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La présente invention a pour objet le traitement des étaux fondus en fonderie.
Dans le traitement des métaux fondus, il est connu, n fonderie, d'introduire, dans le métal, une matière de condition, ement sous forme de tablettes. Très souvent, ces tablettes ont un aractère tel que, dans les conditions où l'on obtient le métal ondu, elles forment un gaz, qui permet de réaliser le conditionne- ent voulu du métal. La présente invention a pour objet la fabrica-
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tion de formes perfectionnées de ces matières de conditionnement formatrices de gaz et la mise au point de traitements améliorés pour le conditionnement du métal fondu à l'aide de ces matières de conditionnement formatrices de gaz. Comme indiqué ci-après, ces ma- tières peuvent avoir des caractères différents.
Il est connu, dans le traitement des métaux fondus, que le métal a tendance à occlure et/ou dissoudre des gaz néfastes.
Par exemple, l'aluminium fondu et ses alliages peuvent occlure ou dissoudre l'hydrogène. Lorsque ces métaux fondus se solidifient, le gaz occlus ou dissous a tendance à former des petites cavités dans le métal solide, affectant ainsi inopportunément les caractéristi- ques physiques de ce dernier. Par conséquent, il importe de soumet- tre le métal fondu à un traitement, dit de dégazage. La méthode ha- bituelle pour effectuer ce traitement consiste à ajouter, au métal, un produit formant un gaz dans le métal fondu, de sorte qu'en tra- versant le métal, le gaz formé entraîne les gaz occlus ou dissous.
Le produit typique que l'on utilise à cet effet,. est l'hexachloro- éthane, qui, à la température du métal fondu, se transforme en un gaz exerçant cette action véhiculeuse.
On peut également employer des matières formatrices de gaz pour éliminer les métaux non désirés des mélanges de métaux fondus. Le magnésium peut, par exemple, être éliminé de l'aluminium au moyen de chlore formé par l'introduction d'hexachloroéthane.
De même, l'aluminium peut être éliminé des alliages à base de cui- vre, comme par exemple le laiton ou le bronze, au moyen d'oxygène gazeux, introduit sous forme d'une tablette d'agents d'oxydation mixtes.
Dans certains cas, il est souhaitable d'introduire du gaz dans les métaux fondus. On introduit, par exemple, du gaz dans le métal qui doit être utilisé pour les pièces coulées sous pression afin d'empêcher la contraction et les déchirures à chaud dans ces pièces coulées. L'hydrogène utilisé à cet effet, est d'ha-
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bitude introduit sous forme de vapeur d'eau, au moyen de tablettes dé sels chimiques inoffensifs, contenant d'importantes quantités d'eau de cristallisation, par exemple le borax.
On a découvert que l'efficacité de ces matières de conditionnement pouvait être sensiblement améliorée lorsque le gaz se forme, non point avec un nombre relativement faible de grosses bulles mais avec un grand nombre de petites bulles. La présente in.- vention a pour objet de fournir les moyens permettant de réaliser ce but.
Suivant la présente invention, un produit devant être ajouté au métal fondu afin d'y former un gaz, comprend un pro- , duit solide (désigné ci-après sous le nom de " matière de condition- nement, "), qui, à la température du métal fondu, forme ou se trans- forme en un gaz approprié au conditionnement du métal. Ce produit solide est également situé ou disposé par rapport à une deuxième matière, de telle sorte que le gaz formé au départ-, de ce produit entre dans le métal fondu sous forme d'une masse de petites bulles.
Les petites bulles montent plus lentement que les grandes à travers le métal fondu et, par conséquent, elles permettent de réaliser un conditionnement plus efficace, tout d'abord parce qu'elles restent plus longtemps en contact avec le métal fondu et ensuite parce qu' elles offrent une plus grande surface totale de contact avec le mé- tal fondu.
Le but envisagé peut être atteint par deux méthodes principales différentes. La première consiste à répartir intimement la matière de conditionnement dans le deuxième produit. Suivant la seconde méthode, la matière de conditionnement est placée dans une structure du deuxième produit, ce qui a pour effet de rompre les grosses bulles de gaz, qui se sont formées dans une masse de peti- tes bulles.
