Оборудование для производства чугунной посуды. Чугунная посуда и способ изготовления чугунной посуды. НПП Ситон, Украина, Днепропетровск

Чугун - это сплав железа с углеродом и другими элементами. Является недорогим, прочным, износостойким, но хрупким конструкционным материалом, широко используемым в промышленности и строительстве.

Технология литья из чугуна

Технология литья из чугуна впервые была освоена в Китае около Х века н.э., в Европе впервые упоминается в 14 веке, как материал для производства пушек. В России первое «литье чугунное, для делания пушек пригодное» относиться к эпохе Ивана IV Рюриковича. Расцвет эпохи чугуна наступил в 19-20 веках. В это время из него делали мосты и трубопроводы, фонари и ограды, элементы архитектурного декора и несущие конструкции зданий. Кроме того, из того же материала отливали рельсы, детали станков, и двигателей. Отдельно стоит упомянуть чугунную посуду, утюги и отопительные приборы.

Чугун также являлся исходным компонентом для производства стали мартеновским способом. Объем его производства был важнейшим показателем экономической мощи страны и ее военного потенциала. С изобретением недорогих технологий производства и обработки сплавов алюминия и стали значение чугуна как конструкционного материала заметно снизилось. Широкое развитие производства высокопрочных пластиков и композитных материалов окончательно оттеснило чугун с передовых позиций.

Процесс литья из чугуна

Чугун производится в доменных печах - огромных сооружениях, высотой с десятиэтажный дом. После расплавления руды и удаления примесей происходит отливка чугуна в стальные формы - изложницы. Получающиеся слитки (чушки) – содержат чугун определенной марки и готовы к дальнейшему переделу. На литейных заводах из них отливают различные готовые изделия.

Процесс литья из чугуна

Основные этапы процесса литья из чугуна:

Подготовка модели готового изделия
Изготовление формы для отливки
Расплавление чугунных чушек
Отливка расплава в формы
Извлечение отливок и их окончательная обработка

Существует несколько методов изготовления моделей и подготовка форм

Основные методы чугунного литья

Современная промышленность использует много различных методов производства чугунного литья. Они сводятся к нескольким основным методам литья:

в формы из глиняно-песчаной смеси (так называемое литье «в землю»)

внутрь формы помещается модель готового изделия, полностью повторяющаяся его форму, но превышающая его по размерам на величину литейной усадки. Глиняно-песчаная смесь трамбуется и уплотняется, обеспечивая полное прилегание к модели. Литье чугуна в форму осуществляется через специально предусмотренные отверстия - литники.

в гипсовые формы (и из других отвердевающих растворов);
в оболочковые формы;
в кокиль (металлические защищенные формы);
по выплавляемым моделям;
под давлением.
В газифицируемую модель

Специалисты различают несколько видов чугуна, в зависимости от содержания тех или иных примесей.

Серый чугун содержит от 2,9% до 3,7% графита и кремний, обладает отличными литейными свойствами:

низкая температура плавления
высокая текучесть расплава
малая усадка.

Является подходящим материалом для корпусов станков и механизмов, поршней и блоков цилиндров двигателей. Высокая хрупкость исключает применение материала в деталях, работающих на изгиб и растяжение. Литье серого чугуна преимущественно проводится в песчаные формы и в кокиль.

Высокопрочный чугун, ВЧШГ, содержит графит в шаровидной форме. Этот вид графита отличается высокой вязкостью и ковкостью, пригоден для кузнечной обработки. Из него отливают трубы, трубопроводную арматуру, ответственные и высоконагруженные детали механизмов.

Изделия из высокопрочного чугуна производят также методом литья в газифицируемую модель. Литье чугуна производится в форму из песчаной смеси, уплотненной вокруг полистироловых блоков моделей.

Для улучшения механических свойств отливки из высокопрочного чугуна подвергают термической обработке. Ее основные этапы:

нагрев до 850 °C;
выдержка в нагретом состоянии несколько часов;
медленное остывание в минеральном масле при 350 °C.

Термообработка повышает однородность материала и снимает внутренние напряжения в отливке, снижая вероятность возникновения трещин в процессе эксплуатации

Производство чугуна

Производство чугуна из ряда главных показателей экономической мощи страны отошло в ряд второстепенных, но не потеряло своего значения для экономики.

Лидером в производстве чугуна с почти десятикратным отрывом является Китай- 543,748 млн. т в год, следом идут Япония 66,943 млн. т, Россия - 43,945 млн. т и Индия - 29,646 млн. т. Китай производит более 50% мирового чугуна.

Чугун производится в доменных печах, подготовленная железная руда плавится вместе с добавками, в качестве топлива используется коксующийся каменный уголь или природный газ.

Основное потребление чугуна происходит сегодня в качестве компонента для выплавки стали. Развитие чугунного производства идет в основном в направлении повышения его энергоэффективности, экологичности и снижения издержек.

Уникальные свойства чугуна - дешевизна, прочность и коррозионная стойкость позволяют черному металлу уверенно смотреть в будущее.

Чугунные отливки

Чугунные отливки бывают разных размеров - от мелких деталей до многометровых станин крупных станков. Конфигурация их тоже бывает самая разнообразная - от простеньких втулок до изысканных литых решеток и ворот.

Отливки из чугуна также подразделяются:

по назначению – на общие и специальные, такие, как антифрикционные, жаропрочные и т.п.
по структуре материала – на ферритные, перритные и смешанные
По виду содержащегося графита - на шаровидные, пластинчатые, хлопьевидные и вермикулярные
По содержанию углерода - на белые, серые и отбеленные

В металлургической науке существуют и другие классификации чугунных отливок.

Способы литья

Наиболее современный способ это литье по газифицируемым моделям. Этот способ позволяет не только осуществлять литье чугуна, но и получать стальные отливки. Способ отличается экономичностью, экологичностью и возможностью повторного использования материала форм.

Способ состоит из следующих этапов.

Подготовка моделей

Модели делают из предварительно вспененного и подсушенного полистирола с размером зерна 0,3- 0,9 мм. (в зависимости от габаритов детали). Материал задувается в формы, запекается и охлаждается.

Литье по газифицируемым моделям

Формовка

Блоки моделей помещают в опоку, размещенную на вибрирующем основании, постепенно засыпая их песчано-глиняной смесью, их «землей». Иногда засыпку производят слой за слоем, отдельно уплотняя каждый.

Засыпанные и уплотненные формы перевозят в заливочный цех. Вакуумный насос завершает уплотнение песка и придание ему достаточной прочности.

Заливка металла

Металл заливают прямо в материал модели. Жидкий расплав испаряет полистирольные модели и заполняет все детали рельефа.

Продукты сгорания полистирола удаляются вакуумным насосом прямо через стенки формы.

Завершающие операции

Отливки из чугуна остывают в форме. Темп снижения температуры и общая его длительность определяется весом детали, толщиной ее стенок и требованиями производственного процесса. Далее формы разбиваются, отливки очищаются от остатков противопригарной краски, удаляются литники.

