Состав термитной смеси

 

Изобретение относится к пирометаллургии и термитной сварке, а именно к составам термитных смесей, и может найти применение в машиностроении, транспортном, промышленном и энергетическом строительстве. Цель изобретения - повышение выхода восстановленного железа. Состав термитной смеси на основе железной окалины и магния содержит в качестве восстановителя смесь магния и бора аморфного при содержании ингредиентов, мас.% : железная окалина 73-86

магний 3-25

бор аморфный 2-11. Наличие бора увеличивает время фазоразделения за счет образования боратов. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4644200/31-27 (22) 30.01.89 (46) 07.12.90. Бюл. М 45 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) П.Е.Дуденко, М.В.Ушаков, Н.M.Ãîëoâèна, В.С.Бердников и И.Г,Прямикова (53) 621.791.06 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1180212, кл. В 23 К 23/00, 19.09.83.

Авторское свидетельство СССР

М 1232440, кл. В 23 К 23/00, 13.06.84.

Хренов К.К. Сварка, резка и пайка металлов. — М: Машиностроение, 1970, с. 234. (54) СОСТАВ ТЕРМИТНОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к пирометаллургии и термитной сварке, а именно к составам термитных смесей, и может найти применение в машиностроении, транспортном, промышленном и энергетическом строительстве при сварке металлов.

Целью изобретения является увеличение выхода железа в наплавленный металл путем улучшения условий разделения металлической и шлаковой фаз.

При совместном восстановлении железной окалины смесью бора с магнием в определенном соотношении происходит высокоэкзотермическая реакция, а в шлаках образуются бораты состава (В20з)х ° (М90)У, которые способствуют увеличению времени фазоразделения преимущественно за счет снижения плотности шлака в 1;25-1,60 раза и температуры плавления алака на 500800 К, вследствие чего достигается увеличение выхода восстановленного железа.

При использовании в качестве восстановителя одного бора выход металла в сли„„Я2„„1611652 А1 (si)s В 23 К 23/00, С 21 В 15/02 (57) Изобретение относится к пирометаллургии и термитной сварке, а именно к составам термитных смесей, и может найти применение в машиностроении, транспортном, промышленном и энергетическом строительстве. Цель изобретения — повышение выхода восстановленного железа. Состав термитной смеси на основе железной окалины и магния содержит в качестве восстановителя смесь магния и бора аморфного при содержании ингредиентов, мас.7,; железная окалина 73-86; магний 3-25; бор аморфный 2-11. Наличие бора увеличивает время фазоразделения за счет образования боратов, 1 табл. ток составляет 507ь от теоретического, так как низка калорийность системы и незначительна разница между Тг р (1870 C) и температурой плавления железа (1809 К), в результате чего мало время фазоразделения и низкий выход железа в слиток.

При использовании в качестве восстановителя в смеси с железной окал иной одного магния система обладает максимальной теп лотой сгорания (Gcrop = 400 КДЖ/кг) и высокой температурой горения (Т = 3000 К) при, максимальном массовом содержании в шлаках железа, но вследствие наличия тугоплавного оксида магния (т.пл. MgO = 3100 К) не происходит разделения металлической фазы и шлаковой;

При уменьшении содержания бора в, смеси менее 2 мас, отсутствует фазораз-. деление в шлаках, С увеличением количества бора в термитной смеси более 11 мас. jf, снижаются температура горения и теплота сгорания термитной смеси, что приводит к

1611652 уменьшению выхода термитного металла в слиток.

При уменьшении содержания магния менее 3 мас. снижается выход металла в слиток вследствие снижения теплоты сгора- 5 ния и уменьшения времени фаэораэделения. С увеличением количества магния более 25 мас. $ при наличии второго восстановителя — бора не происходит разделения металлической фазы и шлака вследствие из- 10 бытка в шлаке тугоплавного оксида магния.

Часть магния начинает переходить в железо, снижая прочностные характеристики получаемого в результате горения сплава.

При уменьшении содержания железной окалины менее 73 мас. снижается выход литого восстановленного железа, так как уменьшается содержание донора железа. С увеличением содержания железной окали- 20 ны более 86 мас. снижается калорийность системы и уменьшается выход литого восстановленного железа.