Suivant un mode de réalisation de la présente inven- tion, on prépare une composition de conditionnement comprenant une matière de conditionnement solide mélangée à une masse de remplis-
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sage, la matière de conditionnement étant répartie intimement dans la masse de remplissage. La composition peut avantageusement se présenter sous la forme d'une tablette. Par suite de la présence de particules de remplissage, le gaz se forme en une masse de fines bulles.
Cette forme de réalisation de la présente invention offre plusieurs variantes. Si l'on emploie une masse de remplissage rendant le poids spécifique de la composition supérieur à celui du métal fondu, auquel. elle est ajoutée, par exemple un poids spécifi- que supérieur de 0,2 ou 0,3, la composition obtenue s'enfonce d'el- le-même dans le métal fondu. Les masses de remplissage-appropriées à cet effet sont, par exemple, le silicate de zirconium et le sul- fate de barium. Toutefois, lorsque ce poids spécifique élevé n'est pas obtenu et que, par conséquent, la composition ne s'enfonce pas d'elle-même dans le métal, elle doit être plongée en dessous de la surface du métal fondu pour devenir efficace.
Lorsqu'il n'est pas nécessaire d'avoir une composition s'enfonçant d'elle-même dans le .métal', on peut employer, comme masse de remplissage, une matière plus légère et beaucoup moins coûteuse, comme par exemple un grog (brique réfractaire broyée). On peut cependant utiliser d'autres masses de remplissage, par exemple du sable, de la silimanite, de la magnésite et du chlorure de sodium. La quantité de masse de rem- plissage peut varier dans de très larges limites et constituer une partie très importante de toute la composition, pouvant aller jus- qu'à 90 % en poids de celle-ci, par exemple 30-80 %. Une composi- tion contenant, par exemple 40-60 % de grog, le reste étant de l'hexachloroéthane, constitue une matière de dégazage très efficace et néanmoins relativement beaucoup moins chère que l'hexachloro- éthane employé seul.
Généralement parlant, il est utile d'employer une masse de remplissage qui soit mauvaise conductrice de la chaleur
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car, de,la sorte, lorsqu'on introduit une tablette de la.composi- tion dans le métal fondu, elle se désintègre beaucoup plus lente- ment, par suite de la conduction plus lente de la chaleur au centre de la tablette. C'est pourquoi, il est souvent préférable d'employer des masses de remplissage réfractaires ou calorifuges.
Toutefois, au lieu de matières réfractaires, on peut utiliser, comme masses de remplissage, d'autres matières, qui peu- vent être elles-mêmes détruites ou qui peuvent être incorporées dans le métal fondu, de sorte qu'il n'y a aucune matière résiduelle venant de la composition. En effet, dans le cadre de la présente invention, on peut employer, comme matière de remplissage, un pro- duit agissant pour modifier ou conditionner le métal de l'une ou l'autre manière voulue, par exemple en ajoutant un constituant sup- plémentaire d'alliage.
En effectuant par exemple un alliage d'alu- minium, on ajoute habituellement le produit d'addition d'alliage sous forme d'un alliage d'aluminium; par exemple, lorsqu'on effec- tue un alliage avec du manganèse ou du cuivre, les additions d'al- liage sont ajoutées sous forme d'aluminium/manganèse ou d'aluminium/ cuivre. Ces additions d'alliage peuvent être employées comme masses de remplissage dans les compositions suivant la présente inven- tion. On peut, par exemple, incorporer l'hexachloroéthane dans ces masses de remplissage de telle sorte qu'au fur et à mesure de la formation de l'alliage, le dégazage s'effectue. Lorsqu'on emploie du ferro-manganèse comme matière de remplissage, il est souhaita- ble d'utiliser également des barytes pour empêcher les inclusions et la contamination par l'alliage.
Les compositions suivant la présente invention peu- vent également contenir d'autres agents de conditionnement non-for- mateurs de gaz, par exemple des matières de raffinage en grains, comme le borofluorure de potassium.