Преимущества чугунного литья

Чугунное литье отличается от отливок из других материалов рядом преимуществ, таких, как:

дешевизной
высокой прочностью и износостойкостью
высоким качеством поверхности, сводящим к минимуму последующую механическую обработку

Характеристики и применение чугуна

Важно отметить, что при использовании современных методов литья дешевле получается не только сама отливка, но и конечная продукция. Многие производства, в конце 20 века заменившие чугунные детали своих изделий на стальные, вернулись или планируют вернуться к проверенному временем материалу на новом этапе его развития.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Чугун является сплавом железа, содержащим углерод. Его состав может кроме них включать марганцевые, фосфорные, кремниевые, серные и др. компоненты. Изначально материалами для производства чугуна служат железосодержащие руды, топливные материалы, флюсы. Как правило, в виде сырья для производств чугуна применяются железняки, имеющие в составе от 30 до 70% железа и прочих химических веществ в пустой породе, а также вредных серо- и фосфоросодержащих соединений. Топливным материалом для производства чугуна служит кокс, представляющий собой результат сухой, то есть без участия воздуха, переработки каменного коксугля. Применяемые флюсы, чаще всего это кварц, доломит, песчаники и известняки, позволяют снизить температуру расплавления пустой породы, а также привести ее вместе с золой от топлива к шлаку.

Доменное производство чугуна

Наибольшее применение нашел в производстве чугуна доменный процесс. Он включает ряд физических, физико-химических, а также механических проявлений, наблюдаемых в действующей доменной печи. Помещенные в эту печь исходные компоненты (кокс, железосодержащие материалы с флюсами) при прохождении всех операций преобразуются в сплав чугуна, выделяющиеся доменные газы со шлаками. Задача доменного производства чугуна – создание этого сплава из железосодержащих компонентов посредством их переплавления в доменных печах в очень высокой температуре.

Поэтому доменный цех – один из важнейших в структуре завода по производству чугуна. Помимо этого производство чугуна в доменной печи – основа для изготовления стали, прокатных изделий – конечной продукции металлургического цикла других предприятий. Часть чугуна является товарным продуктом, поставляемым в твердом виде в форме небольших слитков (чушек). Их получают на разливочных машинах, установленных в стороне от доменного цеха в специальном разливочном отделении. Другая часть чугуна идет на производство сталей. Газ, получаемый в ходе процесса производства чугуна, используют в мартеновском и коксохимическом производствах в металлургии. Он служит основным топливом нагревательных устройств прокатных цехов, доменных воздухонагревателей.

Чугун выплавляется в печах, куда помещаются, чередуясь слоями, железосодержащие компоненты с флюсами, топливом. От воздействия своей массы они спускаются в низ печи, куда в особые отверстия подается подогретый воздух под определенным давлением. Он поддерживает нужные условия горения загруженного кокса. Технологический процесс производства чугуна предполагает восстановление железа, а также других элементов из их окислов. В процессе восстановления кислород отнимают от окислов и получают из них компоненты или окислы меньшего содержания кислорода.

Одним из ведущих способов производства чугуна считается восстановление железа от действия окиси углерода. Она образуется от сгорания в горне печи природного газа. Еще стоит отметить, что восстановление железа, предусмотренное технологией производства чугуна для данных печей, осуществляется постепенно, в процессе поэтапного извлечения кислорода из окислов. Доменный процесс предполагает, что в процессе восстановления железа участвуют как окиси углерода, так и непосредственно сам твердый углерод.

Определенное количество железа также восстанавливается с помощью водорода. В схеме производства чугуна восстановление железа от действия водорода или окиси углерода считается непрямым (то есть косвенным), а восстановление с помощью твердого углерода называют прямым. На самом деле восстановление железа в данном случае осуществляется двумя стадиями. К моменту достижения железорудным составом зоны распада доменной печи, где установилась температура около 1000°С и больше, окислы железа успевают частично восстановиться непрямым путем в зоне, где действуют менее высокие температуры. В результате их прямого разложения углеродом получается полное восстановление железа.

Производство высокопрочного чугуна

При производстве высокопрочного чугуна большое место отводится науглероживанию железа. Чугун с такими характеристиками образуется, когда восстановленное в доменной печи из рудного материала железо принимает в себя много углерода и прочих элементов. Начало процесса науглероживания железа характеризуется его образованием в губчатом состоянии на участке печи, где действует температура до 500°С. Только что восстановленное железо выступает в качестве катализатора, способствующего распаду окиси углерода на два компонента: двуокись и сажистый углерод. В итоге распада окиси углерода от температуры 550-650°С получаются карбиды железа, прочих металлов. Наделенный особой активностью, сажистый углерод активно вступает в химическое взаимодействие с частицами железа.

При температуре в 1000°С и больше карбид железа распадается на железо с углеродом. С ростом количества углерода температура в процессе плавления становится существенно ниже. Так, чистое железо расплавляется при температуре от 1539°С, а сплав его с углеродом способен плавиться уже от 1147°С. Плавление сплава происходит в зонах доменных печей, где действуют высокие температуры, то есть внизу шахты. Образующийся жидкий сплав и есть чугун. При стекании вниз он, омывая раскаленные части кокса, еще больше науглероживается.

Науглероживание металла завершается ниже уровня шлаковой летки – в металлоприемнике. Здесь на соотношение углерода с металлом оказывает влияние содержание других компонентов. Итоговое наполнение углеродом при производстве серого чугуна, например, может зависеть от стойкости карбидов, которая в большой степени определяется содержащимися в чугуне примесями. Например, примесь марганца способствует науглероживанию металла, так как он входит в состав карбида, растворяющегося в чугуне. Аналогичное действие оказывают ванадий, хром, титан. Кремний с фосфором или сера препятствуют образованию карбидов. Из-за этого ферромарганец и зеркальные чугуны всегда содержат больше углерода, чем чугуны передельные, ферросилиций или полученные в литейном производстве чугуны.

В ходе плавления восстанавливается не только само железо, но и ряд различных элементов, находившихся в рудной массе. В составе шихтовых материалов в печи, помимо окислов железа, поступают еще окислы и отдельные химические элементы, такие как марганец, хром, ванадий, титан, свинец, медь, цинк, мышьяк и др. Они в полностью или частично восстановленном виде вместе с частицами серы попадают в чугун и влияют на его свойства в худшую или в лучшую сторону. В основах производства чугуна считается, что чаще всего ценными примесями служат кремний с марганцем, а вредоносными – сера с фосфором.

Наличие в чугуне серных компонентов можно уменьшить до оптимального предела путем внедоменного обессеривания. Если выдержать чугун с 2% марганца в ковше-чугуновозе или миксере, то некоторый объем серы в различных ее соединениях с марганцем перейдет из состава металла в шлак. Это возможно благодаря уменьшению растворяемости данного соединения в металлах от снижения температуры. Подобное обессеривание в ковше чугуна может достичь 60%. Кроме этого существуют еще методы внедоменного обессеривания чугунов. В производствах чугуна в мире довольно часто в этих целях используют обессеривающие присадки, такие как известь, кальцинированная сода или металлический магний.

Особенности процесса производства чугуна

В процессе плавления в горн с общей смесью стекает расплавленный шлак. Благодаря его плотности, меньшей, чем у чугуна, он всплывает поверх него. Это явление наблюдается в районе распара печи. Первоначальный шлак получается от сплавления находившихся в пустых породах руд, а также флюсах окислов. При стекании вниз, в процессе накапливания шлак значительно меняется по составу. Благодаря реакциям с компонентами не полностью прогоревшего кокса, расплавляющегося чугуна в нем получают восстановление из своих окислов марганец с железом, а кроме того растворяются соединения серы, зола и кокс.

