СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУГУННОЙ ПОСУДЫ Российский патент 2008 года по МПК A47J27/00 B22D15/00 

Изобретение относится к кухонной чугунной посуде для варки, печения и жарения пищевых продуктов, в частности к способам ее изготовления.

Из уровня техники известен способ изготовления чугунной посуды, включающий литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников, задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и формирование на отливке защитного покрытия в виде слоя эмали /Справочник по чугунному литью. Под редакцией д-ра техн. наук Н.Г.Гиршовича. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение. Ленинград. Отд-ние, 1978. - 758 с., с.642-645, аналог/.

Формирование защитного покрытия на отливке включает нанесение грунта и обжиг, а также нанесение эмали и обжиг.

Нанесение эмали и обжиг повторяют 3-5 раз.

Недостатком этого способа является образование дефектов на эмалевом покрытии чугунной посуды в виде пузырей, уколов, отколов и трещин.

Первые два дефекта связаны с газообразованием при обжиге, последние - с напряжениями, возникающими при температурной обработке пищи в упомянутой чугунной посуде, на границе раздела материалов чугун - эмаль вследствие различия коэффициентов расширения чугуна и эмали.

Кроме того, при значительной степени окисления поверхности чугунной отливки образуется толстый легкоотделяемый слой окалины, в результате чего снижается сцепление грунта и эмали.

Это снижает прочность эмалевого покрытия и срок службы чугунной посуды с защитным покрытием, нанесенным таким способом.

Из уровня техники также известен способ изготовления чугунной посуды, включающий литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников, задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и нанесение на отливку защитного покрытия в виде слоя консервационной смазки, состоящей из 50% парафина и 50% медицинского вазелина /РСТ УССР 114-88 Посуда чугунная черная. Общие технические условия, п.2.5.1., аналог/.

Недостатком этого способа является низкая эффективность противокоррозионной стойкости защитного покрытия, выполненного в виде консервационной смазки как при транспортировке, так и при эксплуатации чугунной посуды.

В результате существенно снижается срок службы чугунной посуды с защитным покрытием, нанесенным таким способом.

Из уровня техники также известен наиболее близкий по назначению, количеству общих признаков и достигаемому результату способ изготовления чугунной посуды, включающий литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников, задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ путем ее нагрева и погружения в масло /UA 56079 А (СОНКИН А.Л.), 15.04.2003, наиболее близкий аналог - прототип/.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев ведут до температуры 830-900°С.

Недостатком такого способа изготовления чугунной посуды является низкая коррозионная стойкость чугунной посуды при приготовлении пищевых продуктов, содержащих органические кислоты, в том числе лимонную, уксусную и молочную кислоты.

Объясняется это тем, что высокая температура нагрева приводит к высокой степени его окисления и оказывает большое влияние на состав и толщину слоя оксидной пленки (оксида железа Fe₃O₄) на поверхности отливки. Из-за этого не достигается высокая прочность ее сцепления с металлом, что снижает срок службы чугунной посуды.

Кроме того, при выбранном температурном режиме нагрева 830-900°С чугун чрезмерно нагревается, становится пластичным и «плывет», искажая первоначальную форму отливки.

Это приводит к тому, что проектные геометрические параметры и форма отливки нарушаются, а высокое качество получаемой этим способом чугунной посуды не достигается.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является в способе изготовления чугунной посуды путем проведения оптимальных режимов нагрева отливки при формировании защитного покрытия обеспечить снижение степени окисления чугуна и стабилизацию геометрических параметров и формы чугунной посуды.

Технический результат, который достигается при решении поставленной технической задачи, заключается в повышении коррозионной стойкости к органическим кислотам, срока службы и качества чугунной посуды, изготовленной этим способом.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе изготовления чугунной посуды, включающем литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников, задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки, и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ путем ее нагрева и погружения в масло, согласно изобретению, при формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев ведут до температуры 680-800°С.

Выбранный температурный режим нагрева 680-800°С отливки определен опытным путем и является оптимальным для получения наилучшего соотношения прочности, пластичности, коррозионной стойкости, стабилизации проектных геометрических параметров и формы, срока службы и качества чугунной посуды, изготавливаемой этим способом.

