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"Briquettes contenant des ingrédients destinés à être utilisés dans la préparation de la fonte"
La présente invention concerne les procédés de préparation de la, fonte de haute qualité et de résistance élevée, et se rapporte plus particulièrement à un produit industriel compact contenant les ingrédients destinés à être utilisés dans de tels procédés.
L'invention vise à établir un moyen pour la prépara.tion d'une fonte ayant des caractéristiques mécaniques améliorées.
Elle vise on outre à établir un moyen permettant d'obtenir une fonte de haute qualité et d'une faculté d'usinage améliorée.
Plus spécialement l'invention vise à établir un moyen permettant d'atteindre les objectifs précités, sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une plus grande quantité de chaleur ou d'exercer une action mécanique plus énergique pendant l'opération de fusion,ni d'appliquer un traitement spécial aux moulages après
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la coulée.
Sous ce ra.pport, l'invention vise à éta.blir un moyen permet- tant d'élever la température du bain de fusion, sans augmenter l'apport de chaleur à celui-ci.
En outre, l'invention vise spécialement à faciliter une répartition très uniforme du carbone dans la masse de métal, sans qu'il se forme ou qu'il reste des nodules de graphite dans celui-ci.
L'invention, qui comporte les objectifs précités et d'autres, consiste principalement en une briquette destinée à être utilisée dans la préparation de la. fonte, par addition au bain de fusion, les principaux ingrédients de cette briquette étant : une matière carbonée finement divisée, un agent de graphitisation, et un liant inorganique capable de résister à une température supérieure, à 900 C.
Un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'inven- tion consiste en une briquette destinée à être utilisée dans la préparation de la fonte, sous la forme d'une addition au bain de fusion et comprenant, comme principaux ingrédients : une matière carbonée finement divisée, du siliciure de calcium, et du ciment Portland comme liant.
La forme d'exécution préférée de l'invention consiste en une briquette comprenant, comme principaux ingrédients : le graphite à électrodes, le siliciure de calcium, et un liant inorganique, de préférence du ciment Portland, capable de résister à une tempé- rature supérieure à 900 C.
Les propriétés nouvelles considérées comme caractéristiques pour la présente invention sont exposées en détail dans les reven- dications annexées.
La nature de l'invention sera cependant mieux comprise à la lecture de la description ci-après, relative à des modes d'exécution spécifiques.
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Comme exposé plus haut, les briquettes selon l'invention comprennent trois ingrédients principaux; de plus, elles peuvent contenir un certain nombre de substances auxiliaires.
Le premier des ingrédients principaux est un composé qui facilite la graphitisation du fer, tout en contribuant à la. déso- xydation. La substance qu'il est préférable d'utiliser à cette fin est le siliciure de calcium à l'état pur ou une scorie contenant ce siliciure.
Toutefois, dans certains cas on peut utiliser du silicium pur ou d'autres composés contenant du silicium et/qui, en se désin- tégrant, libèrent ce dernier. Ainsi, on peut également utiliser le carbure de silicium (carborundum).
Le siliciure de calcium, ou autre composé employé en ses lieu et place, doit être granulaire ou pulvérulent et posséder une gros- seur de grain inférieure à celle qui correspond au tamis de quatre (standard américain).
Il convient de remarquer que le terme de "siliciure de cal- cium" utilisé plus haut, ainsi que dans la description détaillée ci-après et dans les revendications annexées, est censé couvrir tous les composés possibles à base de calcium et de silicium, notamment tous les alliages possibles au calcium et au silicium.
Un autre ingrédient fondamental des briquettes selon l'invention est constitué par le carbone.
On emploie ici de préférence le carbone sous la forme de graphite à électrodes. Il convient de noter que le terme de "graphite à électrodes" employé ci-dessus, ainsi que dans la description détaillée ci-après et les revendications annexées, est censé couvrir des substances servant généralement à la. préparation d'électrodes de carbone et de graphite du type courant.
De tels électrodes sont généralement établies en un mélange de poudre de graphite et de liant, mélange qui est chauffé'à une température d'au moins 5000 F.
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Il convient de remarquer qu'on peut tout aussi bien utiliser, comme carbone, du charbon de bois, du charbon minéral ou le graphi- te même. Toutefois, ces substances sont moine, avantageuses en vue du but poursuivi que le graphite à électrodes tel que défini plus haut.