Равномерность работы доменных печей, качественное производство отливок из чугуна с его видом зависят от таких свойств шлака, как плавкость, вязкость, текучесть, температура плавления, серопоглотительная способность. Данные качества шлака продиктованы его химическим наполнением, минералогическими свойствами исходных шихтовых компонентов. Химическое содержание шлака предопределяет итоговый состав чугуна, этим объясняется тот факт, что для производства различных чугунов (литейного, передельного и др.) обычно выбирают шлак с определенными свойствами. Расплавленные шлаки и получаемый чугун поочередно выпускаются в особые отверстия – шлаковую и чугунную летки, сначала шлак, потом чугун.

В век бурного развития металлургической промышленности и производства чугун играет ключевую роль. Давайте разберемся, что это за материал, как он появился, как производится, какими свойствами обладает, какие виды классификации чугуна существуют, и каким образом он применяется в различных областях промышленности.

Определение

Чугуном называется смесь 2,14 % углерода с железом, полученная при термическом нагревании в доменных печах до 1200 градусов Цельсия. С помощью шестого элемента таблицы Менделеева железо в форме сплава приобретает увеличенную твердость, теряя пластичность и ковкость, делая данный материал хрупким.

Помимо углерода, для получения особых параметров, в металлическую матрицу, добавляются такие элементы, как Si, Mg, P, S. Также широко применяются легирующие агенты – Cr, V, Ni, Al.

История

Технология изготовления чугуна пришла к нам из Китая, где «ходили» чугунные деньги еще в 10 веке нашей эры. Потомки монголов уже в 13 веке готовили котлы из этого сплава. На полях сражений в Столетней войне впервые применялись артиллерийские орудия и боеприпасы, отлитые из данного твердого раствора. В России его широкое применение в изготовлении оружия было налажено в 16 веке после появления доменной печи. В связи с этим, в 1701 году был построен Уральский чугунолитейный завод, который стал началом народного промысла, получившего название «Каслинское литье».

Начиная с 18 века Великобритания занимает пальму первенства по производству чугуна в мире. Благодаря новой технологии Уилкинсона, к середине 19 века в этой стране производилось половина всего мирового объема.

Технология изготовления не стояла на месте, что позволило Соединенным Штатам в конце 19 века вырваться вперед.

В то время из этого сплава начали изготавливать рельсы, водопроводные и канализационные трубы, камины, и такие сложные инженерно-строительные сооружения, как мосты.

Процесс производства чугуна

Получение чугуна проводят в доменных печах. Этот процесс является достаточно энергоёмким и затратным производством. В качестве сырья используют 4 основных группы руд:

Гематитовый железняк, состоящий из ангидридного оксида железа, держит 70% (Fe) и 30% (O);
Магнетитовый железняк, содержит 72,4% (Fe), и 27,6% (O);
Бурый железняк, содержит 59,8% элементарного железа;
Сидеритовый железняк, содержит 48,3% (Fe).

Технологический процесс проходит в несколько этапов

Сначала, в процессе подготовки, измельчают железную руду с содержанием оксидов железа (FeO и Fe2O3) не менее 40% от общей массы. Затем путем дробления, грохочения, усреднения, промывки, обогащения и обжига, избавляются от неметаллических примесей – S, P, As, и поднимают массовую долю основного металла в руде.

По окончанию, подготовительного этапа, загружают все компоненты в печь.

Доменная печь представляет собой непрерывно действующее металлургическое оборудование в виде шахты, массой 30 тысяч тонн. Доменная печь состоит из 5 элементов: верхней части в форме цилиндра – колошника, широкой конической части – шахты, широкой части – распары, зауженной части – заплечиков и нижней части – горна. Загрузка всех компонентов производится сверху через колошник, а готовый продукт и шлак раздельно выходят снизу из горна.

Одновременно с рудой в домну помещают коксующиеся угли, выполняющие функцию топлива. В процессе термического разложения углей образуются соединения углерода, участвующие в качестве восстановительного агента. Для ускорения процесса высвобождения металла из руды добавляется флюсы. Обычно это горные породы, содержащий оксиды кальция и магния.

После окончания этапа загрузки начинается процесс выплавки, когда загруженные компоненты превращаются в сплав, шлак и газ. Физико-химические реакции, протекающие при этом можно охарактеризовать как восстановительно-окислительные, так как происходит восстановление окислов железа и окисление восстановительного агента.

Процессы протекающие в печи

Процессы, протекающие в доменной печи можно описать следующими химическими уравнениями:

При нагревании кокса происходит выделение элементарного углерода, который с кислородом образует углекислый газ.

С + О2 = СО2 + выделение энергии

Fe2O3 + 3 CO = 2Fe + 3 CO2

После реакции восстановления, металл насыщается углеродом, а при достижении 1150-1200°С стекает уже в форме металлического компаунда в горн. Из остатков пустой руды и флюсов образуют отход - шлак, который непрерывно удаляется.

Параметры чугуна

Плотность - 7,2 г/см3. Температура плавления составляет 1200 °С. Хрупкость и малая пластичность сплава обусловлена следующими факторами:

Увеличение длины связи, между атомами Fe, из-за повышенного содержания углерода;
Неполное внедрение атомов углерода в структуру матрицы железа в связи с низкой, по сравнению со сталью, температурой плавления.

Именно по этим причинам, данный твердый металлический раствор нашел широкое применение в производстве деталей, обладающих высокой прочностью. Однако, он не подходит для продукции, подвергающейся нагрузкам, значения которых быстро изменяются во времени.

Классификация чугунов

Существуют несколько видов классификации чугунов.

По содержанию элементарного углерода делятся на:
доэвтектический (2,14-4,3 %);
эвтектический (4,3%);
заэвтектический (4,3-6,67%).
По видам углерода, и цвету излома:
Белый (С > 3%, в форме карбида). Его применение ограничено производством изделий, не подвергающихся большим нагрузкам, из-за значительной хрупкости. Но при добавлении легирующих присадок, содержащих хром, никель, ванадий, алюминий повышаются его эксплуатационные параметры;
Серый (С -2,5%, в форме перлита) обладает хорошей износостойкостью и понижает силу трения. Применяется при изготовлении деталей промышленного оборудования, подвергающихся циклическим нагрузкам. При добавлении специальных присадок, имеющих в составе Mo, Ni, Cr, B, Cb, Sb улучшается стойкость при использовании в агрессивных средах;
Половинчатый (С – 3,5-4,2%, в форме графита и карбида и наличие следовых количеств цементита и ледебурита). Такой вид нашел свое применение при производстве изделий, подвергающихся постоянному трению.
По физическим параметрам, согласно ГОСТ 1412-54 и 1215-59, различают марки чугуна:
Ковкий (КЧ), представляет собой его белую разновидность после специального обжига. При этом доля углерода находится на уровне 3,5%, и он представлен в форме Fe2O3 или зернистого перлита, с графитовыми включениями. В качестве присадок для повышения устойчивости к трению обычно добавляют Mg, Te, B. Следует отметить, данная марка никогда не подвергается ковке, в прямом смысле этого слова;
Высокопрочный (ВЧ), образуется путем вкрапления в металлическую решетку шарообразных включений углерода и введении в состав магния, кальция, селена, иттрия. Характеризуется улучшенными механическими, теплопроводными пластическими параметрами.
По специфическим свойствам:
Износостойкий;
Антифрикционный;
Коррозионностойкий;
Жаростойкий;
Немагнитный.
По шкале твердости Бринелля:
Мягкий (НВ менее 149);
Умеренной твердости (НВ 149-197);
Улучшенной твердости (НВ 197-269);
Твердый (НВ более 269).
По значению временного сопротивления при растяжении:
Обыкновенной прочности (менее 20 кгс/мм2);
Улучшенной прочности (20-38 кгс/мм2);
Максимальной прочности (более 38 кгс/мм2).
По магнитным характеристикам:
Ферромагнитный - обладающий магнитными свойствами, из-за высокого содержания в металлической матрице феррита и цементита;
Паромагнитный – обладающий малой магнитной проницаемостью, содержащий в своем составе присадки из хрома, меди и алюминия.