Les compositions contenant des matières réfractai- res ont parfois tendance à se désintegrer lorsque le gaz se dégage et la matière réfractaire peut former une bouillie dans le bas de
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la chambre de fusion. Elle peut se mettre en suspension dans le métal fondu ou monter, avec les scories, à la surface du métal fon- du, suivant son poids spécifique. Si ce phénomène ne peut avoir aucun effet sur le métal, il peut éventuellement former des inclu- sions dans le métal coulé.
On peut éviter cet inconvénient en mé- langeant avec l'agent de dégazage ou.un autre agent de conditionne- ment et une matière réfractaire ou un autre produit chimique, deux ou plusieurs sels ou composés à points de fusion différents, l'un ayant un point de fusion inférieur à celui du métal fondu et réagis- sant avec l'autre composé à la température du métal fondu pour for- mer un composé ayant un point de fusion supérieur à celui du métal fondu. En utilisant ces sels ou ces composés (l'un d'eux pouvant être utilisé comme matière de remplissage), la tablette peut s'en- foncer d'elle-même dans le métal fondu et elle se transforme elle- même en un corps solide au fond du bain de métal fondu, réduisant ainsi la tendance à former des inclusions dans le métal coulé.
Ces tablettes sont constituées, par exemple, de borofluorure de sodium .ou de potassium ou encore de mélanges de ces derniers, comme compo- sant à bas point de fusion, et de fluorure de sodium, comme compo- sant à point de fusion élevé. On peut également utiliser le borax comme composant à bas point de fusion et l'on peut employer le fluo= rure de calcium ou d'autres sels ou matières réfractaires en poudre comme composant à point de fusion élevé.
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, la composition contenant l'agent de conditionnement ainsi que la matière réfractaire ou un autre produit chimique, comprend également un sel à bas point de fusion, se décomposant à la tempé- rature du métal fondu tout en dégageant un gaz et en laissant un résidu ayant un point de fusion supérieur à celui du métal fondu.
Comme sel de ce genre, on emploie, par exemple, du silicofluorure de sodium, qui dégage du tétrafluorure de silicium gazeux et lais-
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se, comme résidu, du fluorure de sodium, ce dernier étant un compo- sé à point de fusion élevé et solide à la température de l'aluminium ou du magnésium fondu ou encore à la température des alliages d'alu- minium et de magnésium fondus.
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, on emploie un corps solide contenant une matière de déga- zage ainsi qu'une matière réfractaire ou un autre produit chimique comme indiqué ci-avant. Dans ce corps solide, la matière de dégaza- ge du chlore ou un autre gaz de dégazage, de sorte que, par ce dé- gagement gazeux, le corps solide devient moins dense que le métal dans lequel il est plongé et, par conséquent, il flotte à la sur- face.
Ce corps solide peut se composer d'un mélange d'hexachloro- éthane et de matière réfractaire, les quantités de matière réfrac- taire et d'hexachloroéthane ainsi que le degré de compression étant réglés au départ, de façon à donner au corps, après décomposition du composé de dégazage, un poids spécifique résiduel tel qu'il mon- te à la surface du métal fondu dans lequel il a été placé au début.
Lorsque la composition n'a pas un poids spécifique supérieur à celui du métal fondu auquel elle est ajoutée, il faut la plonger en dessous de la surface du métal. A cet effet, suivant une caractéristique de la présente invention, il est particulière- ment utile de donner, à la composition, la forme d'un cylindre plat à ouverture centrale, Par cette ouverture, elle peut être filetée sur une tige plongeante, des dispositifs d'arrêt étant prévus pour l'empêcher de remonter la tige plongeante lorsqu'elle est plongée dans le métal fondu. La tige plongeante peut éventuellement se ter miner en un serpentin cylindrique ouvert, un bloc de la composition étant placé dans le serpentin.
Les matières citées et les méthodes décrites ci-avant offrent des avantages importants. En diluant l'agent de condition- nement tout en rendant son action plus efficace, on réalise une économie considérable. En même temps, on réduit la quantité de fu-
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mée et de scories,, ce qui représente deux avantages importants de la présente invention.
Dans le deuxième mode de,réalisation de la présente invention, dont question ci-avant, la matière de conditionnement, par exemple l'agent de dégazage, est placée dans un récipient cons. titué entièrement ou partiellement de matière poreuse. Le produit de conditionnement forme alors un gaz dans le récipient et ce gaz sort par les pores sous forme d'une masse de petites bulles. Le récipient et son contenu peuvent avoir un poids spécifique élevé, de sorte que le produit s'enfoncera jusqu'au fond du métal fondu.
