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Procédé pour l'obtention d'un produit alumineux fondu.
L'objet de la présente invention est un procédé pour l'obtention de produits alumineux fondus qui contiennent en proportion importante des oxydes de chrome et dans lesquels on ne trouve en même temps qu'une quantité aussi faible que possible d'impuretés telles que fer, silicium et magnésium, si bien que le produit possède les qualités réfractaires et autres propriétés intéressantes de l'oxyde de chrome, en présentant en outre une structure
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cristalline homogène.
On sait que l'oxyde de chrome constitue une matière réfractaire très appréciée; par exemple, le or 203 n'est pas miscible avec l'aoide silicique, mais, en général, son prix en empêche l'application comme matière réfractaire courante du commerce.
Or, on a trouvé que les matières ci-dessus mentionnées, savoir l'oxyde de chrome et l'oxyde d'aluminium, pouvaient être fondus avantageusement dans des fours du genre des fours électriques à arc, en fournissant une matière cristalline homogène d'intéressantes propriétés. Une matière fondue obtenue conformément à l'invention constitue après le refroidissement un produit granuleux, tout à fait homogène entres cohérent; ses propriétés cristallines sont sensiblement celles de l'alumine cristalline et de l'oxyde de chrome cristallin, dont les formes cristallines sont indentiques. La cristallisation trigonale est caractéristique pour ces deux oxydes.
Quant à la couleur, on constate une variation progressive du rouge au vert, suivant l'augmentation de la teneur en oxyde de chrome; au microscope, les grains cristallins présentent séparément une structure particulière en grille ou en zones telle que celle caractéristique dans beaucoup de cas pour les minéraux isomorphes qu'on trouve dans la nature, mais qu'on n'avait pas encore observée toutefois dans les minéraux artificiels. Cette structure en grille présente à l'examen microscopique un tracé géométrique qui se répète symétriquement dans les différents grains, et peut être examinée de façon particulièrement aisée du fait de la forte coloration; cette structure provoque une double
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réfraction du cristal.
On constate une augmentation de l'index de réfraction lorsqu'on augmente la teneur en oxyde de chrome. Mais aucune matière, outre celle qui présente cette proportion d'alumine et d'oxydes de chrome dans la masse fondue et refroidie ne se compose entièrement de particules cristallines à double réfraction.
Pour la mise en pratique de l'invention suivant un procédé reconnu particulièrement convenable, on utilise de manière générale une matière alumineuse de la série à géodes d'une teneur de 95% de Al 0 ,et pratiquement exempte d'acide silicique; les impuretés se composent principalement d'oxyde de fer et de titane. Dans le cas où ces dernières impuretés ne se présentent pas dans une proportion supérieure à 5% du mélange total, elles peuvent être également re- prises dans 1'alumine,en solution solide, l'homogénéité et le caractère cristallin de la matière fondue ne se trouvant pas modifiés. On a également employé cependant une alumine d'une teneur en Al 0 de 99%. L'oxyde de chrome était ajouté sous forme d'oxyde vert du commerce.
Le rapport de quantités entre l'oxyde de chrome et l'oxyde d'aluminium, dans la matière fondue, dépend du degré désiré de qualités réfraotaires du produit final.
On a constaté qu'on obtenait un produit présentant de hautes qualités réfractaires et une résistance aux scories nota- blement augmentée si l'on ajoutait une petite quantité de 2 3 Or 0 , par exemple 10%.
Un autre problème se pose lorsqu'on désire une addition de minerais de chromite. On peut obtenir un bon produit en adoptant un rapport de quantités déterminé en minerais
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2 de chromite, qui présentent une haute teneur en Cr, lorsque
2 la teneur en MgO et SiO de ces minerais est faible ; utilisant de telles matières de départ pour l'oxyde de chrome, la partie ajoutée doit être maintenue inférieure à une proportion qui dépend de la pureté du minerai de chromite. Lorsqu'on apporte des quantités suffisantes dLimpuretés par addition de trop de minerais, ou par
2 3 addition d'un minerai pauvre en Or 0 , le produit final ne oristallise pas suivant un système trigonal, lequel, précisément, est caractéristique pour la présente invention;
on constate au contraire une forme isométrique de cristaux de spinelle, la matière présentant une dureté moindre et une résistance moins grande à l'acide silicique.