Le carbone doit être finement divisé, de manière que sa, grosseur de grain soit égale ou inférieure 8. celle qui correspond au tamis de .vingt (standard américain).
Les ingrédients énumérés plus haut, ainsi que d'autresiiR- grédients éventuels et qui seront décrits plus loin, sont agglomé- rés sous la forme de briquettes 8. l'aide d'un liant inorganique capable de résister à des températures supérieures 900 C. On emploiera, de préférence le ciment Portland.
Le plâtre, le feldspath ou d'autres silicates alcalins peuvent aussi être employés à titre de ciment, soit seuls, soit conjointement avec le ciment Portland.
Toutefois, dans tous les cas, il convient de veiller à ce que le liant possède un point de fusion suffisamment élevé pour empêcher que les ingrédients ne se dissocient avant qu'ils n'atteignent une température d'environ 900 C.
En plus des ingrédients énumérés plus haut, on peut intro- duire d'autres matières dont la présence est avantageuse en vue de la préparation de la fonte.
Ainsi par exemple on peut ajouter de la poudre de fonte, afin de rendre les briquettes compactes et d'augmenter leur poids spécifique. De préférence, cette fonte doit posséder une haute teneur en carbone. La. pulvérisation ne doit pas être, pratiquée jusqu'à un haut degré de finesse, de sorte que la poudre de fonte peut être remplacée par des tournures de fer.
En outre, on peut ajouter du bioxyde de manganèse dans un but de désulfuration du fer,
De plus, on peut employer la. soude,de préférence sous une forme comprimée, la potasse, le feldspath, la leucite et les
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substances analogues, dans le but d'une désulfuration, d'une désoxydation, et d'une amélioration générale des qualités des moulages.
De plus, on peut ajouter du carbonate de calcium, afin d'assurer une plus grande fluidité de la. scorie.
En ce qui concerne les proportions des ingrédients, la composition préférée selon l'invention comporte , en parties de poids : siliciure de calcium 350; graphiteà électrodes 350; bioxyde de manganèse 50; potasse ou soude ou feldspath 100; liant 200.
D'autres compositions avantageuses ressortent du tableau ci -après ;
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<tb> INGREDIENTS <SEP> COMPOSITIONS <SEP> DE <SEP> BRIQUETTES
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> EN <SEP> PARTIES <SEP> DE <SEP> POIDS
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Fonte <SEP> 300 <SEP> - <SEP> - <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Siliciure <SEP> de <SEP> carbone <SEP> 300 <SEP> 300 <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 250
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbone, <SEP> de <SEP> préférence
<tb>
<tb>
<tb> graphite <SEP> à <SEP> électrodes <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> 300 <SEP> 400 <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 50 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Potasse, <SEP> soude,
<SEP> feldspath <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 100- <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> - <SEP> 80- <SEP> - <SEP> 100-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Liant <SEP> 300 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200
<tb>
Exprimés en pour cent de poids, ces ingrédients doivent se tenir dans les limites générales suivantes
Siliciure de calcium 25-50%; carbone 15-35%; liant 10-30%; fonte 0-35%; bioxyde de manganèse -10%; potasse soude , feldspath -15%; carbonate de calcium -10%.
Comme indiqué plus haut, le siliciure de calcium permet d'incorporer à la fonte un pourcentage élevé de carbone,qui
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consiste de préférence en graphite à électrodes et qui, lors de la désintégration lente de la. briquette, atteint la zone de fusion sous la forme solide, et est absorbée aisément par latente en fusion, sous la forme de graphite réparti d'une manière extrême- ment uniforme, de sorte que l'on obtient une structure perlitique parfaite. La. fonte pulvérisée, lorsqu'elle est présente dans la. briquette, rend celle-ci compacte et augmente son poids spécifique.
Les autres constituants envisagés facilitent la. désulfuration et contribuent à obtenir une scorie liquide, sans exercer une a.ction fondante sur les parois réfractaires du cubilot. Ils contribuent également à développer un effet thermique intense.
En résumé, les briquettes selon l'invention exercent une triple action, à savoir : elles augmentent la température du bain de fusion; contribuent à la désintégration des nodules de graphi- te; et, introduisent du carbone sous forme de graphite finement divisé et uniformément réparti dans le bain.
