Влияние пористости на прочность огнеупорных изделий

Оригинальная статья / Original article УДК 669.04:666.76

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2019-3-594-601

Влияние пористости на прочность огнеупорных изделий

© А.З. Исагулов, М.К. Ибатов, С.С. Квон, Т.В. Ковалёва, С.К. Аринова, А.М. Достаева

Карагандинский государственный технический университет, г. Караганда, Республика Казахстан

Резюме: Важной актуальной задачей в производстве огнеупоров для металлургических целей на настоящий момент является повышение качества огнеупорных изделий и снижение удельного расхода этих изделий на единицу продукции посредством использования современных ресурсосберегающих процессов. Существенными показателями, влияющими на эксплуатационные свойства огнеупоров, являются прочность и пористость. В качестве объекта исследования были выбраны огнеупорные изделия, изготовленные с использованием в глинистой связке глин месторождения Белое Глинище (Карагандинская область). Использование сырья казахстанского происхождения способствует снижению стоимости продукции, также снижению импорта ввозимых товаров, а при условии получения огнеупорных материалов с более высокими механическими и эксплуатационными характеристиками дает перспективу экспорта продукции. Определена пористость огнеупорных изделий, изготовленных с использованием глин разных месторождений. Также определено влияние влажности шамотной смеси на прочность сжатия огнеупорных изделий. Определено, что наиболее целесообразным является следующий технологический режим изготовления огнеупорных изделий: прессование образцов из шихты - 12 с, базовое (начальное) давление - 22 МПа, которое через 7-8 с повышали до 27 МПа. Далее спекание проводится при температуре 1250-1270°С в течение 12 ч. Использование в композиции глинистой связки глины месторождения Белое Глинище позволяет добиться равномерной пористости и повышенной прочности изделия.

Ключевые слова: металлургические агрегаты, глина, огнеупор, пористость, пикнометрический метод, связка, прессование

Благодарности: Данные исследования проведены в рамках реализации гранта Комитета науки МОН РК AP05130230 «Разработка и внедрение технологии изготовления огнеупорных материалов для металлургической промышленности c оптимальной пористостью и повышенной термостойкостью».

Информация о статье: Дата поступления 6 февраля 2019 г.; дата принятия к печати 13 марта 2019 г.; дата онлайн-размещения 28 июня 2019 г.

Для цитирования: Исагулов А.З., Ибатов М.К., Квон С.С., Ковалёва Т.В., Аринова С.К., Достаева А.М. Влияние пористости на прочность огнеупорных изделий. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019;23(1):594-601. DOI: 10.21285/1814-3520-2019-3-594-601

Influence of porosity on refractory product strength

Aristotel Z. Isagulov, Marat K. Ibatov, Svetlana S. Kvon, Tatiana V. Kovaleva, Saniya K. Arinova, Ardak M. Dostaeva

Karaganda State Technical University, Karaganda, Republic of Kazakhstan

Abstract: Improving the quality of refractories and decreasing the specific consumption of these products per a production unit through using of modern resource-saving processes is a highly relevant task in manufacturing refractory materials for metallurgical purposes. Strength and porosity are important indicators affecting operational properties of refractory materials. The object of research is refractory products made of clay from Beloe Glinishche field (Karaganda region) in a clay bond. The use of raw materials of the Kazakhstan origin reduces the product costs, decreases the import of goods, and on the condition of receiving refractory materials with higher mechanical and operational characteristics, gives the prospect of product export. The porosity of refractory products made of clays from various fields is determined. The effect of chamotte mixture moisture content on the compressive strength of refractory products is identified. It is found out that the most expedient is the following technological mode of refractory product manufacturing: pressing of samples from furnace charge for 12 seconds, (initial) pressure is 22 MPas which in 7-8 seconds has been increased up to 27 MPas. Then sintering has been carried out at the temperature of 1250-1270 °C for 12 hours. The use of the clay from Beloe Glinishche field in the composition of a clay binder allows to achieve uniform porosity and higher strength of the product.

Keywords: metallurgical aggregates, clay, refractory, porosity, pycnometric method, binder, pressing

Acknowledgements: These studies have been carried out within the framework of the grant of the Committee of science

0

of MES of the Republic of Kazakhstan AP05130230 "Development and implementation of the production technology of refractory materials with optimal porosity and high heat resistance for the metallurgical industry."