Pour la mise en pratique du procédé faisant l'objet de la présente invention, on utilise convenablement un four électrique analogue à ceux habituellement employés dans la fabrication d'alumine fondue pour abrasif s. En général, un tel four se compose d'une enveloppe réfrigérée à l'eau, sans autre garniture que celle constituée par la matière en fusion, lorsque celle-ci est introduite dans le four.
La matière fondue est liquéfiée grâce à la chaleur fournie par un arc électrique formé entre deux ou plusieurs élec- trodes montées dans l'enveloppe métallique, Après cependant que de la matière fondue a donné naissance à un bain, la résistance électrique de la matière fondue est utilisée en vue de la production de la chaleur. Le mélange est chargé progressivement, et les électrodes sont soulevées suivant l'élévation du niveau de la masse fondue.
Lorsqu'on emploie une matière de départ d'une pureté
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suffisante pour l'oxyde de chrome, comme par exemple l'oxyde vert du commerce, celui-ci est mélangé à l'alumine avant la fusion, les particules ou grains devant être au moins d'un diamètre de 1/4", comme minimum de grosseur. Afin d'empêcher une réduction de l'oxyde de chrome en chrome métallique, on évitera autant que possible la création de conditions réductrices lors de la fusion. Dans le cas où, toutefois, on utiliserait des minerais de chromite comme
2 3 matière première de Or 0 ,on peut procéder à une réduction sélective des différentes impuretés, d'une manière qu'on décrira plus loin.
Pendant la fusion, on ne peut éloigner qu' une petite proportion de magnésie, soit par sublimation soit par réduction et sublimation subséquente, on n'est pas bien fixé à ce sujet, et par conséquent la proportion de magnésie contenue du fait de l'addition des minerais de chromite doit être limitée faute de quoi il ne se forme pas de solution solide d'oxyde de chrome et d'oxyde d' alùminium.
La teneur maximum de la matière fondue en FeO peut être fixée à environ 5% de la quantité totale, et la teneur maximum en magnésie à environ 1,5% de la quantité totale. Ces limites sont à donner comme plus ou moins fixes, en raison de l'effet des impuretés en question sur la cristallisation de la matière fondue, au refroidissement.
Un excès en oxyde de fer provoque une cristallisation du type spinelle, au lieu de la cristallisation trigonale dé- sirée, caractéristique pour l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de chrome.
La teneur admissible en acide silicique dépend de la destination envisagée pour le produit final. L'acide silicique n'est pas contenu dans la solution solide et se
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trouve situé dans les intervalles des cristaux, sous forme d'une substance analogue au verre, peut être comme silicate.
Ceci n'est pas désirable pour les objets réfractaires, attendu que ces impuretés entre les cristaux peuvent empêcher le contact étroit.de ceux-ci. Lorsqu'une quantité suffisante d'acide silicique est présente, si bien que son effet devient sensible, le point d'amollissement de la pièce se trouve correspondre à une basse température. Des objets réfractaires de valeur ne doivent donc pas com- porter dans les intervalles existant entre les cristaux de matières contenant de l'acide silicique, pouvant être expulsé à hautes températures, et c'est ainsi que pour des objecte très réfractaires, on limite la teneur en acide silicique à 1,5% au plus de la quantité totale.
D'un autre côté, toutefois, l'acide silicique n'aura en général qu'une influence relativement faible, lorsque la masse refroidie sera brisée en vue de la production d'une ma- tiere abrasive à grain.Lorsque le rapport entre Al 0 et Or 0 est grand, le produit constitue généralement une masse granuleuse, les cristaux étant absolument homogènes et intimement mélés.