Опытным путем установлено, что выбор температуры нагрева отливки меньше 680°С нецелесообразен, так как в этом случае толщина слоя оксидной пленки чрезмерно уменьшается, в результате чего снижаются коррозионная стойкость защитного покрытия, а также срок службы и качество чугунной посуды.

Опытным путем также установлено, что выбор температуры нагрева отливки больше 800°С также нецелесообразен, так как в этом случае чугун чрезмерно нагревается, становится пластичным и «плывет», искажая первоначальную форму отливки, а толщина слоя оксидной пленки чрезмерно увеличивается, в результате чего снижаются коррозионная стойкость защитного покрытия, а также срок службы и качество чугунной посуды.

Кроме того, при выбранном температурном режиме нагрева 680-800°С отливка приобретает малиновый цвет побежалости, что позволяет дополнительно визуально контролировать температурный режим ее нагрева, что является дополнительным техническим результатом.

Из уровня техники заявитель не выявил решения, совпадающие с совокупностью общих и отличительных существенных признаков усовершенствованного способа изготовления чугунной посуды, в результате чего можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение не является частью уровня техники и соответствует критерию изобретения «новизна».

Из уровня техники заявитель также не выявил решения, совпадающие с отличительными существенными признаками усовершенствованного способа изготовления чугунной посуды, в результате чего можно сделать вывод, что заявляемое техническое решение для специалиста не является очевидным, то есть не выплывает из уровня техники, и соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

В примере конкретного выполнения способ изготовления чугунной посуды осуществляют следующим образом.

Для отливки чугунной посуды применяют серый чугун, в химический состав которого входят железо, а также в количествах, разрешенных органами здравоохранения, углерод, кремний, марганец, фосфор и сера с допускаемым содержанием хрома, никеля и меди.

Сначала готовят шихту для плавки серого чугуна, в которую вводят необходимые компоненты для получения чугуна с необходимым химическим составом.

После расплава шихты выполняют литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки.

На практике для отливки чугунной посуды применяют серый чугун с преимущественно следующим химическим составом (в процентах):

Углерод3,2-3,8Кремний2,5-4,0марганецне более 0,8фосфорне более 0,6серане более 0,05железоостальное

Допускается наличие хрома до 0,2%, никеля до 0,3% и меди до 0,5%.

Чашеобразные отливки используют для изготовления различной кухонной чугунной посуды, в том числе:

сковорода круглая с одной ручкой;

сковорода круглая с двумя ручками;

сковорода-блинница круглая с одной ручкой;

сковорода-сотейник круглая с одной ручкой;

сковорода-сотейник круглая с двумя ручками;

сковорода-жаровня с двумя ручками;

кастрюля с крышкой;

другая посуда.

Затем отливку подвергают механической обработке, при которой последовательно выполняют удаление литников, задиров, обдирку и шлифование поверхности.

После этого выполняют пескоструйную обработку поверхности на пескоструйной установке и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ путем ее нагрева в нагревательном устройстве и погружения в масло.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев ведут до температуры 680-800°С.

Такой температурный режим нагрева 680-800°С чугуна отливки является оптимальным для получения наилучшего соотношения прочности, пластичности, коррозионной стойкости, стабилизации проектных геометрических параметров и формы, срока службы и качества чугунной посуды, изготавливаемой этим способом.

При температуре нагрева отливки меньше 680°С толщина слоя оксидной пленки чрезмерно уменьшается, в результате чего снижаются коррозионная стойкость защитного покрытия, а также срок службы и качество чугунной посуды.

При температуре нагрева отливки больше 800°С чугун чрезмерно нагревается, становится пластичным и «плывет», искажая первоначальную форму отливки, а толщина слоя оксидной пленки чрезмерно увеличивается, в результате чего снижаются коррозионная стойкость защитного покрытия, а также срок службы и качество чугунной посуды.

При выбранном температурном режиме нагрева 680-800°С серого чугуна отливка приобретает малиновый цвет побежалости, по которому дополнительно визуально контролируют температурный режим ее нагрева.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-5 реализации способа изготовления чугунной посуды с различными температурными режимами нагрева отливки.