Information about the article: Received February 6, 2019; accepted for publication March 13, 2019; available online June 28, 2019.

For citation: Isagulov A.Z., Ibatov M.K., Kvon S.S., Kovaleva T.V., Arinova S.K., Dostaeva A.M.. Influence of porosity on refractory product strength. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2019;23(1):594-601. (In Russ.) DOI: 10.21285/1814-3520-2019-3-594-601

1. ВВЕДЕНИЕ

Огнеупоры определяют технический прогресс и развитие высокотемпературных технологий во многих отраслях промышленности. Металлургическая промышленность - основной потребитель огнеупоров, она расходует 60-75% всех огнеупорных материалов, причем 70-80% этого количества расходуется при выплавке стали. Экономическая эффективность огнеупоров определяется непрерывностью их службы [1-3].

В настоящее время в мире четко выявлена тенденция продления срока службы агрегатов металлургической промышленности, выполненных с использованием огнеупорных изделий. Огнеупорные изделия используют в виде кирпича для кладки доменных печей, порошков для наварки пода и откосов металлических ванн печей, для антипригарной покраски литейных форм, пробок для ковшей, как строительный материал, в физико-химических процессах, протекающих в металлургических агрегатах, а также в качестве флюсовых добавок [4, 5].

Важной актуальной задачей в производстве огнеупоров на настоящий момент является повышение их качества огнеупорных изделий и снижение удельного расхода этих изделий на единицу продукции посредством использования современных ресурсосберегающих процессов [6-9].

В результате использования беспористых огнеупоров нового поколения повышается безотходность производства, улучшаются условия труда, сокращаются энерго-, материало- и трудовые затраты. При этом увеличивается эффективность эксплуатации футеровок тепловых агрегатов с увеличением выпуска продукции.

Важными показателями, влияющими на эксплуатационные свойства огнеупоров, являются прочность и пористость. Надо от-

метить, что эти два свойства огнеупоров находятся в противоположности друг к

другу.

С одной стороны, нулевая пористость будет способствовать повышению прочности и шлакоустойчивости изделия, с другой - нулевая пористость приводит к повышению плотности и массы огнеупорного изделия, дополнительному расходу сырья и усложняет процесс футеровки металлургических печей. С этой точки зрения наиболее выгодными в плане эксплуатации будут изделия, имеющие закрытую равномерно распределенную пористость [10, 11] при относительно небольшом среднем размере пор.

2. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ОГНЕУПОРОВ НА ПАРАМЕТРЫ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ ГОТОВОГО ИЗДЕЛИЯ

В исследованиях [12, 13] был определен оптимальный состав шамотной массы: шамот - 5,5 % фракции 0,1-0,3 мм; глинистая суспензия - 39,5%; влажность массы -3-4%.

В данном исследовании в качестве глинистой суспензии использовались глины месторождений Белое Глинище, Федоровское и Дарат (Казахстан) (рис. 1). Использование сырья казахстанского происхождения способствует снижению стоимости продукции, а также снижению импорта ввозимых товаров, а при условии получения огнеупорных материалов с более высокими механическими и эксплуатационными характеристиками дает перспективу экспорта продукции.

Химический состав глин представлен в табл. 1. Исследования химического состава проводились с использованием рент-генофлуоресцентного спектрометра NITON XL2 - 100G. Содержание глинистой связки составляло 39% по массе, остальной состав

Рис. 1. Образцы для исследования на прочность, изготовленные с использованием глин различных месторождений: два образца слева изготовлены с глиной месторождения Белое Гпинище Fig. 1. Strength test samples made of clays from various fields: two samples at the left are made of clay from Beloe Glinishche field

Химический состав глин, использованных в исследованиях, % Chemical composition of clays used in researches, %

Таблица 1 Table 1

Месторождение Al+Si Ti Fe Cu Zn Zr Pb Mn

Белое Глинище 99,44 0,221 0,335 - - - - -

Дарат 98,05 1,08 0,803 0,014 0,019 0,034 0,005 -

Федоровское 96,91 - 2,72 - - 0,022 - 0,078

огнеупорной массы соответствовал составу, приведенному выше и использованному в работах [7, 8].