Маркировка

По Гостам, все существующие марки обозначаются 2 буквами и 2 числами, при этом числа отражают значения временного сопротивления (кгс/мм2) и относительного удлинения (%). К примеру, цифры в марке КЧ-30-6, показывают временное сопротивление - 30 кгс/мм2 и относительное удлинение - 6 %.

Путем введения в состав специальных добавок, модифицируют состав сплава. Тогда к названию марки прибавляется буква М.

Области использования

Применение различных марок чугуна зависит от металлургического компаунда и его эксплуатационных характеристик.

Белый вид используется в производстве нагревательных элементов и бытовой сантехники (ванн, раковин), а также является сырьем для получения ковких разновидностей твердых растворов.

Серый - входит в состав различных элементов двигателей для машиностроительной отрасли.

Ковкий – при изготовлении тормозных колодок и деталей для промышленного измельчительного оборудования. Кроме того, он имеет широкое применение в текстильной промышленности при отливке запасных частей сложной формы для оборудования. Применяется КЧ при изготовлении кухонной посуды, элементов интерьера, уличных фонарей, перил для лестниц.

Высокопрочный сорт применяется при производстве труб, фитингов для водоснабжения, канализации, нефтедобывающего производства. Кроме того, из него делают секционные радиаторы, эксплуатируемые в системах центрального отопления жилых домов и административных зданий.

Из ферромагнитного типа изготавливают электрощиты и другие составляющие электротехнического оборудования, а немагнитный его тип наоборот используется в качестве электроизолирующего материала.

В огромном количестве чугун используется как сырье на сталелитейных предприятиях.

По мнению профессора Мариенбаха, свое название чугун получил от китайского слова – «чжугун», что в переводе означает «литейщик».

Чугунная посуда издавна используется по всему миру и очень удобна для приготовления различных видов пищи.

Неотъемлемым атрибутом русских народных сказок является печь, в которой в чугунке – сосуде определенной формы и отлитой из данного сплава, герои варили главное блюдо – картошку в мундире.

Самые лучшие блины получаются на чугунной сковородке.

До появления электрических утюгов, хозяйки использовали тяжелые чугунные утюги, с идеально гладкой подошвой нагревая её до красна, над источником огня.

Следующим этапом, были угольные чугунные утюги по своей конструкции напоминающие маленькие печки. Для их разогрева внутрь помещали березовый уголь. Такой утюг даже имел трубу для получения необходимой тяги.

Известные нам с детства канализационные люки для смотровых колодцев имели круглую форму, отливались из чугуна и были впервые изготовлены сто пятьдесят лет назад.

Производство чугуна во всем мире в 2015 году составило более 898 млн. тонн, что на 3% меньше чем в 2008 году.

Заключение

Подробно рассмотрев те вопросы, которые были поставлены выше, можно заключить:

Чугун – это сплав железа с углеродом с добавлением специальных модификаторов;
Для его производства добываются различные типы руд, подвергающиеся предварительной подготовке и обогащению;
Выплавка происходит в доменной печи, которая непрерывно работает и представляет собой целый металлургический комплекс оборудования;
В зависимости от количества и форм растворенного углерода в металлической матрице, все сплавы делятся на различные виды и обладают различными свойствами;
Применение различных марок чугуна напрямую зависит от его физико-химических параметров полученного сплава;
Несмотря на наличие новых типов материалов, кухонная чугунная посуда до сих пор пользуется спросом у многих домохозяек и поваров;
Старинные угольные чугунные утюги представляли собой маленькую печку и топились углем, что делало процесс глажки очень утомительным и пожароопасным делом;
Производство чугуна достаточно энергоёмкое и финансово затратное дело, поэтому в настоящее время его объем неизменно сокращается во всем мире, так как на смену приходят другие современные, износостойкие и дешевые в изготовлении композиционные материалы.

Владельцы патента RU 2340272:

Группа изобретений относится к кухонной чугунной посуде и способу ее изготовления. Чугунная посуда выполнена в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 . Способ изготовления чугунной посуды включает литье серого чугуна, удаление литников и задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 путем ее нагрева и погружения в масло. При литье серого чугуна в состав шихты вводят кремний в количестве не менее 4,1% пропорционально массе чугунной посуды. После шлифования выполняют, по меньшей мере два раза, графитизирующий отжиг отливки при температуре 680÷800°С в течение 0,5÷1,0 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости. Технический результат заключается в обеспечении стабильности свойств материала, геометрических параметров и формы посуды, а также в повышении прочности сцепления оксидной пленки с металлом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Группа изобретений относится к кухонной чугунной посуде для варки, печения и жарения пищевых продуктов, а также к способам ее изготовления.

Из уровня техники известна чугунная посуда, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие в виде слоя эмали /ГОСТ 24303-80. Посуда хозяйственная чугунная эмалированная. Общие технические требования, аналог/.

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 такой чугунной посуды и способа изготовления этой чугунной посуды 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 легко отделяемый 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 известна чугунная посуда, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой нанесено защитное покрытие в виде слоя консервационной смазки, состоящей из 50% парафина и 50% медицинского вазелина. РСТ УССР 114-88. Посуда чугунная черная. Общие технические условия, п.п.1.2., 2.2.2., 2.3.1., 2.5.1., аналог/.

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 УРСР 114-88. Посуда чугунная черная. Общие технические условия, п.2.5.1., аналог/.

Недостатками такой чугунной посуды и способа изготовления этой чугунной посуды являются низкая эффективность противокоррозионной стойкости защитного покрытия, выполненного в виде нанесенной 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 известна наиболее близкая по назначению и количеству общих признаков чугунная посуда, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 /UA 56079 А (СОНКИН А.Л.), 15.04.2003, наиболее близкий аналог-прототип/.

Отливка изготовлена из серого чугуна, содержащего кремний в количестве 2,5-4,0%.

Из уровня техники также известен наиболее близкий по назначению и количеству общих признаков 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 Fe 3 O 4 путем ее нагрева и погружения в масло /UA 56079 А (СОНКИН А.Л.), 15.04.2003, наиболее близкий аналог-прототип/.

При литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки в состав шихты вводят кремний в количестве 2,5-4,0%.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 ее нагрев ведут до температуры 830-900°С.

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

Объясняется это тем, что в состав шихты входит кремний в недостаточном количестве (2,5-4,0%).

В результате низкое содержание кремния в сером чугуне не позволяет обеспечить его более стабильное содержание и снижает активность углерода, что приводит к высокой степени окисления чугуна и оказывает большое влияние на состав оксидной пленки (оксида железа Fe 3 O 4) на поверхности отливки.