Le récipient peut, par exemple, être constitué principalement de fonte avec un revêtement d'émail vitreux résistant à la chaleur et il peut être muni d'un bouchon réfractaire poreux, par lequel le récipient peut être chargé et par lequel le gaz formé peut s'échap per.
De même, le récipient peut être en deux parties que l'on visse ensemble et qui forment alors un corps solide comprenant .un compartiment, dans lequel on place le produit de gégazage ou une autre matière de conditionnement avant de visser les deux par- ties ensemble. Ce corps peut avoir l'une ou l'autre forme appro- priée, par exemple cylindrique ou ovale, la forme idéale dépendant de la méthode employée pour récupérer le récipient du métal fondu dans lequel il est placé. Le graphite convient très bien pour fa- briquer le récipient creux. Toutefois, n'étant pas poreux, il faut y pratiquer un certain nombre de petits trous pour permettre à l'agent de conditionnement de former son gaz sous forme de petites bul- les dans le métal fondu.
Si le récipient en matière réfractaire ou en graphite ne s'enfonce pas de lui-même dans le métal fondu, on peut y loger un bloc de métal dense, par exemple du plomb, pour lui donner du poids et ainsi lui permettre de s'enfoncer de lui-même dans le métal fondu. En adoptant cette variante, le récipient et son contenu peuvent avoir un poids spécifique suffisamment élevé pour
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être utilisés dans du cuivre et dans des alliages à base de cuivre.
Si l'on utilise un récipient en matière réfractaire poreuse ainsi qu'un agent de dégazage, comme par exemple l'hexachloroéthane, il se forme un grand nombre de petites bulles de gaz, forme sous laquel le le gaz est le plus efficace. Les matières réfractaires les mieux appropriées sont : le carbure de silicium, le borure de zirconium, l'oxyde d'aluminium et d'autres sels liés chimiquement ou par frit- tage.
Lorsque le récipient et son contenu ne s'enfoncent pas d'eux-mêmes dans le métal fondu, ils peuvent être plongés dans ce dernier et dans ce cas, le récipient peut avoir une 'forme cylin- drique plate et ouverte pour être plongé suivant la méthode décri- te ci-avant.
Il est également intéressant d'associer différentes matières de conditionnement dans un seul récipient en matière ré-. fractaire ou dans un récipient analogue, et ainsi l'un et l'autre exercent leur effet. Dans ce cas, il faut veiller à ce que les dif- férents agents de conditionnement soient libérés pour exercer leur action simultanément ou successivement. Par exemple, un récipient poreux peut contenir un produit de dégazage, une quantité de so- dium métallique pratiquement exempt de gaz dans un récipient en aluminium et une matière réfractaire ou un autre produit chimique.
Il peut être conçu de telle sorte que, si le dispositif est plongé dans un alliage d'aluminium/silicium fondu, le produit de dégazage (par exemple l'hexachloroéthane) forme son chlore avant la fusion du récipient de sodium, tout en permettant au sodium d'exercer son effet modificateur. Il peut être également conçu de façon que le dégazage et la modification aient lieu simultanément.
En conséquence, la présente invention a pour objet des compositions et des produits comme décrits ci-avant, dans les- quels la matière de conditionnement est placée dans un récipient poreux. Elle a également pour objet les procédés de conditionnement
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des métaux fondus, en y introduisant ces compositions ou ces pro- duits. Les matières et méthodes de conditionnement décrites dans la présente invention peuvent être appliquées au conditionnement, par exemple au dégazage, de différents métaux fondus, par exemple l'aluminium, le magnésium, le cuivre et leurs alliages.
L'hexachloroéthane est le produit de dégazage choisi pour les alliages à bas point de fusion; toutefois, on peut égale- ment employer d'autres matières, par exemple les composés organi- ques de brome et d'iode tels que le tétrabromoéthylène et le poly- tétrafluoroéthylène. De même on peut généralement employer l'un ou l'autre hydrocarbure solide, complètement halogéné. N'importe quel- ' le composition de dégazage à base d'hydrocarbure halogéné, peut con- tenir un agent d'oxydation, pour réagir avec le carbone formé au cours de la décomposition de ces hydrocarbures halogénés. Comme agents d'oxydation, on peut utiliser des chlorates, des perchlora- tes et des nitrates des métaux alcalins et alcalino-terreux.