Технология изготовления изделий заключалась в следующем: прессование с использованием вариативного давления проводили в течение 12 с. Базовое(началь-

ное) давление составляло 22 МПа, затем через 7-8 с давление повышалось до 27 МПа. Спекание проводили при температуре 1270°С в течение 12 ч.

После прессования готовые образцы на отрезном станке (рис. 2) разделялись на шесть частей (схема приведена на рис. 3).

Рис. 2. Разделение образца на части на отрезном станке Fig. 2. Dividing a sample into parts on the sawing machine

Участки 1-1, 1-2, 1-3

Участки 2-1, 2-2, 2-3

a

Участки Участки Участки

1-1, 2-1 1-2, 2-2 1-3, 2-3

b

Рис. 3. Схема разделения образца на части: а - вид спереди (участки 1-1-3; 2-1-3), b - вид сверху; оранжевый контур - контуры кирпича, синяя линия - линия разрезания Fig. 3. Diagram of sample dividing into parts: a - front view (sections 1-1-3; 2-1-3), b - top view; orange contour - brick contours, blue line - cut line

Затем образцы из различных участков были исследованы на пористость с использованием двух методов:

- пикнометрический;

- ртутная порометрия. Пикнометрический метод позволяет

определять суммарную пористость (открытая, закрытая). Ртутная порометрия дает более широкий спектр информации: объем открытой пористости, средний размер пор,

распределение пор по размерам, дифференциальное распределение объема пор и др.

Пикнометрический метод проводился согласно ГОСТ 2211-651. Метод ртутной порометрии использовался с использованием системы PASCAL400 согласно технической инструкции. Результаты исследования представлены в табл. 2.

Пористость различных участков образцов с использованием глин разных месторождений

Porosity of various parts of samples made of clays from various fields

Таблица 2

Table 2

Участок изделия Суммарная пористость, % Открытая пористость, %

Белое Глинище Дарат Федоровское Белое Глинище Дарат Федоровское

1-1 10,6 12,7 12,5 3,2 6,8 6,9

1-2 11,2 11,3 14,3 3,1 6,9 7,0

1-3 9,7 14,2 15,6 3,4 7,2 6,8

2-1 10,5 16,0 13,1 3,4 6,8 8,1

2-2 10,4 14,5 14,1 3,6 7,4 6,2

2-3 9,9 12,9 12,8 3,3 6,9 7,1

1ГОСТ 2211-65 (ИСО 5018-83). Огнеупоры и огнеупорное сырье. Методы определения плотности. Введ. 01.07.1966. М.: Изд-во стандартов, 2004. / GOST 2211-65 (ISO 5018-83). Refractories and refractory raw materials. Methods of density determination. Introduced 1 July 1966. M.: Publishing house of standards, 2004.

Из табл. 2 видно, что наименьшей пористостью обладают образцы с использованием глины месторождения Белое Глинище, причем это касается как суммарной, так и открытой пористости. Другим важным отличием является доля открытой пористости в величине общей пористости. Доля открытой пористости наименьшая также у образцов, изготовленных с использованием глин месторождения Белое Глинище. Меньшая открытая пористость для этих образцов характерна как в абсолютных значениях 3,2% против 6,8%, так и в относительных. Доля открытой пористости для данных образцов составляет около 30% в суммарной пористости, в то время как для других образцов доля открытой пористости составляет около 50%.

Сравнение данных пористости по участкам также показывает, что характер распределения пор по участкам изделия неравномерный. Расхождение между минимальным и максимальным значением пористости по участкам для образцов с глиной месторождения 1 составляет 14%. Для других образцов эта величина равна 20%.

Градиент в распределении пористости, разные величины суммарной пористости и открытой обусловливают разную механическую прочность изделия. В связи с этим была исследована прочность изделий после обжига. Испытания проводили на машине ^гоп-100 согласно ГОСТ 25.503-972. Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Как видно из данных табл. 3, наилучшими механическими свойствами обладает образец с использованием глины месторождения 1.

В данном исследовании не изменяли режимы прессования и обжига, а менялся только состав глинистой связки.