Il peut aussi être désirable d'établir un produit présentant une proportion plus grande de Cr2O3. Au fur et a mesure que la proportion en Or 0 augmente, l'index de réfraction s'élève, comme mentionné plus haut. En outre, le produit devient plus réfractaire ; la dureté augmente jusqu'à un maximum, puis semble retomber et arriver à une valeur plus faible que le maximum,lorsque la teneur en
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23 2 3 Or 0 à Al 0 ,il ne parait pas possible d'augmenter la proportion de minerai de chromite ajoutée @ à la matière fondue dans une mesure telle que la teneur en MgO de la masse totale s'élève au-dessus de 1,5%;
il est alors né-
2 cessaire d'ajouter au moins partiellement le Or 0 , sous
2 3 forme de Or 0 pur du commerceo
On donnera ci-dessous l'exemple d'une analyse d'un minerai qu'on peut se procurer dans le commerce: Or 2 03 45
SiO2 8
Al2O3 15 Fe203 15
MgO 15
Jusqu'à environ 10% de la quantité de minerai de chrome ci-dessus désigné, on peut mélanger à un minerai d'une forte teneur en alumine, et fondre au four électrique en vue de la production de la matière réfractaire faisant l'objet de l'invention.
Lorsqu'on utilise plus de 10% de ce minerai, la cristallisation suivant le type caracté- ristique du corindon ne se manifeste pas,
Lorsqu'on dispose d'autres minerais, on donnera des limites différent en conséquence, comme proportions, et dépendant de la teneur en MgO du minerai, suivant la règle générale. Le tableau ci-dessous donne des analyses de minerais, et les limites des pourcentages de chaque minerai, limites entre lesquelles on peut fondre avec de l'alumine, conformément à la présente invention.
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<tb>
<tb>
Valeur <SEP> limite.
<tb>
23 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> Or <SEP> 0 <SEP> FeO <SEP> AlO <SEP> CaO <SEP> SiO <SEP> MgO <SEP> %
<tb> 51. <SEP> 40 <SEP> 16.71 <SEP> 17.26 <SEP> trace <SEP> 4. <SEP> 20 <SEP> 6. <SEP> 60 <SEP> 23%
<tb> 46. <SEP> 45 <SEP> 13.88 <SEP> 26. <SEP> 00 <SEP> d <SEP> 6. <SEP> 60 <SEP> 7.89 <SEP> 19%
<tb> 42. <SEP> 25 <SEP> 13.37 <SEP> 13.40 <SEP> 1,00 <SEP> 6. <SEP> 84 <SEP> 13,02 <SEP> 11,5%
<tb> 34.27 <SEP> 11.05 <SEP> 11,90 <SEP> --- <SEP> 21.70 <SEP> 21.30 <SEP> 7%
<tb>
On peut réaliser des économies, dans certaines conditions, par le fait qu'on fera tout d'abord fondre dans le four électrique un minerai qui représente la matière de départ pour l'un des oxydes, après quoi on ajoute aux constituants fondus la matière de départ pour l'autre mine- rai.
Par exemple, on pourra fondre de la bauxite en suivant le procédé le mieux approprié en vue de l'éloignement des impuretés, puis, y ajouter les oxydes de chrome ou les minerais de chromite courants. Un autre procédé consiste à fondre tout d'abord les oxydes de chrome ou les minerais de chromite du commerce, au four électrique, puis à y ajou- ter la matière de départ pour l'alumine, de préférence de :L'alumine fondue, ou des minerais de bauxite. Ce dernier moyen n'est toutefois pas a préférer, car il y a tendance à réduction de l'oxyde de chrome, en mêm-e temps que celle des impuretés.
Pour obtenir des blocs réfractaires, et autres objets, on coule généralement la matière. fondue dans des moules appropriés,matière que l'on prélevé latéralement du four, ou par basculage, de façon que la masse fondue coule dans le moule; il est toujours désirable, en particulier dans ce dernier cas, de prévoir des moyens s'opposant à la une chute ou à une projection de/matière fondue dans le
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système d'eau de refroidissement. Ceci peut être obtenu en utilisant des écrans métalliques convenablement disposés,
La matière fondue est chauffée jusqu'à une température notablement supérieure au point de fusion,puis couléedans les moules.