Пример 1

Способ изготовления чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев вели до температуры 670°С и погружали в масло.

При таком режиме нагрева первоначальные геометрические параметры и форма отливки не изменялись и соответствовали ее проектным значениям.

Однако уменьшалась толщина слоя оксидной пленки, в результате чего снижалась коррозионная стойкость защитного покрытия и срок службы чугунной посуды.

Качество защитного покрытия и чугунной посуды, полученной этим способом неудовлетворительное.

Пример 2

Способ изготовления чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев вели до температуры 680°С и погружали в масло.

При таком режиме нагрева первоначальные геометрические параметры и форма отливки не изменялись и соответствовали ее проектным значениям.

Толщина слоя оксидной пленки увеличивалась, в результате чего повышалась коррозионная стойкость защитного покрытия и срок службы чугунной посуды.

Качество защитного покрытия и чугунной посуды, полученной этим способом, удовлетворительное.

Пример 3

Способ изготовления чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев вели до температуры 740°С и погружали в масло.

При таком режиме нагрева первоначальные геометрические параметры и форма отливки не изменялись и соответствовали ее проектным значениям.

Толщина слоя оксидной пленки дополнительно увеличивалась, в результате чего повышалась коррозионная стойкость защитного покрытия и срок службы чугунной посуды.

Качество защитного покрытия и чугунной посуды, полученной этим способом, хорошее.

Пример 4

Способ изготовления чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃О₄ ее нагрев вели до температуры 800°С и погружали в масло.

При таком режиме нагрева первоначальные геометрические параметры и форма отливки не изменялись и соответствовали ее проектным значениям.

Толщина слоя оксидной пленки дополнительно увеличивалась до оптимального значения, в результате чего повышалась коррозионная стойкость защитного покрытия и срок службы чугунной посуды.

Качество защитного покрытия и чугунной посуды, полученной этим способом, хорошее.

Пример 5

Способ изготовления чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев вели до температуры 810°С и погружали в масло.

При таком режиме нагрева отливки чугун чрезмерно нагревался, становился пластичным и «плыл», искажая первоначальную форму отливки, а толщина слоя оксидной пленки чрезмерно увеличивалась, в результате чего снижалась коррозионная стойкость и срок службы защитного покрытия.

В результате первоначальные геометрические параметры и форма отливки изменялись и не соответствовали ее проектным значениям.

Качество защитного покрытия и чугунной посуды, полученной этим способом неудовлетворительное.

Примеры 2, 3, 4 свидетельствуют о том, что заявленные температурные режимы нагрева отливки обеспечивают снижение степени окисления чугуна и стабилизацию геометрических параметров и формы чугунной посуды, в результате чего повышается коррозионная стойкость к органическим кислотам, срок службы и качество чугунной посуды.

Примеры 1, 5 свидетельствуют о том, что выбор температурного режима нагрева отливки за пределами заявленных режимов не целесообразен, так как искажаются геометрические параметры и форма, а также снижаются коррозионная стойкость, срок службы и качество изготавливаемой чугунной посуды.

Предлагаемый способ изготовления чугунной посуды может быть многократно реализован промышленным способом на любом предприятии по отливке хозяйственной чугунной посуды с применением стандартного оборудования и традиционных материалов, что свидетельствует о том, что заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения «промышленная применимость».

Способ изготовления чугунной посуды для варки печения и жарения пищевых продуктов включает литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников, задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки. Формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ осуществляется путем ее нагрева и последующего погружения в масло. При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ нагрев ведут до температуры 680-800°С. За счет выбора оптимальных режимов нагрева отливки обеспечивается снижение степени окисления чугуна и стабилизация геометрических параметров и формы чугунной посуды. Техническим результатом является повышение коррозионной стойкости к органическим кислотам, увеличение срока службы и качества чугунной посуды.

Способ изготовления чугунной посуды, включающий литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников, задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ путем ее нагрева и погружения в масло, отличающийся тем, что при формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe₃O₄ ее нагрев ведут до температуры 680-800°С, после чего ее погружают в масло.