Очевидно, что именно состав глинистой связки влияет на характер пористости, что приводит к изменению параметров пористой структуры и механических свойств ог-неупора.

Объяснение этого факта, очевидно, можно связать с составом глин разных месторождений. Глины месторождения Белое Глинище в отличие от других содержат меньшее количество каолина Al2Oз•2SiO2•2H2O. Часть каолина в глинах этого месторождения представлена схожим по химическому составу минералом галлуазитом Al2Si2O5(OH)4 или AЦ[SЦO1o][OH]8x4H2O. В частности, этим объясняется более светлый цвет глины. Состав и строение галлуазита отличаются от состава и строения каолина: в его составе гидратной влаги на 2 молекулы больше, они располагаются между слоями алюмосили-катных цепочек. Подобный состав и строение определяют поведение глины при нагреве: прослойка воды между слоями имеет слабую связь, легко удаляется, образуя равномерно распределенную пористость по всей структуре.

Таблица 3

Испытания на прочность образцов с использованием глин различных месторождений

Table 3

Strength tests o samples made of clays of various fields

Глина в связке Прочность на сжатие, МПа Прочность на изгиб, МПа

Месторождение Белое Глинище 22,5 5,9

Месторождение Дарат 20,9 5,1

Месторождение Федоровское 21,4 5,3

2ГОСТ 25.503-97. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие. Введ. 01.07.1999. М.: Стандартинформ, 2005. / GOST 25.503-97. Calculations and strength tests. Methods of mechanical testing of metals. Compression test method. Introduced 1 July 1999. Moscow: Standardinform Publ., 2005.

Проведенные исследования показали возможность использования глины месторождения Белое глинище в качестве глинистой связки при производстве огнеупоров. Использование данной глины в количестве 39% по массе фракции 150 мкм позволяет получать огнеупорные шамотные изделия

достаточно высокой прочности с пористостью 10-12%, причем большая часть пор приходится на долю закрытой пористости, что позволяет предположить более высокое сопротивление затеканию шлака и металлического расплава в изделие, т.е. увеличить срок службы огнеупора.

Библиографический список

1. Сойфер В.М. О стандарте на огнеупорные изделия для футеровки сталеразливочных ковшей (ГОСТ Р 53933-2010) // Огнеупоры и техническая керамика. 2012. № 10. С. 44-45.

2. Лутц Р. Двухслойные огнеупорные изделия, получаемые автоматическим прессованием двух различных материалов за один рабочий цикл // Огнеупоры и техническая керамика. 2007. № 3. С. 33-36.

3. Kovarik O., Materna A., Siegl J., Cizek J., KleCka J. Fatigue crack growth in plasma-sprayed refractory materials // Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 28 (1-2). Р. 87-97.

4. Vargas R., Neggers J., Canto R.B. Comparison of two full-field identification methods for the wedge splitting test on a refractory // Journal of the european ceramic society. 2018. Vol. 16. No. 38. Р. 5569-5579.

5. Пастухов А.Г., Минасян А.Г., Шарая О.А. Оценка напряженно-деформированного состояния сегмента прессвалкового измельчителя // Технология машиностроения. 2016. № 3. С. 43-46.

6. Kovalev P.V., Ryaboshuk S.V., Issagulov A.Z., Kulikov V.Y., Kvon S.S., Chsherbakova Y.P., Sultamurat G.I., Ji-ronkin M.V. Improving production technology of tube steel grades in converter process // Metalurgija (Zagreb, Croatia). 2016. Vol. 55. No. 4. P. 715-718.

7. Коробейников В.В., Ткаченко С.С. Энергосберегающие нагревательные агрегаты нового поколения // Литье и металлургия. 2017. № 3 (88). С. 34-38.

8. Юсупходжаев А.А., Мирзажонова С.Б., Саидходжа-ева Ш., Маткаримов С.Т., Нодиров В. Физико-химические процессы на границе раздела расплав - огне-упор в металлургических плавильных печах // International Scientific and Practical Conference World science. 2016. Т. 1. № 11 (15). С. 38-40.

