Способ зажигания экзотермической шихты

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам зажигания экзотермических смесей. Цель изобретения - расширение технологических возможностей при одновременном обеспечении стабильности и надежности процесса зажигания . Согласно способу к шихте подводят постоянное напряжение 36-400 В в течение 0,1 - 20 с с последующим наложением на постоянное электрическое поле повторяющихся разрядов высокого напряжения с частотой следования не менее 1 Гц, причем шихту уплотняют до относительной плотности не, более OJ. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 С 22 С 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4804019/02 (22) 21.03.90 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Институт структурной макрокинетики

АН СССР (72) Л.М, Бучацкий и Ш.Н, Надршин (53) 621.762.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 255221, кл. С Oi G 1/00, 1967.

Авторское свидетельство СССР

N 1669995, кл. С 22 С 1/04, 1990, (54) СПОСОБ ЗАЖИГАНИЯ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ ШИХТЫ

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам инициирования экзотермической шихты с последующим получением изделий или нанесением покрытий по технологиям самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Известен способ зажигания экзотермической шихты поджигающим составом.

Недостатком этого способа является то, что поджигающие шихты, имея порог начала горения значительно ниже порога начала горения экзотермической шихты, являются пожароопасными продуктами. Кроме того, для-зажигания поджигающей шихты требуется в свою очередь дополнительное средство зажигания.

Наиболее близким к предлагаемому является способ инициирования процесса горения высоковольтным разрядом над шихтой, осуществляемый через диэлектри„„ Ы„„1744133 А1 (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам зажигания экзотермических смесей. Цель изобретения — расширение технологических возможностей и ри одновременном обеспечении стабильности и надежности процесса зажигания. Согласно способу к шихте подводят постоянное напряжение 36-400 В в течение

0,1 — 20 с с последующим наложением на постоянное электрическое поле повторяющихся разрядов высокого напряжения с частотой следования не менее 1 Гц, причем шихту уплотняют до относительной плотности не более 0,7. 1 з.п, ф-лы, 1 табл. ческую прокладку, регулирующую напряжение пробоя.

Однако данный способ характеризуется недостаточной надежностью и стабильностью процесса инициирования. Отсутствие инициирования может быть обусловлено попаданием частиц электропроводной шихты в зазоры между электродом и шихтой или на диэлектрическую прокладку. Наличие разовых сменных элементов (прокладки и электрода) наряду с изменяющимися характеристиками шихты (например, влажность) приводят к невоспроизводимости и недостаточной стабильности процесса инициирования, Данный способ не дает стабильного инициирования процесса горения шихты, спрессованной предварительной в виде таблеток до относительной плотности не более 0,7, Цель изобретения — расширение технологических возможностей при одновремен1744133 янного напряжения 36 — 400 В в течение 0,1 10 — 20 с с последующим наложением на постодо относительной плотности не более 0,7. 15

Сущность изобретения заключается в

35

Время воздействия постоянного элект- 45 рического поля менее 0.1 с не дает заметно50

55 ном обеспечении стабильности и надежности процесса зажигания.

Поставленная цель достигается тем, что .согласна способу зажигания экзотермической шихты, включающемууплотнение шихты, подведение к поверхности шихты электродов, пропускание электрического разряда между электродами, шихту предварительно прогревают путем подвода постоянное электрическое поле повторяющихся разрядов высокого напряжения с частотой следования не менее 1 Гц. Шихту уплотняют воздействии на шихту двух процессов, при. водящих к ее воспламенению: омического нагрева и высоковольтного разряда, Приложенное к шихте постоянное напряжение выэываеT прогрев и частичное спекание частиц экзотермической шихты, расположенных на пути между зажигающими электродами, что приводит к резкому падению электросопротивления и соответствующего роста мощности локального тепловыделения, Разряд высокого напряжения ионизирует воздух в порах шихты, большей частью в местах локального разогрева. что также существенно снижает электропроводность и еще больше увеличивает мощность тепловыделения в данном месте, При совместном действии обоих процессов количество выделяющегося джоулевого тепла возрастает, причем из -за повторяющихся разрядов с частотой не менее 1 Гц оно приобретает лавинообразный характер, что приводит к воспламенению шихты, Соединение двух процессов, приводящих к воспламенению шихты, обеспечивает надежность и стабильность процесса инициирования шихт различного химического состава, отличающихся друг от друга некоторым разбросом свойств, го эффекта. частички шихты не успевают прогреться и спечься. Время воздействия более 20 с уже не приводит к росту эффективности способа, но требует более сложного и дорогостоящего оборудования для своей реализации.

Воздействие напряжения менее 36 В не позволяет развить необходимую силу тока для прогрева частиц из-за наличия теплопотерь в окружающую среду. Напряжение выше 400 В приводит к пробою изоляции широко известных BblcoKQBoëüòíûx трансформаторов и дальнейшее его увеличение

25 требует дополнительных затрат, не увеличивая эффективность способа.