Grâce à l'introduction des briquettes selon l'invention dans le bain de fusion, on obtient une fonte contenant du graphite sous une forme finement divisée, sans qu'il y ait formation ou persistance de croûtes ou de nodules.
Le type de fonte obtenu par le procédé selon l'invention peut soutenir favorablement la comparaison avec des fontes de même composition chimique, prépa.rées suivant d'autres procédés.
Dans certains cas, la, fonte obtenue par le procédé de l'invention possède une résistance doublée à la traction et aux chocs; de plus elle offre une résistance accrue à la corrosion et 8- la. fatigue, ainsi qu'une facilité d'usinage sensiblement plus grande.
En outre, on obtient des résultats favorables dans le cubilot, vu l'effet thermique et celui relatif à la formation de la scorie, c'est-à-dire élévation de la, température du bain de fusion, et une uniformité et fluidité plus grandes de la scorie, même lorsqu'il
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est fait usage d'un coke de moindre qualité.
Il va de soi que tous les éléments qu'il peut être désirable d'introduire dans des fontes spéciales,par exemple au chrome, au nickel, au silicium ou au manganèse,peuvent être incorporés dans les briquettes en plus des constituants indiqués plus haut.
Ci-après un exemple spécifique de préparation de briquettes selon l'invention :
Les ingrédients suivants ont été introduits dans un mala- xeur ordinaire :
EMI7.1
<tb> Siliciure <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 300 <SEP> kilogrammes
<tb>
<tb> Graphite <SEP> à <SEP> électrodes <SEP> en <SEP> poudre <SEP> 100 <SEP> kilogrammes
<tb>
<tb> Noir <SEP> de <SEP> fumée <SEP> 20 <SEP> kilogrammes
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 8 <SEP> kilogrammes
<tb>
Eau - juste la quantité nécessaire pour obtenir une consistance convenable.
A ce mélange on a ajouté 200 Kg. de ciment Portland, et le mélange ainsi préparé a été divisé en blocs d'environ 1,5 Kg. chacun.
Ces blocs ont été soumis à une pression de 500 Kg./cm2 et ensuite mis à sécher; finalement, après avoir été séchés au four, ils étaient prêts à l'usage.
Il va de soi que chacun des éléments décrits ci-dessus, ou deux ou plusieurs-de ces éléments pris ensemble, peuvent aussi trouver une application utile dans d'autres types de briquettes, différents des types décrits ci-dessus.
Bien qu'ayant été décrite sous sa forme relative aux bri- quettes destinées à la. préparation de la fonte, la présente in- vention n'est pas limitée aux détails indiqués, vu qu'elle est susceptible de nombreuses variantes, cela sans dépasser sa. portée.
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Ce qui précède permet de saisir la nature de la. présente invention avec une clarté suffisante pour que tout homme de métier puisse, sans procéder à une analyse plus approfondie, et en faisant appel à. des connaissances courantes, employer aisément cette invention en vue de diverses applications, cela sans omettre des caractéristiques qui, du point de vue de l'état actuel de la technique, constituent des points saillants des aspects généraux ou particuliers de l'invention; par conséquent, de telles applications doivent, et sont censées être comprises dans le libellé et dans les limites d'équivalence des revendica- tions ci-après.
REVENDICATIONS.
1. Briquette destinée à la préparation de la fonte, par addition au bain de fusion, caractérisée en ce qu'elle comprend une matière carbonée, un agent de graphitisation, et un liant inorganique capable de résister à une température supérieure à 900 C.
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"Briquettes containing ingredients for use in the preparation of pig iron"
The present invention relates to processes for preparing high quality, high strength cast iron, and more particularly relates to a compact industrial product containing the ingredients for use in such processes.
The invention aims to establish a means for the preparation of a cast iron having improved mechanical characteristics.
It further aims to establish a means for obtaining a high quality cast iron and improved machinability.
More especially, the invention aims to establish a means making it possible to achieve the aforementioned objectives, without it being necessary to apply a greater quantity of heat or to exert a more energetic mechanical action during the melting operation, nor to apply a special treatment to the castings after
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casting.
Under this ra.pport, the invention aims to establish a means for raising the temperature of the molten bath, without increasing the heat input to the latter.
In addition, the invention is especially aimed at facilitating a very uniform distribution of the carbon in the mass of metal, without forming or leaving graphite nodules in the latter.