Ces moules peuvent se composer d'une matière réfractaire granuleuse combinée à un liant de noyau connu dans la pratique de la fonderie, ou encore de plaques de matière réfractaire cuite, de charbon ou d'un métal approprié. Si nécessaire, ces moules sont préalablement chauffés; ils peuvent aussi, afin d'empêcher un refroidissement trop rapide, être isolés du fait qu'on les placera dans une fosse de coulée à l'intérieur de laquelle ils seront environnés de sable ou d'autres matières isolantes.
Les moules doivent être pourvus de réserves largement dimensionnées, afin de permettre un remplissage complet de ceux-ci, sans qu'une immobilisation de la matière qui se solidifie puisse se manifester dans les parties hautes.
Lorsque la réserve est disposée avec son extrémité de section la plus faible immédiatement contre le moule, présentant ainsi une forme en coin, l'éloignement de la matière en excès, qui forme la tête de coulée, est notablement facilité. Lorsqu'un moule est rempli, on l'éloigne et l'on procède alors, de manière correspondante, à la garniture d'autres moules.
Les pièces moulées peuvent être laissées dans le moule en vue de traitement thermiques ultérieurs ou peuvent aussi, dans le cas où l'on utilise des moules en fer, être retirées du moule, peu de temps après que les parties extérieures de la pièce coulées se sont solidifiées, et
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être ainsi abandonnées au refroidissement. Les têtes doivent alors être séparées par choc des pièces moulées, car cellesci sont à cette phase de la fabrication plus résistantes qu'à froid ; on risque moins de les briser par les chocs. Lorsqu'on a prévu une tête de coulée de forme conique, et dont la plus petite section se trouve immédiatement sur la pièce moulée, sa séparation est plus simple et sensiblement plus nette, ainsi qu'il en est d'ordinaire.
Pour le refroidissement, on peut procéder de la façon habituelle, en plaçant les pièces moulées dans un four et en réduisant progressivement la température,en entourant les pièces de sable chaud ou d'une autre matière isolante, ou en n'isolant les pièces que légèrement, et en les laissant ainsi se refroidir, pour perdre leurs propres calories-, ou encore en leur transmettant celles d'autres blocs avec les quels elles se trouvent en contact étroit. La courbe duréetempérature est ici très variable, selon.la forme et la nature des pièces, et suivant la composition de la matière coulée. En général, il convient d'observer que lorsqu'on remarque des cassures dans une période de temps déterminée, il est judicieux d'augmenter soit cette période déterminée de refroidissement ou toute la durée du refroidissement.
Après que les pièces sont refroidies, on peut éloigner les restes de la tête de coulée éventuellement subsistants, ou autres minimes irrégularités, par chocs ou aussi par meulage, pour les petites irrégularités.
Après que le mélange oxyde de chrome-alumine est fondu, on peut aussi, au lieu de le couler dans des moules, le laisser se refroidir dans le four. Le four fait alors
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lui-même office de moule ; est alors judicieux de le revê- tir d'une mince garniture, de la matière réfractaire, de façon que la matière fondue s'étende jusqu'aux parois latérales, en formant un bloc lisse. Le chargement est effectué de la même manière; les électrodes sont progressivement retirées, et l'on forme ainsi un bloc de l'épaisseur désirée. Ce procédé de moulage présente l'inconvénient que l'on ne peut remplir seulement qu'un moule à la fois.
Cet inconvénient est toutefois compensé par le fait que l'on n'a pratiquement aucune perte de matière, du fait de têtes de coulées, etc.....ainsi qu'il en est pour les autres procédés de coulée. Dans beaucoup de cas, il est également judicieux d'établir les fours de moulage de ce genre de manière à présenter une légère dépouille, afin de faciliter l'extraction des blocs hors du moule. En général, ceci ne sera toutefois pas nécessaire, du fait du retrait important se manifestant après solidification.