9. Избембетов Д.Д., Амангельдиев Н.М., Зупаров Н.С. Разработка технологии производства огнеупорных изделий из рукавной пыли и шлаков высокоуглеродистого феррохрома // Теория и технология металлургического производства. 2015. № 2 (17). С. 56-60.

10. Куликов В.Ю., Квон С.С., Ковалева Т.В., Еремин Е.Н. Исследования влияния режимов прессования на параметры пористой структуры формы // Литейщик России. 2018. № 8. С. 9-14.

11. Кремер Р., Лутц Р. Повышение качества фасонных огнеупорных изделий за счет современной технологии прессования // Огнеупоры и техническая керамика. 2007. № 4. С. 31-35.

12. Исагулов А.З., Куликов В.Ю., Квон С.С., Щербакова Е.П., Достаева А.М. Влияние технологических параметров на изготовление шамотных кирпичей с высокой термоустойчивостью и прочностью // Литейщик России. 2018. № 4. С. 36-41.

13. Исагулов А.З., Ибатов М.К., Куликов В.Ю., Квон С.С., Аринова С.К. Влияние пористости шамотных кирпичей на их механические и эксплуатационные свойства // Металлургия машиностроения. 2018. № 3. С. 13-15.

References

1. Sojfer V.M. About GOST P53933-2010 for refractory bricks. Ogneupory i tekhnicheskaya keramika [Refractories and Technical Ceramics], 2012, no. 10, pp. 44-45. (In Russ.).

2. Lutc R. Double-layered refractory product, automatically pressed from two different materials in one single working cycle. Ogneupory i tekhnicheskaya keramika [Refractories and Technical Ceramics], 2007, no. 3, pp. 33-36. (In Russ.).

3. Kovarik O., Materna A., Siegl J., Cizek J., Klecka J. Fatigue crack growth in plasma-sprayed refractory materials. Journal of Thermal Spray Technology, 2019, vol. 28 (1-2), pp. 87-97.

4. Vargas R., Neggers J., Canto R.B. Comparison of two full-field identification methods for the wedge splitting test on a refractory. Journal of the european ceramic society, 2018, vol. 16, no. 38, pp. 5569-5579.

5. Pastuhov A.G., Minasyan A.G., Sharaya O.A. Evaluation of the stress-strain state of the press-rolling mill segment. Tekhnologiya mashinostroeniya, 2016, no. 3, pp. 43-46. (In Russ.).

6. Kovalev P.V., Ryaboshuk S.V., Issagulov A.Z., Kulikov V.Y., Kvon S.S., Chsherbakova Y.P., Sultamurat G.I., Ji-ronkin M.V. Improving production technology of tube steel grades in converter process. Metalurgija (Zagreb, Croatia), 2016, vol. 55, no. 4, pp. 715-718.

7. Korobejnikov V.V., Tkachenko S.S. Energy-saving heating units of new generation. Lit'e i metallurgiya [Foundry Production and Metallurgy], 2017, no. 3 (88), pp. 34-38. (In Russ.).

8. Yusuphodzhaev A.A., Mirzazhonova S.B., Saidhodzhaeva Sh., Matkarimov S.T., Nodirov V. Physico-chemical processes at the melt - refractory interface in metallurgical smelting furnaces. International Scientific

and Practical Conference World science, 2016, vol. 1, no. 11 (15), pp. 38-40. (In Russ.).

9. Izbembetov D.D., Amangel'diev N.M., Zuparov N.S. Development of technology for production of refractory products from the hose fume and high-carbon ferro-chrome slags. Teoriya i tekhnologiya metallur-gicheskogo proizvodstva [Theory and Technology of Metallurgical Production], 2015, no. 2 (17), pp. 56-60. (In Russ.).

10. Kulikov V.Yu., Kvon S.S., Kovaleva T.V., Eremin E.N. Researches of influence of pressure regimes on parameters of the porous structure of the form. Litejshchik Ros-sii, 2018, no. 8, pp. 9-14. (In Russ.).

11. Kremer R., Lutc R. Quality Improvement of Shaped Refractories by Modern Pressing Technology. Ogneu-pory i tekhnicheskaya keramika [Refractories and Technical Ceramics], 2007, no. 4, pp. 31-35. (In Russ.).