The invention, which has the aforementioned objects and others, consists mainly of a briquette for use in the preparation of the. cast iron, by addition to the molten bath, the main ingredients of this briquette being: a finely divided carbonaceous material, a graphitizing agent, and an inorganic binder capable of withstanding a temperature above 900 C.
A particularly advantageous embodiment of the invention consists of a briquette intended for use in the preparation of pig iron, in the form of an addition to the molten bath and comprising, as main ingredients: a finely carbonaceous material. divided, calcium silicide, and Portland cement as a binder.
The preferred embodiment of the invention consists of a briquette comprising, as main ingredients: electrode graphite, calcium silicide, and an inorganic binder, preferably Portland cement, capable of withstanding a higher temperature. at 900 C.
The novel properties considered to be characteristic of the present invention are set out in detail in the appended claims.
The nature of the invention will however be better understood on reading the description below, relating to specific embodiments.
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As explained above, the briquettes according to the invention comprise three main ingredients; in addition, they may contain a number of auxiliary substances.
The first of the main ingredients is a compound that facilitates the graphitization of iron, while also contributing to the. deoxidation. The preferred substance to use for this purpose is pure calcium silicide or a slag containing this silicide.
However, in certain cases it is possible to use pure silicon or other compounds which contain silicon and / which, on disintegration, release the latter. Thus, it is also possible to use silicon carbide (carborundum).
Calcium silicide, or other compound used in its stead, should be granular or powdery and have a grain size smaller than that which corresponds to the sieve of four (American standard).
It should be noted that the term "calcium silicide" used above, as well as in the following detailed description and in the appended claims, is intended to cover all possible compounds based on calcium and silicon, in particular all possible alloys with calcium and silicon.
Another fundamental ingredient of the briquettes according to the invention consists of carbon.
Carbon is preferably employed here in the form of electrode graphite. It should be noted that the term "electrode graphite" employed above, as well as in the following detailed description and the appended claims, is intended to cover substances generally used for the. preparation of carbon and graphite electrodes of the current type.
Such electrodes are usually set as a mixture of graphite powder and binder, which mixture is heated to a temperature of at least 5000 F.
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It should be noted that, as carbon, it is equally possible to use charcoal, mineral charcoal or graphite itself. However, these substances are less advantageous in view of the aim pursued than electrode graphite as defined above.
The carbon must be finely divided so that its grain size is equal to or less than that which corresponds to the twenty sieve (American standard).
The ingredients listed above, as well as other possible ingredients and which will be described later, are agglomerated in the form of briquettes 8 using an inorganic binder capable of withstanding temperatures above 900 C. Portland cement will preferably be used.
Plaster, feldspar or other alkali silicates can also be used as a cement, either alone or in conjunction with Portland cement.
However, in all cases, care should be taken to ensure that the binder has a sufficiently high melting point to prevent the ingredients from breaking down before they reach a temperature of around 900 C.
In addition to the ingredients listed above, it is possible to introduce other materials whose presence is advantageous for the preparation of the pig iron.
Thus, for example, it is possible to add cast iron powder, in order to make the briquettes compact and to increase their specific weight. Preferably, this cast iron should have a high carbon content. The spraying should not be practiced to a high degree of fineness, so that the cast iron powder can be replaced by iron turnings.
In addition, manganese dioxide can be added for the purpose of desulphurizing iron,
In addition, one can use the. soda, preferably in compressed form, potash, feldspar, leucite and
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analogous substances, for the purpose of desulfurization, deoxidation, and general improvement in the qualities of the castings.
In addition, calcium carbonate can be added, in order to ensure greater fluidity of the. slag.
As regards the proportions of the ingredients, the preferred composition according to the invention comprises, in parts by weight: calcium silicide 350; graphite with electrodes 350; manganese dioxide 50; potash or soda or feldspar 100; binder 200.