Это не позволяет добиться высокой прочности сцепления оксидной пленки с металлом и 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.

В результате, геометрические параметры и форма отливки нарушаются, а высокое качество получаемой этим способом чугунной посуды не достигается, что снижает ее эксплуатационные свойства.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является в чугунной посуде и способе изготовления чугунной посуды путем изготовления отливки из серого чугуна с повышенным содержанием кремния обеспечить более стабильное его содержание для повышения активности углерода и его полного превращения в графит при тепловой обработке отливки в оптимальных режимах.

Технический результат, который достигается при решении поставленной технической задачи, заключается в обеспечении стабильности свойств материала, геометрических параметров и формы посуды, а также в повышении прочности сцепления оксидной пленки с металлом, что повышает коррозионную стойкость к органическим кислотам покрытия, срок службы, качество и эксплуатационные свойства чугунной посуды.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в чугунной посуде, выполненной в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 О 4 , согласно изобретению, отливка изготовлена из серого чугуна, содержащего кремний в количестве не менее 4,1%.

Повышенное содержание кремния (не менее 4,1%) в сером чугуне приводит к более стабильному его содержанию, за счет чего повышается активность углерода в процессе изготовления чугунной посуды и достигается возможность его полного превращения в графит при тепловой обработке отливки в оптимальных режимах нагрева.

Это обеспечивает получение стабильных свойств материала посуды и плотной с высокими защитными свойствами оксидной пленки покрытия.

Поставленная техническая задача решается, а технический результат достигается также тем, что в способе изготовления чугунной посуды, включающем литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников и задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 путем ее нагрева и погружения в масло, согласно изобретению, при литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки в состав шихты вводят кремний в количестве не менее 4,1%, а после шлифования выполняют, по меньшей мере, два раза, графитизирующий отжиг отливки при температуре 680-800°С в течение 0,5-1,0 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

Введение в состав шихты кремния в повышенном количестве (не менее 4,1%) приводит к более стабильному его содержанию в чугуне, за счет чего повышается активность углерода в процессе изготовления чугунной посуды и достигается возможность его полного превращения в графит при тепловой обработке отливки в предложенных оптимальных режимах нагрева.

А многостадийный отжиг отливки после шлифования и перед пескоструйной обработкой при температуре 680-800°С в течение 0,5-1,0 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости в конечном итоге обеспечивает получение стабильных свойств материала посуды и плотной оксидной пленки с высокими защитными свойствами при формировании защитного покрытия, что улучшает эксплуатационные свойства чугунной посуды.

Выбранный температурный режим графитизирующего отжига 680-800°С отливки определен опытным путем и является оптимальным для получения наилучших условий для полной графитизации углерода, стабилизации свойств материала отливки, геометрических параметров и формы посуды, а также повышения прочности сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия.

Опытным путем установлено, что выбор температуры графитизирующего отжига отливки меньше 680°С не целесообразен, так как в этом случае процесс графитизации углерода замедляется, в результате чего не достигается стабилизация свойств материала отливки и снижается прочность сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия.

Опытным путем также установлено, что выбор температуры графитизирующего отжига отливки больше 800°С также не целесообразен, так как в этом случае чугун чрезмерно нагревается, становится пластичным и «плывет», искажая первоначальную форму отливки, в результате чего снижается 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 графитизирующего отжига, что является дополнительным техническим результатом.

Способ изготовления чугунной посуды имеет и другие отличия, которые используются в отдельных случаях его выполнения для повышения технического результата.

Так, в способе изготовления чугунной посуды, согласно изобретению, при формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 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 коррозионной стойкости, стабилизации проектных геометрических параметров и формы, срока службы и качества чугунной посуды, изготавливаемой этим способом.

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 также снижаются коррозионная стойкость защитного покрытия, а также срок службы и качество чугунной посуды.

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

Таким образом, за счет изготовления отливки из серого чугуна с повышенным содержанием кремния обеспечивается более стабильное его содержание для повышения активности углерода и его полное превращение в графит при тепловой обработке отливки в предложенных оптимальных режимах нагрева.

Это позволяет обеспечить стабильность свойств материала, геометрических параметров и формы посуды, а также повысить прочность сцепления оксидной пленки с металлом, что повышает коррозионную стойкость к органическим кислотам покрытия, срок службы, качество и эксплуатационные свойства чугунной посуды.

Из уровня техники заявитель не выявил решения, совпадающие с совокупностью общих и отличительных существенных признаков усовершенствованной чугунной посуды и усовершенствованного способа изготовления чугунной посуды, на основании чего можно сделать вывод, что заявляемые технические решения этой группы изобретений не являются частью уровня техники и соответствуют критерию изобретения «новизна».

Из уровня техники заявитель также не выявил решения, совпадающие с отличительными существенными признаками усовершенствованной чугунной посуды и усовершенствованного способа изготовления чугунной посуды.

На основании этого можно сделать вывод, что заявляемые технические решения этой группы изобретений для специалиста не является очевидными, то есть не выплывают из уровня техники и соответствуют критерию изобретения «изобретательский уровень».

В примере конкретного выполнения заявляемая чугунная посуда выполнена в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 .

Отливка изготовлена из серого чугуна, содержащего кремний в количестве не менее 4,1%.

Углерод в чугуне находится в виде графита.

Металлической основой чугуна является феррит.

В примере конкретного выполнения заявляемый способ изготовления такой 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.

Кремний в состав шихты вводят в количестве не менее 4,1%.

Количество кремния выбирают пропорционально массе чугунной посуды.

Для чугунной посуды малой массы, например сковороды блинницы, кремний вводят в количестве, близком к 4,1%.

Чем больше масса чугунной посуды, тем в большем количестве вводят в шихту кремний для улучшения заполнения литейной формы расплавом чугуна.

Например, для кастрюли кремний вводится в количестве, близком к 7,0%.

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):

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 шлифования выполняют, по меньшей мере, два раза, графитизирующий отжиг отливки при температуре 680-800°С в течение 0,5-1,0 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

Такой температурный режим графитизирующего отжига 680-800°С отливки является оптимальным для получения наилучших условий для полной графитизации углерода, стабилизации свойств материала отливки, геометрических параметров и формы посуды, а также повышения прочности сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 .

При температуре графитизирующего отжига отливки меньше 680°С процесс графитизации углерода замедляется, в результате чего не достигается стабилизация свойств материала отливки и снижается прочность сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 .

При температуре графитизирующего отжига отливки больше 800°С процесс также не целесообразен, так как в этом случае чугун чрезмерно нагревается, становится пластичным и «плывет», искажая первоначальную форму отливки, в результате чего снижается качество чугунной посуды.

После этого выполняют пескоструйную обработку поверхности на пескоструйной установке и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 путем ее нагрева в нагревательном устройстве и погружения в масло.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 О 4 ее нагрев ведут до температуры 680-800°С.

Такой температурный режим нагрева 680-800°С чугуна отливки является оптимальным для получения наилучшего соотношения 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.

Изготавливалась чугунная посуда - сковорода блинница, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 О 4 .

Отливка изготавливалась из серого чугуна, содержащего кремний в количестве 4,0%.

После шлифования выполняли один раз графитизирующий отжиг отливки при температуре 670°С в течение 0,4 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 ее нагрев вели до температуры 670°С и погружали в масло.