Термитная смесь может быть использована в качестве основы для получения раз- 25 личных сплавов, содержащих железо, если в нее дополнительно ввести легирующие элементы в свободном состоянии или в виде соединений и сплавов с неметаллами и металлами в виде оксидов, карбидов, силици- 30 дов, боридов и ферросплавов, В качестве легирующих элементов предпочтительно использовать углеров, кремний, марганец, хром, никель, титан, ванадий, молибден, вольфрам и редкоземельные металлы. Кро- 35 ме того, при сжигании вариантов смеси с отрицательным кислородным балансом достигается микролегирование получаемого восстановленного железа бором, который в данном случае, наряду с основными функ- 40 циями, выполняет одновременно функцию легирующего элемента, улучшающего эксплуатационные характеристики получаемого железа, Для приготовления термитных смесей 45 использовались компоненты, удовлетворяющие требованиям следующих нормативных документов: железная окалина типа

27А ГОСТ 2787-75; порошок магниевый марок МПФ-3 и МПФ-4 ГОСТ 6001-79; бор аморфный марки Б-99 ТУ 6-02-585-75.

Приготовление смесей осуществлялось в безлопастном смесителе. Сухие компоненты в количестве; г: железная окалина

764; магний 196; бор 40 г, просеивались через металлическую сетку с восемью отверстиями на 1 см, загружались в смеситель и перемешивались в течение 10-12 мин.

Термитные смеси с другим соотношением компонентов готовились по аналогичной технологии.

В таблице приводятся сравнительные данные по выходу металла в слиток и другие теплофизические характеристики вариантов термитной смеси.

Таким образом, техническое решение позволяет получить слиток металла большего веса без хрупких шлаковых включений, что обусловлено суммарным действием ряда факторов: увеличением scrap в 1,1 — 1,7 раза, снижением температуры плавления шлака в 1,3 — 1,6 раза, уменьшением плотности шлака в 1,25 — 1,6 раза, увеличением времени фаэораэделения более чем в 2 раза, Благодаря оптимальному режиму фазоразделения сжигание смеси проводится непосредственно в сварочной камере, а сварка может проводиться бестигельным методом. Смесь размещают так, чтобы при сгорании осуществить автоподогрев свариваемых деталей, например арматурных стержней, оплавить их торцы, а затем в этом же пространстве сформировать сварное соединение.

Формула изобретение

Состав термитной смеси преимущественно для сварки, содержащий железную окалину и магний, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения выхода железа в наплавленный металл путем улучшения условий разделения металлической и шлаковой фаз, состав дополнительно содержит аморфный бор при следующем соотношении компонентов, мас, :

Железная окалина 73 — 86

Магний 3-25

Аморфный бор 2-11

1611652 оо е» с ) О

СО H »сч сч во ооо сч сч -сс л с» о о с

Э о

z о о о сс о со о о о с" -e с о с . Со л с"> еэ

ОО счЯ оо в счооо

CD»-CV0 сч сч

X с

Ф с

Ф а

О О ОР

ee OOLD лсчв е с э сч

О оо

СЧ о о О Л О о сс? сч «о m о - сч

СО

S о

Ф

v Я о оое Оо оо сча „вор счолооо

I СЧ CDсГ - LD " ЛСЧI CII с сч оо оос, ее ооо мюД л LDoou)e

CII eODC LDLDcneWLD ,с)сч .00 -c o

Ф

Э о

X о о о о

ПLD ООС-">

«ЕсООО

С LD ОЪ LD LD СО оо счЯ

СОС ООО лл+счс"> с с сч о

C о

P) LD Оoo сО сч LD I LD O e сс о> н л, оо

о с э с > с"> сч

I» о о о

Ф

LA СЧ счс о лссс

e LD сь L» с") ei -, oo счЯ оос

cD „«ВЛСО со с" о сч сч о.0 ф о X

Фа с счс")сс) ооо

ЛО -%00 eI

LO LA W сч л <р> оос7 счев оо

eLD rrOLD

Л C4 CD Ф с э сч

S с

Ф

IcQ ф)

Щ х о

С:

IS

Q.

Ф

I»

1z

CL.

CQ о

Щ

О Ф

1» Z

Ф т о о с

cL

О Фт т

Ф Ф

- с с

X CIl

С5 3(М а

Ф о с( о

I» х

К Т

X.

1с; CII а

Z О

cII O ао

XIO щ

1о с с

S о

Ф х о

l х

Ф

Щ с с о Ф

Iо в сс . о

Ct.

О О 2 — "-Э Ш о

l о

Z й» )

Y Ф т о

2f Ф л о с z

CII д

Y I- C

X Ф

«Б Ф

zSO, Q.О

Ф е.т с о о о

m x авЖ о

" a

Щ х.с

Ф с ) CCI

О х Ф с "

Ш - Э CL.

G Y 0 ф ccIo ">

Щ о + о -9Э о т z с - с соФ о .са м -сш