Lorsque la coulée est froide, on peut la sortir en une seule pièce, et la briser ou la séparer en petits morceaux de la grosseur désirée. Ces morceaux, lorsqu'ils sont réduits ou divisés jusqu'à la grosseur convenable, sont parfaitement appropriés à la fabrication d'objets réfractaires liés. Des particules de grosseur convenable sont également propres à l'utilisation comme matière abrasive granuleuse. Les objets réfractaires liés peuvent, de la manière habituelle, être obtenus en choisissant des mélanges de sable appropriés, avec addition de liants correspondants, moulage et chauffage subséquent à hautes températures dans des fours céramiques. De préférence, la matière première du liant approprié doit présenter une
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composition analogue à celle du grain lui-même.
Les objets réfractires obtenus de cette manière sont très utiles dans différentes branches de la métallur- gie,tant pour des coulées de matières ferreuses que pour celles de matières non ferreuses, les coulées électriques, les opérations chimiques etc. Leur résistance à l'action des scories les rend utilisables très largement dans l'in- dustrie des matières réfractaires, partout où l'on utilise des matériaux très résistants.
Les matières fondues à base d'oxyde de chrome et d'oxyde d'aluminium, suivant la présente invention, pré- sentent encore différents autres avantages qui les rendent intéressantes dans leur utilisation comme abrasifs. Leurs cristaux se présentent de telle manière que ces matières offrent un grain favorable. La cassure montre, au lieu de la forme conoide, comme dans l'alumine ordinaire fondue, un aspect plus rugueux. La dite matière est plus tenace et plus dure que l'alumine pure fondue.
On a exposé dans ce qui précède, succintement, quelques-unes des différentes possibilités d'application et de réalisation de matières coulées contenant Or 2O3
2 3 et Al 0 . Tout homme du métier en trouvera naturellement d'autres encore. On a d'autre part mentionné certains détails en vue de l'élimination au moins partielle d'im-
2 3 puretés telles qu'on en rencontre pour le Or 0 , dans les matières premières de ce corps.
On a en outre décrit des procédés avantageux en vue de la réduction de la teneur en impuretés, jusqu'à la plus faible mesure possible, dans des produits obtenus par fusion de ces matières premières
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avec de l'alumine. Naturellement, la présente invention n'est en aucune façon limités à ces formes de réalisation décrites et peut au contraire être convenablement réalisée de toute autre manière.
R e v e n d i c a t i o n s : -----------------------------
1.) Procédé d'obtention d'un produit alumineux pour matières réfractaires, matières abrasives, et autres applications, caractérisé en ce qui: on fond de l'oxyde de chrome et de l'oxyde d'aluminium pour former une solution solide, ou bien on introduit de l'oxyde de chrome dans de l'oxyde d'aluminium fondu.
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Process for obtaining a molten aluminous product.
The object of the present invention is a process for obtaining molten aluminous products which contain a large proportion of chromium oxides and in which there is at the same time only as small an amount as possible of impurities such as iron. , silicon and magnesium, so that the product has the refractory qualities and other valuable properties of chromium oxide, in addition having a structure
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homogeneous crystalline.
It is known that chromium oxide constitutes a very popular refractory material; for example, 203 gold is not miscible with silicic acid, but, in general, its price prevents its application as a common commercial refractory.
However, it has been found that the above-mentioned materials, namely chromium oxide and aluminum oxide, can be advantageously melted in furnaces of the type of electric arc furnaces, while providing a homogeneous crystalline material of interesting properties. A molten material obtained in accordance with the invention constitutes after cooling a granular product, completely homogeneous and coherent; its crystalline properties are substantially those of crystalline alumina and crystalline chromium oxide, the crystalline forms of which are identical. Trigonal crystallization is characteristic for these two oxides.
As for the color, there is a gradual variation from red to green, depending on the increase in the content of chromium oxide; under the microscope, the crystalline grains separately exhibit a particular grid or zone structure such as that characteristic in many cases for isomorphic minerals found in nature, but which had not yet been observed in minerals. artificial. This grid structure presents on microscopic examination a geometric pattern which is repeated symmetrically in the different grains, and can be examined in a particularly easy manner due to the strong coloration; this structure causes a double
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refraction of the crystal.