При такой температуре одноразового графитизирующего отжига отливки в течение 0,4 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости процесс графитизации углерода замедлялся, в результате чего не достигалась стабилизация свойств материала отливки и снижалась прочность сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 .

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

Изготавливалась чугунная посуда - сковорода блинница с небольшой массой, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 .

Отливка изготавливалась из серого чугуна, содержащего кремний в количестве 4,1%.

Способ изготовления такой чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

После шлифования выполняли два раза графитизирующий отжиг отливки при температуре 680°С в течение 0,5 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 ее нагрев вели до температуры 680°С и погружали в масло.

При такой температуре двухразового графитизирующего отжига отливки в течение 0,5 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости процесс графитизации углерода активизировался, в результате чего достигалась стабилизация свойств материала отливки и повышалась прочность сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 .

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

Прочность защитного покрытия, а также качество и эксплуатационные свойства чугунной посуды, полученной этим способом, удовлетворительные.

Изготавливалась чугунная посуда - сковорода сотейник со средней массой, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 .

Отливка изготавливалась из серого чугуна, содержащего кремний в количестве 5,5%.

Способ изготовления такой чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

После шлифования выполняли два раза графитизирующий отжиг отливки при температуре 740°С в течение 0,75 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 ее нагрев вели до температуры 740°С и погружали в масло.

При такой температуре двухразового графитизирующего отжига отливки в течение 0,75 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости процесс графитизации углерода еще более активизировался.

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

Способ изготовления такой чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

После шлифования выполняли три раза графитизирующий отжиг отливки при температуре 800°С в течение 1,0 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

При такой температуре трехразового графитизирующего отжига отливки в течение 1,0 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости процесс графитизации углерода еще более активизировался.

В результате этого достигалась полная стабилизация свойств материала отливки и повышалась прочность сцепления оксидной пленки с металлом при формировании защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 .

Прочность защитного покрытия, а также качество и эксплуатационные свойства чугунной посуды, полученной этим способом, хорошие.

Изготавливалась чугунная посуда - кастрюля со средней массой, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 .

Отливка изготавливалась из серого чугуна, содержащего кремний в количестве 7,0%.

Способ изготовления такой чугунной посуды включал все операции заявляемого способа.

После шлифования выполняли три раза графитизирующий отжиг отливки при температуре 810°С в течение 1,1 часа с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

При таком режиме графитизирующего отжига 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.

При формировании на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 O 4 ее нагрев вели до температуры 800°С и погружали в масло.

При таком режиме нагрева и погружения в масло происходили те же процессы, которые были характерны при графитизирующем отжиге отливки.

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

Прочность защитного покрытия, а также качество и эксплуатационные свойства чугунной посуды, полученной этим способом, неудовлетворительные.

Примеры 2, 3, 4 свидетельствуют о том, что повышенное содержание кремния (не менее 4,1%) в чугуне, а также заявленные режимы графитизирущего отжига и нагрева отливки являются оптимальными для обеспечения стабилизации свойств материала, геометрических параметров и формы посуды.

Это позволяет повысить прочность сцепления оксидной пленки с металлом, коррозионную стойкость к органическим кислотам, срок службы, качество и эксплуатационные свойства чугунной посуды.

Примеры 1, 5 свидетельствуют о том, что пониженное содержание кремния (менее 4,1%), а также выполнение графитизирущего отжига и нагрева отливки за пределами заявленных режимов не целесообразно, так как при этом не обеспечивается стабилизация свойств материала, искажаются геометрические параметры и форма посуды.

Это приводит к снижению прочности сцепления оксидной пленки с металлом, коррозионной стойкости к органическим кислотам, срока службы, качества и эксплуатационных свойств чугунной посуды.

Предлагаемые чугунная посуда и способ изготовления чугунной посуды могут быть многократно реализованы промышленным способом на любом предприятии по отливке хозяйственной чугунной посуды с применением стандартного оборудования и традиционных материалов, что свидетельствует о том, что заявляемые технические решения этой группы изобретений соответствуют критерию изобретения «промышленная применимость».

1. Чугунная посуда, выполненная в виде чашеобразной отливки, изготовленной из серого чугуна, на поверхности которой сформировано защитное покрытие из оксида железа Fe 3 O 4 , отличающаяся тем, что отливка изготовлена из серого чугуна, содержащего кремний в количестве не менее 4,1% пропорционально массе чугунной посуды.

2. Способ изготовления чугунной посуды, включающий литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки, удаление литников и задиров, обдирку, шлифование, пескоструйную обработку отливки и формирование на отливке защитного покрытия из оксида железа Fe 3 О 4 путем ее нагрева и погружения в масло, отличающийся тем, что при литье серого чугуна в литейную форму для получения чашеобразной отливки в состав шихты вводят кремний в количестве не менее 4,1% пропорционально массе чугунной посуды, а после шлифования выполняют, по меньшей мере, два раза, графитизирующий отжиг отливки при температуре 680÷800°С в течение 0,5÷1,0 ч с последующим охлаждением на воздухе до достижения серого цвета побежалости.

Чугунная посуда и способ изготовления чугунной посуды

С ложившаяся в последние месяцы ситуация на рынке заставляет многие компании пересматривать текущие цели развития, переходя в режим экономии, который поможет с минимальными потерями пережить сокращение покупательского спроса. Тем не менее, и в сегодняшнее непростое время на рынке посуды есть игроки, которые вкладывают силы и средства в расширение бизнеса, освоение новых технологий, расширение своей клиентской базы. Один из таких примеров – компания «Биол» , которая на минувшей выставке не только заявила о своих амбициях стать лидирующим игроком на новом для себя рынке чугунной посуды, но и подкрепила их убедительными аргументами, представив широкий ассортимент посуды из чугуна, привлекательные цены и выйдя на существенные для этого сегмента рынка объемы производства. О производстве и продвижении чугунной посуды в эксклюзивном интервью нашему сайту, которое состоялось на прошедшей в Москве выставке HouseHold Expo, рассказал директор компании «Биол» Олег Дунаев.

- На прошлых двух выставках HouseHold Expo чугунная посуда была уже представлена на ваших стендах, но занимала скромное место. Судя по стенду этого года, за год в производстве чугуна вы продвинулись довольно далеко?

- Да, в последний год с момента прошлой выставки HouseHold Expo мы сконцентрировали наши усилия главным образом именно на производстве чугунной посуды и добились определенных успехов. Сегодня мы практически полностью отладили литейное производство чугунной посуды и создали практически полную ассортиментную линейку, с которой будем работать в ближайшие годы. Теперь мы готовим следующие шаги – нанесение на чугунную посуду разных покрытий. Планируется, что это будут как классические эмалевые покрытия, так и антипригарные покрытия. Сейчас мы довольно плотно общаемся по этой теме с нашими партнерами – компаниями Weilburger Coatings и Ferro и надеемся к следующему году представить уже чугунную посуду с разными вариантами покрытий.

- Как известно, есть разные технологии производства чугунной посуды. Какие из них использует компания «Биол»?

Наша чугунная посуда производится методом литья в кокиль. В отличии от распространенной технологии литья в песочные формы, литье в кокиль позволяет получать изделия с более качественной поверхностью с мимимальным количеством дефектов и низкой пористостью.

