碳含量达到0.25重量％～0.45重量％时，加入剩余的10～20重量％石墨烯、10～20重量％碳粉、5～10重量％稀土元素和1～5重量％金属元素组成的恒温材料粉体，逐步降低氧气流量，增大氮气或氩气的流量，以降低一氧化碳分压，确保降碳保铬的热力学条件，钢液温度达到1680℃～1700℃，终点碳含量0.25重量％；之后将钢水和炉渣一起出至炉下的钢水包内，通过渣钢混冲进一步还原渣中的氧化铬；

步骤四，VOD炉实现钢液深度脱碳去气；

步骤五，连铸：连铸钢包加盖，结晶器电磁搅拌，氩气保护浇注，凝固末端电磁搅拌。

2.根据权利要求1所述的一种恒温材料的制备方法，其中，步骤三中在加入石墨烯、碳粉、稀土元素和金属元素之前，需要对石墨烯、碳粉、稀土元素和金属元素进行混合，其步骤如下：

步骤一，称取石墨片；

步骤二，制备石墨烯片水溶液：将步骤一称取的石墨烯片置于三孔烧瓶中，然后加入去离子水，再加入表面活性剂，然后进行超声分散，得到石墨烯片水溶液；

步骤三，称取碳粉；

步骤四，制备碳粉水溶液：将步骤三称取的碳粉置于三孔烧瓶中，然后加入去离子水，再加入表面活性剂，然后进行超声分散，得到碳粉水溶液；

步骤五，制备碳粉水混合熔液：将盛有步骤四制备的碳粉水溶液的烧瓶固定在恒温油浴锅中，设定反应温度，称取对应计算量的含有稀土元素和金属元素的复合熔液用恒压漏斗滴加到碳粉水熔液中，然后恒温一定时间后得到碳粉水混合熔液；

步骤六，制备恒温材料粉体：将步骤二制备的石墨烯片水溶液升温到另一更高的温度，在恒温一定时间后量取计算量的碳粉水混合熔液于恒压漏斗中滴加到石墨烯片水溶液中，滴加完碳粉水混合熔液后，将溶液恒温一定时间再将溶液过滤、洗涤并在真空干燥箱中干燥得到恒温材料粉体。

3.根据权利要求2所述的一种恒温材料的制备方法，其中，步骤一所述的石墨烯片具有薄层结构且片层是1～10个碳原子层厚度，该片层的大小是5～20μm。

4.根据权利要求2所述的一种恒温材料的制备方法，其中，步骤二和步骤四加入的去离子水的量是100～300ml；添加的表面活性剂选取PVP或SDS，根据实验中量取的去离子水溶液确定称取加入PVP或SDS的量，在水溶液中的PVP或SDS的量控制在0.005～0.05g/ml。

5.根据权利要求2所述的一种恒温材料的制备方法，其中，步骤二中，在超声过程中引入机械搅拌，转速控制在100～400rpm，超声分散所用的超声波分散机的功率为100～400W，超声时间为20～60min，制备的石墨烯片溶液的浓度在0.5～5mg/ml范围。

6.根据权利要求2所述的一种恒温材料的制备方法，其中，将步骤二制备的浓度在0.5～5mg/ml石墨烯片溶液的烧瓶固定在恒温油浴锅中，设定的反应温度为70～90℃，称取的含有稀土元素和金属元素的溶液，然后通过恒压漏斗滴加到溶液中，控制的滴加速度为0.25～5滴/秒，滴加完后恒温1～4小时，在滴加还原剂和恒温过程中控制搅拌的速度为100～400rpm，搅拌时选用磁力搅拌或者机械搅拌。