При частоте следования высоковольтных импульсов менее 1 Гц эффективность поддержания постоянной ионизации газа в порах шихты недостаточна, что снижает надежность и стабильность процесса инициирования, Предлагаемый способ позволяет инициировать шихты различного химического состава и с различным тепловым эффектом взаимодействия как в виде порошка, так и в виде таблеток. Способ может быть использован в различных устройствах, реализующих технологии СВС, допускает многократное использование. в связи с чем удобен для создания высокопроизводительных автоматизированных линий.

Пример ы 1 — 10, 30 r предварительно перемешанной экзотермической шихты, содержащей Ti:C;Ni в массовом соотношении

56:14:30, насыпают в кварцевый стаканчик.

Оба запальных электрода подводят к поверхности шихты и прикладывают постоянное напряжение 400 B. Через 0,1 с подают серию повторяющихся с частотой 10 Гц высоковольтных разрядов напряжением 20 кВ до момента зажигания шихты.

Во всех десяти примерах зажигание происходит безотказно.

Пример ы 11 — 20. В условиях примеров 1 — 10 к диэлектрической прокладке на поверхности шихты подводят электрод прототипа и подают разряд высокого напряжения 20 кВ.

Процент срабатывания указан в таблице.

Пример ы 21 — 30. 8 условиях примеров 1 — 10 шихту предварительно уплотняют до относительной плотности 0,6, к электродам подают напряжение 100 В в течение 1 с, а затем — серию повторяющихся высоковольтных разрядов напряжением 10 кВ с частотой 10 Гц до момента зажигания, Процент срабатывания указан в таблице.

Пример ы 31 — 40. В условиях примеров 21 — 30 к диэлектрической прокладке на поверхности предварительно спрессованной шихты подводят электрод по прототипу и подают разряд высокого напряжения 18 кВ.

Пример ы 41 — 50. 8 условиях примеров 1 — 10 шихту предварительно уплотняют до относительной плотности 0,7, к электродам сначала подают постоянное напряжение 36 В в течение 20 с, а затем— серию повторяющихся с частотой 1 Гц разрядов высокого напряжения 22 кВ до момента зажигания шихты, 1744133

Процент срабатывания указан в таблице.

Пример ы 51 — 60. В условиях примеров 41 — 50 к диэлектрической прокладке на шихте подводят электрод по про- 5 тотипу и подают разряд высокого напряжения 22 кВ.

Пример ы 61 — 70, 30 г предварительно перемешанной экзотермической шихты, содержащей Mo:MoO>,Al в массовом соот- 10 ношении 35,6:19,1:7,2:38,2, уплотняют до относительной плотности 0,42. Полученную таблетку ставят на металлическую подставку, к которой подводят один из запальных электродов, второй подводят непосредст- 15 венно к поверхности .таблетки. К электродам подают постоянное напряжение 300 В в течение 10 с, а затем — серию высоковольтных разрядов напряжением 15 кВ с частотой следования 10 Гц до момента зажигания 20 таблетки.

Процент срабатывания указан в таблице.

Пример ы 71 — 80. В условиях примеров 61 — 70 к диэлектрической про- 25 кладке на поверхности таблетки подводят электрод прототипа и подают импульс высокого напряжения 15 кВ.

Пример ы 81 — 90. В условиях примеров 61 — 80 к электродам подают по- 30 стоянное напряжение 200 В, а через 0,09 с — серию высоковольтных разрядов напряжением 20 кВ с частотой следования 10 Гц, Процент срабатывания указан в табли.це., 35

Пример ы 91 — 100, Проводят в условиях примеров 71 — 80, Пример ы 101 — 110 В условиях примеров 1 — 10 к электродам прикладывают постоянное напряжение 35 В. а через21 с — се- 40 рию высоковольтных разрядов напряжением 20 кВ с частотой следования 0,9 Гц.

Процент срабатывания указан в таблице, Пример ы 111 — 120. Проводят в условиях примеров 11 — 20.

Все данные по приведенным примерам и полученным в них результатам сведены в таблице, Предлагаемый способ по своей сути является новым процессом зажигания с более высокими техническими характеристиками по сравнению с известными. Как видно из таблицы, по надежности и стабильности он значительно превосходит способ, выбранный за прототип, что обусловлено использованием в предлагаемом способе двух основных процессов, приводящих к зажиганию шихты: омического прогрева и высоковольтного разряда.

Способ нашел применение при проведении измерений реологических свойств

CBC-материалов, калориметрии зкзотермических составов и т.п.

Формула изобретения

1. Способ зажигания экзотермической шихты, включающий уплотнение шихты, подведение к поверхности шихты электродов, пропускание электрического разряда между электродами, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей при одновременном обеспечении стабильности и надежности процесса зажигания, шихту предварительно прогревают путем подвода постоянного напряжения.36 — 400 В в течение 0,1 — 20 с с последующим наложением на постоянное электрическое поле повторяющихся разрядов высокого напряжения с частотой следования не менее 1 Гц.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что шихту уплотняют до относительной плотности не более 0,7.