Термодинамические исследования экзотермической смеси CuO-Fe2O3-Al с комбинированным окислителем в составе самозащитных порошковых проволок

B. A. Trembach; A. G. Grin; P. A. Miloserdov; I. A. Trembach

doi:10.37142/1993-8222/2019-2(46)41

B. A. Trembach Частное акционерное общество «Новокраматорский машиностроительный завод» (ЧАО "НКМЗ"), г. Краматорск
A. G. Grin Донбасская государственная машиностроительная академия (ДГМА), г. Краматорск
P. A. Miloserdov Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (РАН ИСМАН), г. Черноголовка, Россия
I. A. Trembach Частное акционерное общество «Новокраматорский машиностроительный завод» (ЧАО "НКМЗ"), г. Краматорск

DOI: https://doi.org/10.37142/1993-8222/2019-2(46)41

Ключевые слова: СПП, экзотермическая смесь, термодинамический расчет, комбинированный окислитель, адиабатическая температура.

Аннотация

Трембач Б. А., Гринь А. Г., Милосердов П. А., Трембач И. А. Термодинамические исследования экзотермическорй смеси CuO-Fe₂O₃-Al с комбинированным окислителем в составе самозащитных порошковых проволок // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – C. 41–46.

Перспективным направлением в разработке самозащитных порошковых проволок является разработка наплавочных материалов с экзотермическими смесями, с целью повышения параметров плавления. Однако введение значительного количества экзотермической смеси может быть нежелательным при получении требуемой композиции наплавленного металла, ввиду восстановления компонентов окислителя и последующего его перехода в наплавленный металл. Использование в качестве компонентов экзотермической смеси шихты порошковой проволоки экзотермическую смесь системы CuO-Fe₂O₃-Al с комбинированным окислителем, что позволяет в большей степени регулировать композицию наплавленного металла. Проведен компьютерный расчет адиабатической температуры горения комбинированной исследуемой экзотермической смеси с помощью программы ISMAN-THERMO. Исследования показали, что увеличение количества графита (с 6 % до 9 %) в составе шихты порошковой проволоки ведет к существенному снижение адиабатической температуры горения экзотермической смеси с комбинированным окислителем, что обусловлено активацией плавления шихты. Определено, что введение графита снижает адиабатическую температуру горения и может исключить возможность закипания меди, о чем свидетельствует снижение содержания последней в газовой фазе. Для состава с меньшим количеством графита (6 % С) углерод переходит в металлическую фазу лишь в виде карбидов. При большем количестве графита (9 % С) в составе шихты возможно обеспечение перехода свободного углерода в зону расплавления. Термодинамические расчеты сложной многокомпонентной экзотермической смеси CuO-Fe₂O₃-Al с комбинированным окислителем системы для рассматриваемых случаев показали, что увеличение доли CuO ведет к увеличению металлической фазы и снижению оксидной.

Биографии авторов

B. A. Trembach, Частное акционерное общество «Новокраматорский машиностроительный завод» (ЧАО "НКМЗ"), г. Краматорск

аспирант кафедры ОиТСП ДГМА, инж.-констр. ЧАО «НКМЗ»

A. G. Grin, Донбасская государственная машиностроительная академия (ДГМА), г. Краматорск

канд. техн. наук, проф., декан

P. A. Miloserdov, Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова Российской академии наук (РАН ИСМАН), г. Черноголовка, Россия

канд. техн. наук, науч. сотруд.

I. A. Trembach, Частное акционерное общество «Новокраматорский машиностроительный завод» (ЧАО "НКМЗ"), г. Краматорск

инженер-технолог

Литература

Grin A.G., Trembach B.A., Zharikov S.V., Trembach I.A. Promising directions for the development of self-protective flux-cored wires with exothermic mixtures (in Russian). Welding and Related Technologies - Today and Future. Abstracts of Papers. International Welding Association. Kyiv. 2018, pp. 30-31. (in Ukrainian).

Ioffe O.M., Kuznetsov O. M., Pitetskiy V.M. Influence of the titanium-thermite mixture included in the electrode coating on increasing the productivity of welding. Welding production. 1980, 3, pp. 26-28. (in Russian).

Zarechensky A.V., Leshchinsky L.K., Chigarev V.V. Features of the melting of powder ribbons with termite mixtures. Welding production. 1985, 8, рр. 39-41. (in Russian).

Zharikov S.V., Grin A.G., Vasilyeva L.V. Optimization of surfacing modes with self-shielded flux-cored wire with an exothermic mixture. Herald of the DSEA. Kramatorsk: DDMA. 2016, 2 (38), рр. 116-120. (in Russian).

Zarechensky D.A. Application of an exothermic mixture in powder tape electrodes. University Science-2016: in 4 vols. Abstracts of papers International scientific and technical conference, Mariupol, May 19–20, 2016. Mariupol: PSTU. 2016, vol. 2, pp. 121-122. (in Russian).

Grin A.G., Zharikov S.V., Zalesny D.I. Improvement of self-shielded flux-cored wire for welding copper with steel. Herald of the DSEA. Kramatorsk: DDMA. 2016, 2 ( 38), pp. 90-95. (in Russian).

Bendre Yu.V., Goryushkin V.F., Kryukov R.E., Kozyrev N.A., Bashchenko L.P. Thermodynamic assessment of WO3 reduction processes by carbon and silicon. Izvestiya. Ferrous Metallurgye. 2018, vol. 61, no. 3, pp. 211-216. (in Russian).

Shidlovsky A.A. Fundamentals of pyrotechnics. Moscow: Mechanical Engineering. 1973, 320 p. (in Russian).

Sinyarev G.V., Vatolin N.A., Trusov B.G., Moiseev G.K. The use of computers for thermodynamic calculations of metallurgical processes. Moscow: Science. 1982, 264 p. (in Russian).

Yatsenko V.V., Amosov A.P., Samboruk A.R. Thermodynamic studies of combustion of iron-aluminum termite. Herald of SSTU. Series Fiz.-mat. science. 2011, 2 (23), pp. 123-128. (in Russian).

Vatolin N.A., Moiseev G.K., Trusov B.G. Thermodynamic modeling of metallurgical processes. Moscow: Metallurgy. 1994, 280 p.

Trembach Bogdan, Aleksandr Grin, Sergey Zharikov, Ilya Trembach. Investigation of powder wire with the CuO / Al exothermic mixture. Scientific Journal of TNTU. – Ternopil: TNTU. 2018, vol 92, no. 4, рр. 13-23.

Shiryaev A. Thermodynamics of SHS processes: An advanced approach. Int. J. of SHS. 1995, vol. 4, no. 4, pp. 351-362.