12. Isagulov A.Z., Kulikov V.Yu., Kvon S.S., Shcherba-kova E.P., Dostaeva A.M. Influence of technological parameters on the production of chamotte bricks with high thermal stability and strength. Litejshchik Rossii, 2018, no. 4, pp. 36-41. (In Russ.).

13. Isagulov A.Z., Ibatov M.K., Kulikov V.Yu., Kvon S.S., Arinova S.K.The effect of fireclay brick porosity on their mechanical and operational properties. Metallurgiya mashinostroeniya, 2018, no. 3, pp. 13-15. (In Russ.).

Критерии авторства

Исагулов А.З., Ибатов М.К., Квон С.С., Ковалёва Т.В., Аринова С.К., Достаева А.М. имеют равные авторские права и несут одинаковую ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

Исагулов Аристотель Зейнуллинович,

доктор технических наук, профессор, первый проректор, Карагандинский государственный технический университет, 100012, г. Караганда, б-р Мира, 56, Республика Казахстан, e-mail: a.isagulov@kstu.kz

Ибатов Марат Кенесович,

доктор технических наук, профессор, ректор,

Карагандинский государственный технический университет, 100012, г. Караганда, б-р Мира, 56, Республика Казахстан, e-mail: anjijite@mail.ru

Квон Светлана Сергеевна,

кандидат технических наук,

доцент, профессор кафедры нанотехнологии

и металлургии,

Карагандинский государственный технический университет, 100012, г. Караганда, б-р Мира, 56, Республика Казахстан, e-mail: svetlana.1311@mail.ru

Authorship criteria

Isagulov A.Z., Ibatov M.K., Kvon S.S., Kovaleva T.V., Arinova S.K., Dostaevа A.M. have equal authors rights and bear equal responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Aristotel Z. Isagulov,

Dr. Sci. (Eng.), Professor, First Vice-Rector,

Karaganda State Technical University, 56 Mira Blvd, Karaganda 100012, Republic of Kazakhstan, e-mail: a.isagulov@kstu.kz

Marat K. Ibatov,

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Rector,

Karaganda State Technical University, 56 Mira Blvd, Karaganda 100012, Republic of Kazakhstan, e-mail: anjijite@mail.ru

Svetlana S. Kvon,

Cand. Sci. (Eng.),

Associate Professor, Professor of the Department of

Nanotechnology and Metallurgy,

Karaganda State Technical University,

56 Mira Blvd, Karaganda 100012,

Republic of Kazakhstan,

e-mail: svetlana.1311@mail.ru

Ковалёва Татьяна Викторовна,

магистр,

докторант кафедры нанотехнологии и металлургии,

Карагандинский государственный технический университет,

100012, г. Караганда, б-р Мира, 56, Республика Казахстан, e-mail: sagilit@mail.ru

Аринова Сания Каскатаевна,

магистр,

докторант кафедры нанотехнологии и металлургии,

Карагандинский государственный

технический университет,

100012, г. Караганда, б-р Мира, 56,

Республика Казахстан,

e-mail: sanya_kazah@mail.ru

Достаева Ардак Мухамедиевна,

доктор,

старший преподаватель кафедры нанотехнологии и металлургии,

Карагандинский государственный технический университет,

100012, г. Караганда, б-р Мира, 56, Республика Казахстан, e-mail: ardak_erkekyz@mail.ru

Tatiana V. Kovaleva,

Holder of Master's degree, Doctoral student of the Department of Nanotechnology and Metallurgy, Karaganda State Technical University, 56 Mira Blvd, Karaganda 100012, Republic of Kazakhstan, e-mail: sagilit@mail.ru

Saniya K. Arinova,

Holder of Master's degree, Doctoral student of the Department of Nanotechnology and Metallurgy, Karaganda State Technical University, 56 Mira Blvd, Karaganda 100012, Republic of Kazakhstan, e-mail: sanya_kazah@mail.ru

Ardak M. Dostaeva,

PhD,

Senior Lecturer of the Department of Nanotechnology and Metallurgy, Karaganda State Technical University, 56 Mira Blvd, Karaganda 100012, Republic of Kazakhstan, e-mail: ardak_erkekyz@mail.ru