An increase in the refractive index is observed when the chromium oxide content is increased. But no matter, other than that which has this proportion of alumina and chromium oxides in the melted and cooled mass, consists entirely of crystalline particles with double refraction.
For the practice of the invention according to a method recognized as particularly suitable, an aluminous material of the geode series is generally used with a content of 95% Al 0, and substantially free of silicic acid; the impurities consist mainly of iron oxide and titanium. In the event that these latter impurities are not present in a proportion greater than 5% of the total mixture, they can also be taken up in alumina, in solid solution, the homogeneity and the crystalline character of the molten material do not. not being modified. However, alumina with an Al 0 content of 99% was also used. The chromium oxide was added as a commercial green oxide.
The ratio of amounts of chromium oxide to aluminum oxide in the melt depends on the desired degree of quality of the final product.
It has been found that a product having high refractory qualities and significantly increased slag resistance is obtained if a small amount of 2 3 Gold 0 is added, for example 10%.
Another problem arises when it is desired to add chromite ores. A good product can be obtained by adopting a ratio of quantities determined in minerals
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2 of chromite, which have a high Cr content, when
2 the MgO and SiO content of these ores is low; using such starting materials for chromium oxide, the added part should be kept below a proportion which depends on the purity of the chromite ore. When sufficient quantities of impurities are added by adding too many minerals, or by
2 3 addition of an ore poor in Gold 0, the final product does not oristallize according to a trigonal system, which, precisely, is characteristic for the present invention;
on the contrary, there is an isometric shape of spinel crystals, the material exhibiting less hardness and less resistance to silicic acid.
For the practice of the process which is the object of the present invention, an electric furnace similar to those usually employed in the manufacture of molten alumina for abrasives is used. In general, such a furnace consists of a water-cooled casing, without any other lining than that constituted by the molten material, when the latter is introduced into the furnace.
The molten material is liquefied by the heat supplied by an electric arc formed between two or more electrodes mounted in the metal casing. However, after the molten material has given rise to a bath, the electrical resistance of the molten material is used for the production of heat. The mixture is gradually charged, and the electrodes are lifted as the level of the melt increases.
When using a starting material of a purity
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sufficient for chromium oxide, such as for example commercial green oxide, the latter is mixed with alumina before melting, the particles or grains having to be at least of a diameter of 1/4 ", as minimum size. In order to prevent a reduction of chromium oxide to metallic chromium, the creation of reducing conditions during melting should be avoided as much as possible. In the case, however, that chromite ores are used as
2 3 raw material of Gold 0, a selective reduction of the various impurities can be carried out in a manner which will be described later.
During the fusion, one can only remove a small proportion of magnesia, either by sublimation or by reduction and subsequent sublimation, one is not well fixed on this subject, and consequently the proportion of magnesia contained due to the Addition of chromite ores must be limited, otherwise a solid solution of chromium oxide and aluminum oxide does not form.
The maximum FeO content of the melt can be set at about 5% of the total amount, and the maximum magnesia content at about 1.5% of the total amount. These limits are to be given as more or less fixed, because of the effect of the impurities in question on the crystallization of the molten material on cooling.
An excess of iron oxide causes spinel-like crystallization, instead of the desired trigonal crystallization characteristic of aluminum oxide and chromium oxide.
The permissible silicic acid content depends on the intended destination for the final product. Silicic acid is not contained in the solid solution and is
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found located in the intervals of the crystals, as a substance similar to glass, may be like silicate.
This is undesirable for refractory objects, since these impurities between the crystals can prevent close contact with them. When a sufficient quantity of silicic acid is present, so that its effect becomes noticeable, the softening point of the part is found to correspond to a low temperature. Valuable refractory articles should therefore not include in the intervals existing between the crystals materials containing silicic acid, which can be expelled at high temperatures, and it is thus that for very refractory objects, the range is limited. silicic acid content not exceeding 1.5% of the total quantity.
