一种恒温材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种恒温材料的制备方法，其步骤包括称不锈钢、取石墨烯、制碳粉、稀土元素和金属，通过混合、高温冶炼和结晶得出恒温材料；由于本恒温材料的主要成分由石墨烯、碳粉、稀土元素和少量常用金属元素组成，相比不锈钢厨具材料，此恒温材料不会释放重金属元素，不存在重金属超标问题，更加绿色环保，对健康饮食更有保障；本发明专利技术在不需要增加其他辅助装置，可以通过本材料自身所带有的最新功能来实现温度控制，尤其是在不粘锅和无烟锅领域的应用优势更为突出，无论是在材料新能，产品结构性能，效果推广，还是在产品生产成本上等方面都有也都有很大的优势，在厨具或小家电行业对温度有要求的领域均有着很大的使用意义。

【技术实现步骤摘要】
一种恒温材料的制备方法
本专利技术涉及恒温材料
，具体而言，涉及一种恒温材料的制备方法。
技术介绍
目前在厨具行业和小家电行业经常使用不锈钢、铝、铁等常规金属材料，由于经常参与实物接触，不锈钢材料得到更广泛的应用，主要是基于不锈钢材料具有①不锈钢表面薄而致密的富铬氧化膜，具有良好的耐腐蚀性、不锈钢具有耐腐蚀、增强强度、钢材变形不易破裂和环保性能，不易锈蚀，且具有良好的延展性和韧性。适用于恶劣环境(湿、酸碱等户内外环境)下使用，②不锈钢可以在温度下长期安全工作，无论是高温还是低温，都不会析出有害物质，材料性能相当稳定，③不锈钢材料安全无毒，无腐蚀和渗出物，无异味或混浊问题，安全性较高，④具有一定的导热性，因此不锈钢材料在厨具和小家电行业得到广泛的应用。但是不锈钢、铝、铁材料等等材料在厨具和小家电行业的应用上也有其局限性，体现如下：①由于不锈钢、铝、铁等常规金属材料，由于材料本身所持有的特性，在加热过程中材料的温度一直是处于上升的状态，在几分钟内可达到几百摄氏度，而一般的烹饪需求温度只需要100℃～200℃即可；另外，不锈钢、铝、铁等常规金属材料，材料本身不会持有不沾性，在厨具和小家电行业经常使用不沾涂料来解决产品的不沾问题，然而不沾涂料合适的使用温度是260℃以下，当温度超过260℃后，涂料会处于不稳定状态，在高温时会释放有害物质，因此使用不锈钢、铝、铁等常规金属材料的不粘锅，防干烧功能还没有得到很好的改善，主要是锅具材料不具备恒温要求，没有控制在合适的温度范围内所致。与此同时，目前市场上还没有一种比较适合用于不沾锅的理想材料。因此，需要开发或者改进一种新型的恒温材料来解决上述的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种恒温材料的制备方法以解决所述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：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。优选的是，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。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。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。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。优选的是，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。优选的是，步骤六中，将装有石墨烯片水溶液的恒温油浴锅升温到85～98℃，在恒温后量取碳粉水混合熔液于恒压漏斗中滴入溶液中，控制的滴加速度为0.5～5滴/秒，滴加完后恒温1～4小时，在滴加碳粉水混合熔液和恒温过程中控制搅拌速度为100～400rpm，搅拌时选用磁力搅拌或者机械搅拌。优选的是，步骤六中，石墨烯片水溶液和碳粉水混合熔液的混合熔液经过抽滤、3次水洗涤2次乙醇洗涤后在真空干燥箱中60℃，24小时干燥得到恒温材料粉体。本专利技术所取得的有益效果是：1.本材料当温度上升到所要求的最高值后并且一直处于稳定的范围内，主要应用于提升厨具和小家电行业产品的防干烧功能和无油烟功能。2.本材料的最高温度范围可在60℃～250℃区间内进行材料冶炼设定以满足不同产品的不同温度要求。3.本材料的主要成分是由石墨烯、碳粉、稀土元素和少量常用金属元素组成，相比不锈钢厨具材料，此新型恒温材料不会释放重金属元素，不存在重金属超标问题，更加绿色环保，对健康饮食更有保障。4.本材料的导电性、导热性、热性能等也十分优良，能源消耗低。5.不需要增加其他辅助装置，可以通过本材料自身的特性来实现温度控制，尤其是在不粘锅和无烟锅领域的应用优势更为突出。附图说明从以下结合附图的描述可以进一步理解本专利技术。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。图1是本专利技术实施例1中的恒温材料与传统304不锈钢材料在锅具内温度随时间变化曲线图；图2是本专利技术实施例1中的恒温材料的制备方法的流程图；图3是本专利技术实施例1中的恒温材料的制备方法的步骤三流程中；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种恒温材料的制备方法，其中，包括如下步骤：/n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℃；/n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℃；/n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；/n步骤四，VOD炉实现钢液深度脱碳去气；/n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。/n...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶勤政，陈树清，杨爽，
申请(专利权)人：广东德纳斯金属制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44