Other advantageous compositions emerge from the table below;
EMI5.1
<tb> INGREDIENTS <SEP> COMPOSITIONS <SEP> OF <SEP> BRIQUETTES
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> IN <SEP> PARTS <SEP> OF <SEP> WEIGHT
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Font <SEP> 300 <SEP> - <SEP> - <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silicide <SEP> of <SEP> carbon <SEP> 300 <SEP> 300 <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> 450 <SEP> 300 <SEP> 250
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbon, <SEP> of <SEP> preference
<tb>
<tb>
<tb> graphite <SEP> to <SEP> electrodes <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 400 <SEP> 300 <SEP> 400 <SEP> 200
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manganese <SEP> dioxide <SEP> <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 100 <SEP> 100 <SEP> 50 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Potash, <SEP> soda,
<SEP> feldspar <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 100- <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> calcium <SEP> - <SEP> 80- <SEP> - <SEP> 100-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Binder <SEP> 300 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 200
<tb>
Expressed as percent by weight, these ingredients should be within the following general limits
Calcium silicide 25-50%; carbon 15-35%; binder 10-30%; cast iron 0-35%; manganese dioxide -10%; potash soda, feldspar -15%; calcium carbonate -10%.
As indicated above, calcium silicide allows a high percentage of carbon to be incorporated into the cast iron, which
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preferably consists of electrode graphite and which, upon slow disintegration of the. briquette, reaches the melting zone in solid form, and is readily absorbed by molten latent, in the form of extremely uniformly distributed graphite, so that a perfect pearlite structure is obtained. Pulverized cast iron, when present in the. briquette, makes it compact and increases its specific weight.
The other constituents envisaged facilitate the. desulfurization and help to obtain a liquid slag, without exerting a melting action on the refractory walls of the cupola. They also help to develop an intense thermal effect.
In summary, the briquettes according to the invention exert a triple action, namely: they increase the temperature of the molten bath; contribute to the disintegration of graphite nodules; and, introduce carbon in the form of finely divided graphite and uniformly distributed in the bath.
By introducing the briquettes according to the invention into the molten bath, an iron containing graphite is obtained in a finely divided form, without there being formation or persistence of crusts or nodules.
The type of cast iron obtained by the process according to the invention may favorably compare with cast iron of the same chemical composition, prepared according to other processes.
In some cases, the cast iron obtained by the method of the invention has a doubled tensile and impact strength; in addition it offers increased resistance to corrosion and 8- la. fatigue, as well as a significantly greater ease of machining.
In addition, favorable results are obtained in the cupola, given the thermal effect and that relating to the formation of the slag, that is to say, increase in the temperature of the molten bath, and a more uniformity and fluidity. large slag, even when
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lower quality coke is used.
It goes without saying that all the elements which it may be desirable to introduce into special cast irons, for example chromium, nickel, silicon or manganese, can be incorporated into the briquettes in addition to the constituents indicated above.
Below is a specific example of preparation of briquettes according to the invention:
The following ingredients were introduced into an ordinary mixer:
EMI7.1
<tb> <SEP> calcium <SEP> silicide <SEP> 300 <SEP> kg
<tb>
<tb> Graphite <SEP> to <SEP> electrodes <SEP> in <SEP> powder <SEP> 100 <SEP> kilograms
<tb>
<tb> Smoke <SEP> black <SEP> <SEP> 20 <SEP> kilograms
<tb>
<tb> <SEP> calcium <SEP> carbonate <SEP> 8 <SEP> kg
<tb>
Water - just the amount needed to achieve a proper consistency.
To this mixture was added 200 Kg. Of Portland cement, and the mixture thus prepared was divided into blocks of about 1.5 Kg. Each.
These blocks were subjected to a pressure of 500 Kg./cm2 and then left to dry; finally, after being oven-dried, they were ready for use.
It goes without saying that each of the elements described above, or two or more of these elements taken together, may also find useful application in other types of briquettes, different from the types described above.
Although having been described in its form relating to briquettes intended for the. preparation of the cast iron, the present invention is not limited to the details indicated, since it is susceptible of numerous variations, without going beyond its. scope.
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The above helps to understand the nature of the. present invention with sufficient clarity that any person skilled in the art can, without proceeding to a more in-depth analysis, and calling upon. current knowledge, readily employ this invention for various applications, without omitting characteristics which, from the point of view of the current state of the art, constitute salient points of the general or particular aspects of the invention; therefore, such applications should, and are intended to be included in the wording and within the limits of equivalence of the claims below.
CLAIMS.
1. Briquette intended for the preparation of cast iron, by addition to the molten bath, characterized in that it comprises a carbonaceous material, a graphitizing agent, and an inorganic binder capable of withstanding a temperature above 900 C.