On the other hand, however, silicic acid will generally have only a relatively small influence when the cooled mass is broken up for the production of a grained abrasive material. When the ratio of Al 0 and 0 gold is large, the product generally constitutes a granular mass, the crystals being absolutely homogeneous and intimately mixed.
It may also be desirable to establish a product having a higher proportion of Cr2O3. As the proportion of Gold 0 increases, the refractive index rises, as mentioned above. In addition, the product becomes more refractory; the hardness increases to a maximum, then seems to fall again and arrive at a value lower than the maximum, when the content of
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23 2 3 Gold 0 to Al 0, it does not appear possible to increase the proportion of chromite ore added to the molten material to such an extent that the MgO content of the total mass rises above 1 , 5%;
he was then born-
2 required to add at least partially the Gold 0, under
2 3 form of pure commercial gold 0
Below is an example of an analysis of an ore that can be obtained commercially: Gold 2 03 45
SiO2 8
Al2O3 15 Fe203 15
MgO 15
Up to about 10% of the amount of chromium ore designated above, it can be mixed with ore of high alumina content, and smelt in electric furnace for the production of the refractory subject. of the invention.
When more than 10% of this ore is used, crystallization according to the characteristic type of corundum does not appear,
When other ores are available, different limits will be given accordingly, as proportions, and depending on the MgO content of the ore, as a general rule. The table below gives ore analyzes, and the limits of the percentages of each ore, between which limits can be melted with alumina, in accordance with the present invention.
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<tb>
<tb>
Limit <SEP> value.
<tb>
23 <SEP> 2 <SEP> 3
<tb> Or <SEP> 0 <SEP> FeO <SEP> AlO <SEP> CaO <SEP> SiO <SEP> MgO <SEP>%
<tb> 51. <SEP> 40 <SEP> 16.71 <SEP> 17.26 <SEP> trace <SEP> 4. <SEP> 20 <SEP> 6. <SEP> 60 <SEP> 23%
<tb> 46. <SEP> 45 <SEP> 13.88 <SEP> 26. <SEP> 00 <SEP> d <SEP> 6. <SEP> 60 <SEP> 7.89 <SEP> 19%
<tb> 42. <SEP> 25 <SEP> 13.37 <SEP> 13.40 <SEP> 1.00 <SEP> 6. <SEP> 84 <SEP> 13.02 <SEP> 11.5%
<tb> 34.27 <SEP> 11.05 <SEP> 11.90 <SEP> --- <SEP> 21.70 <SEP> 21.30 <SEP> 7%
<tb>
Savings can be made, under certain conditions, by the fact that we will first melt in the electric furnace an ore which is the starting material for one of the oxides, after which the material is added to the molten constituents. departure for the other mine.
For example, bauxite can be smelted by following the most appropriate process for the removal of impurities, followed by adding chromium oxides or common chromite ores. Another process consists in first melting the chromium oxides or the commercial chromite ores, in an electric furnace, then adding thereto the starting material for the alumina, preferably: Molten alumina, or bauxite ores. This last means is not to be preferred, however, because there is a tendency for reduction of chromium oxide, at the same time as that of impurities.
To obtain refractory blocks, and other objects, we generally pour the material. molten in suitable molds, material which is taken laterally from the oven, or by tilting, so that the molten mass flows into the mold; it is always desirable, in particular in the latter case, to provide means opposing the fall or projection of / molten material in the
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cooling water system. This can be achieved by using suitably arranged metal screens,
The molten material is heated to a temperature significantly above the melting point and then poured into the molds.
These molds may consist of a granular refractory material combined with a core binder known in foundry practice, or of plates of fired refractory material, coal or a suitable metal. If necessary, these molds are heated beforehand; they can also, in order to prevent too rapid cooling, be isolated by placing them in a casting pit inside which they will be surrounded by sand or other insulating materials.
The molds must be provided with generously dimensioned reserves, in order to allow them to be completely filled, without any immobilization of the material which solidifies itself in the upper parts.