В том, как используется чугунная и литая алюминиевая посуда, есть много общего. Здесь первостепенное значение имеет толщина дна и стенок, на стоимость влияет качество фурнитуры и упаковки. Наша посуда изначально делалась с прицелом на то, что дальше мы будем делать ее с разными покрытиями, и при выборе технологий и используемых компонентов учитывался весь наш долгий опыт производства литой антипригарной алюминиевой посуды. Например, мы разработали специальные съемные ручки для чугуна, которые, с одной стороны качественны и красивы, а с другой – надежны и будут хорошо вписываться в различные производственные цепочки.

Как только у нас подойдет оборудования для покрытия чугунной посуды, мы сможем экспериментировать со всеми имеющимися у нас формами. Это даст нам гибкость и возможность производить нужные изделия в нужны объемах с тем или иным покрытием, или же без покрытия, как захочет клиент.

Если говорить об исходном сырье, то мы производим свою посуду из литейного чугуна (есть чугун передельный и литейный) шести марок Л1, Л2, Л3, Л4, Л5, Л6. Все они подходят для изготовления посуды и соответствуют гигиеническим требованиям.

- Какой ассортимент чугунной посуды «Биол» вы предлагаете сегодня покупателям?

Мы сейчас готовы предложить более 30-разных позиций. Это и сковороды двух серий «Классик» и «Оптима» со съемными ручками самых популярных диаметров от 22 до 26см, жаровни, кастрюли с чугунными и стеклянными крышками, казаны. Есть в ассортименте и уникальные изделия, например, сковорода-гриль с прессом. Можно сказать, что ассортимент у нас сформирован процентов на девяносто. В планах еще есть расширение линейки азиатских казанов изделиями больших размеров (до 100 литров), которые пользуются хорошим спросом.

- Тяжело ли продвигать чугунную посуду?

В самом начале запуска нашей программы по выпуску чугунной посуды нам приходилось прилагать определенные усилия, так как продукт был новый, а ассортимент узкий. Теперь главная проблема – это увеличение объемом производства. На сегодняшний день мы продаем все, что можем делать, при этом определенная часть спроса остается неудовлетворенной. Если говорить о текущих объемах, то сегодня мы производим порядка 120 тонн чугунной посуды в месяц и в ближайшем будущем ставим для себя задачу этот показатель существенно нарастить.

- Ваша чугунная посуда очень напоминает вашу литую посуду из алюминия. Это было сделано намеренно?

При дизайне форм мы исходили из того, чтобы бренд должен подтверждать свою аутентичность. Поэтому внешний вид сковород из литого алюминия и чугуна у нас очень схож. Кроме того, это обусловлено и техническими особенностями. Так, мы используем для нашей посуды крышки из жаростойкого стекла чешского завода Kavalier, соответственно формы сковород и кастрюль должны подходить под эти крышки.

Мы давно работаем с литой алюминиевой посудой и очень хорошо знаем, какие формы и какие диаметры пользуются наибольшим спросом у покупателей. Поэтому формирование ассортимента чугунной посуды не вызвало у нас больших проблем и поисков – мы делаем ставку на те позиции, которые точно будут хорошо продаваться.

- Чугунная посуда сегодня представлена на рынке в самых разных сегментах – от эконом- до премиум-. На какого покупателя рассчитана ваша посуда и с кем вы будете конкурировать?

Стремимся к тому, чтобы наш чугун был доступным и по цене стоял рядом с китайским. Это необходимо, чтобы уверенно чувствовать себя на рынке. Поставки чугуна из КНР обычно идут волнами – то все его привезли, а бывают моменты, когда его ни у кого нет, и все начинают волноваться и думать о том, чтобы его привезти. Поэтому наша задача в том, чтобы чугунная посуда «Биол» был конкурентоспособна с китайской. Естественно, из Китая можно привезти чугун очень плохого качества, который будет дешевле нашего, но при сопоставимом качестве мы должны попадать в эту цену.

В последнее время на рынке появился еще и так называемый «облегченный чугун». Планируете ли и вы развиваться в этом направлении?

Правильнее называть такой чугун тонкостенным, потому как его удельный не отличается от удельного веса обычного чугуна. Для получения чугунной посуды с тонкими стенками необходимо использовать немного другую технологию с использованием пресса. Мы брали для тестов тонкостенную чугунную посуду и испытывали ее в лаборатории. Так называемый «облегченный чугун» по своим функциональным свойствам оказывается близким к углеродистой стали. Но с точки зрения стоимости и технологий производства рациональнее сразу делать сковороды из углеродистой стали, а не заниматься дорогой технологией истончения чугуна, ухудшая его потребительские свойства, так как все достоинства чугуна – именно в толстом дне и стенках, высокой теплоемкости и медленном прогреве.

Такая ситуация характера и в отношении алюминиевой посуды. Можно сильно уменьшить толщину, например, нашей литой алюминиевой посуды, сделав ее такой же тонкой, как и штамповка. Но сразу же теряются все преимущества литой посуды, притом, что по цене такая посуда будет дороже штамповки. Этот же принцип действует и в обратном направлении. Если взять лист алюминия большой толщины, скажем, 4мм, и сделать из него сковородку, то при сопоставимых свойствах по теплораспределению, отсутствию перегрева, антидеформационным свойствам такая посуда будет близка к литой, но по стоимости получится дороже.

Технологии пока сами определяют грани, за которые выходить нет особых причин. Поэтому мы пока не видим рациональных причин в увлечении тонкостенным чугуном. В погоне за модой можно делать какие-то продукты, но это, как правило, влечет за собой массу сложностей, так как потребители получают посуду, которой неудобно пользоваться.

- Где сегодня можно приобрести чугунную посуду «Биол»?

Все наши главные российские партнеры уже работают с чугунной посудой. Также чугун есть на складе нашего российского представительства в Белгороде – «Юго-Западной торговой компании». Для украинских покупателей есть возможность приобретения любых партий выпускаемой нами продукции через фирменный интернет-магазин.

Ну и последний вопрос - страдают ли покупатели продукции «Биол» из-за событий в Украине? Идут ли поставки товара?

Да, сейчас поставки идут. У нас были небольшие проблемы летом, связанные с ужесточением прохождения товара через границу, но мы их решили и сегодня товар поступает нашим покупателя в России по графику. Единственное, политическая обстановка, которая сложилась вокруг Украины, вызывает тревогу и чувство неопределенности. Но пока мы работаем, как и работали.

ЛМЗ «ЛИТТЕХ» производит и предлагает приобрести чугунную посуду с доставкой по всей России. На сайте представлены сковороды (в том числе гриль, с прессом и винтом), утятницы, варенницы, пельменницы, скалки и др. Принимаем оптовые заказы.

При производстве посуды из чугуна не применяются химические соединения. Во время нагревания поверхность не выделяет токсичные вещества, поэтому изделия являются экологически безопасными. Продукция подходит для использования на плите, в духовом шкафу, на мангале, в печи (если нет деревянных ручек).

Чугун обладает высокой теплоемкостью, отчего возможно приготовление на минимальном огне. Термостойкую посуду можно нагревать до высоких температур, не беспокоясь о перекаливании и деформации. Стенки и дно прогреваются равномерно, поэтому изделия подходят для жарки, тушения, варки блюд.

Любители поджаристой корочки оценят сковороды-гриль с прессом. На них стейки мяса и рыбы, птица, овощи получатся румяными и особенно аппетитными.

При регулярной эксплуатации поверхность постепенно пропитывается маслом, отчего приобретает естественные антипригарные свойства. Срок службы чугунной посуды российского производства измеряется десятками лет.

