ГРАНУЛИРОВАННЫЙ ЖЕЛЕЗОАЛЮМИНИЕВЫЙ ТЕРМИТ Российский патент 2014 года по МПК B23K23/00 B23K35/36 

Изобретение относится к области термитной сварки. Изобретение также может применяться для процессов, связанных с получением чистого железа из его оксидов.

Известен состав термита, состоящий из алюминия 65-75%, оксида железа 15-25% и графита 7-15% [1].

Однако данный состав характеризуется высокой температурой зажигания, малым выходом термитного металла и затруднениями при отделении шлака.

В качестве наиболее близкого прототипа заявленного изобретения принят алюминиевый термит, содержащий алюминий 20-22%, окись-закись железа 60-63% и окись алюминия 15-20% [2].

Недостатком такого состава является плохое фазоразделение металла от шлака.

Техническим результатом, на решение которого направлено настоящее изобретение, является улучшение фазоразделения металла от шлака и увеличение выхода чистого металла.

Требуемый технический результат достигается тем, что железоалюминиевый термит, содержащий алюминий 21-23% и оксид железа 72-74%, по предложению авторов, получают формированием термитной смеси в виде гранул, при этом он содержит синтетическое связующее нитроцеллюлозу в количестве 2-6% и флюс Nocolok в количестве 0,3-1,0%.

Предлагаемый состав гранулированного железоалюминиевого термита используется для получения металла в установках, предназначенных для поджигания термита снизу. Гранулирование существенно увеличивает газопроницаемость термитной смеси и при поджигании снизу не дает форса пламени и исключает разброс термитной смеси и продуктов ее сгорания.

Для приготовления термита используют порошки алюминия и оксида железа в массовом соотношении 1:3. Массовая доля связующего (на сухой вес) составляет 2-6%, а массовая доля флюса - не более 1% от общей массы термита.

Для приготовления термита используют 10% раствор нитроцеллюлозы в ацетоне, который смешивают с порошками алюминия, оксида железа и флюса. После частичного испарения растворителя из полученной смеси изготавливают гранулы размером 5-7 мм методом протирания через сетку, которые высушивают до полного удаления растворителя.

Для получения гранул необходимо введение в шихту нитроцеллюлозы в количестве не менее 2 массовых процентов.

Содержание связующего в количестве от 2% до 6% в гранулах исходной шихты не оказывает существенного влияния на скорость реакции, однако с увеличением его содержания скорость немного возрастает.

Введение связующего в количестве более 6 массовых процентов не является целесообразным, если не ставится задача получения гранул особой прочности.

В таблице 1 приведены примеры композиций термита с указанием ингредиентов, входящих в их состав.

Таблица 1 Примеры композиций термита Состав
Свойство Композиция №1 Композиция №2 Композиция №3 Композиция №4 Алюминий, % 21 23 22 23 Оксид железа, % 73 74 73 72 Нитроцеллюлоза, % 5,7 2,3 4,3 4,0 Флюс Nocolok, % 0,3 0,7 0,7 1,0 Массовая скорость горения, г/с 4,7 4,1 4,4 4,0

Горение гранулированного железоалюминиевого термита с использованием в качестве связующего нитроцеллюлозы отличается спокойным протеканием реакции и отсутствием разброса исходной смеси и продуктов реакции.

На фиг.1 показано влияние содержания нитроцеллюлозы на массовую скорость горения гранулированной термитной шихты.

Флюс Nocolok представляет собой эвтектическую смесь фторалюминатов калия KAlF₄ и KAlF₆ и применяется для пайки алюминиевых сплавов.

Содержание флюса существенно влияет на скорость горения, снижая ее с увеличением содержания флюса. Количество флюса не должно превышать 1%, поскольку это существенно увеличивает вероятность остановки реакции. Рекомендуемое содержание флюса - 0,5% от массы шихты.

На фиг.2. показано влияние содержания флюса Nocolok на массовую скорость горения гранулированной термитной шихты.

Помимо влияния на скорость реакции флюс Nocolok снижает температуру зажигания, улучшает процесс фазоразделения и увеличивает выход чистого металла.

Предложенная совокупность существенных признаков не известна из доступных источников информации уровня техники, из которого явным образом не следует для специалиста по термитной сварки, и может быть серийно воспроизведена в производстве, то есть соответствует критериям патентоспособности.

Литература

1. А.С. СССР №508362, опубл. 17.10.1973, кл. B23K 23/00.

2. А.С. СССР №475234, опубл. 10.04.1972, кл. B23K 23/00.

Изобретение может быть использовано для термитной сварки, а также для получения термитного железа из его оксидов. Железоалюминиевый термит сформирован в виде гранул с использованием нитроцеллюлозы в качестве связующего, при этом он содержит, мас.%: алюминий 21-23, оксид железа 72-74, нитроцеллюлоза 2-6, флюс Nocolok 0,3-1,0. Термит обеспечивает спокойное протекание реакции горения без разброса исходной смеси. Применение нитроцеллюлозы в качестве связующего и флюса Nocolok позволяет улучшить процесс фазоразделения металла от шлака и увеличить выход чистого металла. 2 ил., 1 табл.

Железоалюминиевый термит, содержащий алюминий и оксид железа, отличающийся тем, что он получен формированием термитной смеси в виде гранул, при этом содержит дополнительно синтетическое связующее нитроцеллюлозу и флюс Nocolok при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алюминий 21-23 Оксид железа 72-74 Нитроцеллюлоза 2-6 Флюс Nocolok 0,3-1,0