When the resist is placed with its weaker section end immediately against the mold, thus exhibiting a wedge shape, the removal of the excess material, which forms the casting head, is notably facilitated. When a mold is filled, it is moved away and one then proceeds, in a corresponding manner, to the filling of other molds.
The castings can be left in the mold for further heat treatment or can also, in the case where iron molds are used, be removed from the mold shortly after the outer parts of the cast part have set. are solidified, and
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thus be left to cool. The heads must then be separated by impact from the molded parts, because at this stage of manufacture they are more resistant than cold; they are less likely to be broken by shocks. When a conical shaped casting head is provided, and the smallest section of which is immediately on the molded part, its separation is simpler and noticeably sharper, as is usually the case.
Cooling can be done in the usual way, placing the molded parts in a furnace and gradually reducing the temperature, surrounding the parts with hot sand or other insulating material, or only insulating the parts. slightly, and thus allowing them to cool, to lose their own calories, or by transmitting those of other blocks with which they are in close contact. The duration and temperature curve here is very variable, according to the shape and nature of the parts, and according to the composition of the material being cast. In general, it should be observed that when breaks are noticed within a fixed period of time, it is advisable to increase either that fixed period of cooling or the entire duration of cooling.
After the parts have cooled down, any remaining remains of the casting head, or other minor irregularities, can be removed, by impact or also by grinding, for small irregularities.
After the chromium oxide-alumina mixture has melted, it is also possible, instead of pouring it into molds, to let it cool in the oven. The oven then makes
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itself as a mold; It is therefore advisable to cover it with a thin lining, of the refractory material, so that the molten material extends to the side walls, forming a smooth block. Loading is done in the same way; the electrodes are gradually withdrawn, and a block of the desired thickness is thus formed. This molding process has the drawback that you can only fill one mold at a time.
This drawback is however compensated by the fact that there is practically no loss of material, due to casting heads, etc ..... as is the case for the other casting processes. In many cases it is also a good idea to set up molding ovens of this kind so as to have a slight draft, in order to facilitate the extraction of the blocks from the mold. In general, however, this will not be necessary, due to the large shrinkage occurring after solidification.
When the pour is cold, it can be taken out in one piece, and broken up or separated into small pieces of the desired size. These pieces, when reduced or divided to the proper size, are ideally suited for making bonded refractory articles. Particles of suitable size are also suitable for use as a granular abrasive material. Bound refractory articles can, in the usual way, be obtained by choosing suitable sand mixtures, with the addition of corresponding binders, molding and subsequent heating to high temperatures in ceramic furnaces. Preferably, the raw material of the suitable binder should have a
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composition similar to that of the grain itself.
The refractory articles obtained in this way are very useful in various branches of metallurgy, both for the casting of ferrous materials as for those of non-ferrous materials, electric casting, chemical operations etc. Their resistance to the action of slag makes them very widely used in the refractory materials industry, wherever very resistant materials are used.
The chromium oxide and aluminum oxide melts according to the present invention still have various other advantages which make them attractive in their use as abrasives. Their crystals are presented in such a way that these materials offer a favorable grain. The break shows, instead of the conoid shape, as in molten ordinary alumina, a rougher appearance. Said material is more tenacious and harder than pure molten alumina.
In the foregoing, we have briefly described some of the different possibilities of application and production of cast materials containing Gold 2O3.
2 3 and Al 0. Anyone skilled in the art will naturally find still others. On the other hand, certain details have been mentioned with a view to at least partial elimination of
2 3 purities such as one finds for the Gold 0, in the raw materials of this body.
Advantageous processes have also been described for reducing the content of impurities, to the lowest possible extent, in products obtained by melting these raw materials.
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with alumina. Of course, the present invention is in no way limited to these described embodiments and may instead be suitably carried out in any other way.
R e v e n d i c a t i o n s: -----------------------------
1.) A process for obtaining an aluminous product for refractories, abrasives, and other applications, characterized in that: chromium oxide and aluminum oxide are melted to form a solid solution, or else chromium oxide is introduced into molten aluminum oxide.