Производство посуды из чугуна

При изготовлении такой посуды применяют сплав углерода и железа с добавлением фосфора и кремния, который расплавляют в доменных печах. Разогретую до 1200 С массу заливают в формы. После остывания заготовки раскалываются. В результате посуда получается цельной, без швов, что способствует равномерному прогреву изделия при эксплуатации. Такое свойство важно для блюд, требующих продолжительного томления (плов). Остывшую заготовку зачищают и при необходимости оснащают дополнительными элементами (ручки, дужки и т. п.).

Как ухаживать за чугунной посудой?

Чтобы посуда прослужила вам не один десяток лет, соблюдайте указанные ниже рекомендации.

Перед первым использованием: промойте изделие в горячей воде губкой с моющим средством и вытрите насухо; обработайте поверхность маслом и жиром; разогрейте духовку до максимальной температуры, поставьте посуду на противень и закройте дверцу и прокаливайте 20-30 минут; промойте в чистой теплой воде без моющих средств, можете использовать жидкое мыло, и вытрите насухо. В процессе эксплуатации мыть изделия следует вручную с применением моющих средств и мягкой губки. Для очистки сильных загрязнений подойдет пищевая сода. Нельзя пользоваться грубыми и металлическими щетками, абразивными средствами, поскольку они убирают масляный слой и повреждает поверхность. Насухо вытирайте посуду. Мытье в посудомоечной машине не допустимо. Так вы избежите появления ржавчины.
При хранении обрабатывайте внутреннюю поверхность растительным маслом. Перед использованием обязательно нужно хорошо прогреть посуду.
Для восстановления масляного «антипригарного» слоя смажьте сухую поверхность растительным маслом и прокалите изделие в духовке при температуре 200 С в течение 30-40 мин.

Бизнес-идею по производству деревянной посуды легко организовать в домашних условиях. Но чтобы развить из нее прибыльный бизнес с короткими сроками окупаемости следует увеличить производительность и снизить расходы. Такого эффекта, возможно, добиться только со специальным оборудованием. В данной бизнес-идее рассматривается быстрое производство посуды из дерева с полусферической формой.

Недорогой токарный деревообрабатывающий станок позволяет производить деревянную посуду по целому комплекту из одной заготовки. Уникальный принцип работы станка экономит расходные материалы и в разы сокращает время на производство деревянных мисок, тарелок, чаш и др.

Деревянная посуда обладает большим количеством преимуществ, что делает ее привлекательной для потребителя. Ей найдется место на каждой кухне.

Преимущества в деревянной посуде

Деревянная посуда пользуется спросом благодаря своим незаменимым преимуществам:

Позволяет сохранять еду горячей, длительнее время. При этом не обжигает руки при подаче горячих блюд.
Улучшает вкус пищи.
Обладает тонизирующими бактерицидными свойствами.
Абсолютно эколокична.
Не бьется, прочная и долговечная.
Можно использовать для разогрева в микроволновой печи (только для СВЧ на время не более 20 минут, иначе рассохнется, а для гриля – нельзя! ).
Уход за деревянной посудой не требует больших затрат. Если со временем дерево потемнело его можно протереть перекисью водорода, чтобы вернуть первозданный вид (после чего обязательно выполоскать).

Розничные цены на деревянную посуду зависят от сложности изделия, размера и вида древесины. Сравнительные цены на посуду из соснового дерева:

Наименование	Диаметр	Высота	Цена
Миска деревянная	22см	9см	5,40$
Миска деревянная	21,5см	8см	5,15$
Миска деревянная	20см	7см	4,50$
Мисочка из дерева	19см	6см	3,80$
Мисочка из дерева	17,5см	5см	3,10$

При использовании специального токарного деревообрабатывающего станка на производство одной миски средних размеров уходит менее 20-ти минут вместе с шлифовальной обработкой и полировкой. Продавать деревянную посуду можно через интернет магазин, на ярмарках и рынках или знакомым. В зависимости от объемов домашнего производства.

Уникальное оборудование для изготовления деревянной посуды

От деревообрабатывающего оборудования для производства посуды из дерева зависит:

качество готовых изделий;
производительность домашнего производства;
рентабельность бизнеса.

Для экономного производства деревянных мисок, которые пользуются хорошим спросом, нужен специальный станок. Его особенность заключается в уникальном принципе действия.

База ни чем не отличается от стандартного токарного деревообрабатывающего станка. Преимущество заключается в специальных дугообразных резцах, которые закреплены на шарнирах и модернизированы подачей зажатого воздуха. В местах шарнирного соединения находятся регулировочные винты, которые позволяют настроить точное перемещение резцов по требуемой траектории. Сопло подачи сжатого воздуха нацелено в место работы резцов, что позволяет не только удалять стружку из вырезанных каналов, но и охлаждать сам резец для его качественной работы. Преимущество принципа работы такого устройства наглядно отображается в процессе обработки заготовок.

Принцип работы уникального деревообрабатывающего станка

Перед началом работы следует настроить радиус перемещения дугообразного резца вокруг своей оси. Регулировочными винтами задаем дугу очертания траектории перемещения резца. Фактически мы устанавливаем форму нашей будущей миски.

Далее следует прочно закрепить заготовку в патроне токарного станка и наполнить ресивер компрессора сжатым воздухом. После чего включить станок для вращения заготовки. Подводим конец дугообразного резца к заготовке, медленно перемещая его вокруг своей оси на шарнире. В момент соприкосновения резца с заготовкой включаем подачу сжатого воздуха.

Далее резец проходит радиус по траектории в нутрии заготовки. Таким образом, формируется сферическое дно первой деревянной миски с ее внешней стороны. В процессе углубления резца образуется глубокий внутренний катал, из которого постоянно удаляется стружка благодаря сжатому воздуху. Резец в это время не перегревается и плавно вырезает формы изделия.

В следующий этап следует перевести резец в начальное положение и отступить требуемое расстояние для формирования толщины стенки миски. Уже на втором этапе, резцом одновременно вырезается для первой миски внутреннею сферическую поверхность дна, а для второй – внешнею. После выточки готовая посуда шлифуется и полируется.

Инновации делают бизнес быстроокупаемым

Этот уникальный принцип обработки дерева позволяет существенно:

Экономить расход древесины на изготовление мисок.
Увеличить производительность производства.
Легко создавать в деревянной посуде сложные и сферо-образные формы.
Получать широкий ассортимент посуды полусферической формы.
Быстро изготавливать комплекты мисок с уже подходящими формами для вложения матрешкой (одну в другую).

Дугообразным резцом можно вырезать самые разные формы, (как показано на рисунке). Для этого предусмотрены настройки траекторий перемещения резцов. Или можно заменить сам резец на другой с иной формой дуги. В зависимости от того, какую необходимо вырезать форму деревянных:

мисок;
тарелок;
казанов;
плошек.

Все эти виды посуды на данном станке можно изготавливать целыми комплектами от 2-5 шт. в одном (в зависимости от формы).

Это прекрасное оборудование для быстрого создания бизнеса в домашних условиях без больших вложений. Некоторые умельцы могут даже попытаться сделать такой станок своими руками. Принцип действия его прост и понятен. А на изготовление такого станка не потребуется больших вложений. Производимые деревянные изделия на нем будут продаваться и конечно пригодятся для личного использования.