Toutefois, comme agents de conditionnement, on peut employer des matières autres que des produits de dégazage, par exemple des agents formateurs d'oxygène, de vapeur d'eau ou dthydro- gène.
Les exemples suivants illustreront la présente inven- tion (les proportions renseignées étant en poids ) : EXEMPLE 1.
Une composition de dégazage comprend la formule ci- après et est façonnée en tablettes :
EMI10.1
<tb> Pourcentage <SEP> Pourcentage
<tb>
<tb> préféré
<tb> ------------------------------
<tb>
<tb>
<tb> Hexachloroéthane <SEP> 70-0 <SEP> % <SEP> 50-5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> 0-5 <SEP> % <SEP> 0-5 <SEP> %
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 30-80 <SEP> % <SEP> 50-75 <SEP> %
<tb>
Une composition spécifique dans cette gamme de pour- centage comprend :
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Hexachloroethane 33 %
Nitrate de potassium 2 % ,Chlorure de sodium 65 %
Le nitrate de potassium dont question ci-avant con- tribue à rendre les tablettes plus solides, mais il n'est pas abso- lument nécessaire.
Il peut être remplacé par d'autres matières, par exemple le nitrate de sodium, un borofluorure ou du fluorure de si- licium. Le chlorure de sodium est' considéré comme matière de rem- plissage à utiliser de préférence, car il est non seulement prati- quement inerte vis-à-vis du métal fondu, mais il est également très peu coûteux et il peut être obtenu très facilement. En outre, si la tablette se désintègre, il peut servir d'agent fondant.
N'importe laquelle des compositions ci-avant peut contenir des sels de frittage et/ou des agents d'oxydation comme indiqués ci-avant ; elles peuvent également contenir d'autres agent fondants, par exemple des fluorures.
EXEMPLE II.
Une composition de dégazage, ayant un poids spécifi- 'que relativement élevé, comprend la formule ci-après et est façon- née en tablettes : hexachloroéthane 50-10 % litière de remplissage 50-90%
Sels de frittage 0-15 %
Une composition idéale comprenant :
Hexachloroéthane 15-30 % Matière de remplissage 85-70 %
Sels de frittage 0-15 % la masse de remplissage étant du sable de zirconium, un oxyde de métal lourd, du cuivre ou du ferro-manganèse.
Lorsqu'on emploie, comme matière de remplissage, un métal tel que le cuivre ou le ferro-manganèse , il peut être souhai' table, pour empêcher l'alliage ou éviter le risque de formation d'inclusion dans le métal fondu, d'incorporer, comme partie de la teneur en matière de remplissage, une matière réfractaire, comme
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par exemple le sulfate de baryum ou le silicate de zirconium.
Une composition particulièrement avantageuse, com- prend par exemple la formule ci-après : Hexachloroéthane 25 % Ferro-manganèse 45% Barytes 27 % Sels de frittage 3 % les sels de frittage étant un mélange de borofluorure de sodium ou de potassium et de fluorure de sodium.
REVENDICATIONS
1. Produit solide façonné devant être ajouté au mé- tal fondu afin d'y former un gaz, caractérisé en ce qu'il comprend une matière solide qui, à la température du métal-fondu, forme ou se transforme en un gaz apte à conditionner le métal, cette matiè- re solide étant placée ou disposée par rapport à une deuxième matiè- re, de telle sorte que le gaz formé au départ de cette matière so- -lide pénètre dans le métal fondu sous forme d'une masse de petites -bulles.
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The present invention relates to the treatment of molten vises in a foundry.
In the treatment of molten metals, it is known, n foundry, to introduce, into the metal, a condition material, not in the form of tablets. Very often these tablets have such a character that, under the conditions in which the corrugated metal is obtained, they form a gas, which allows the desired condition of the metal to be achieved. The present invention relates to the manufacture of
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The development of improved forms of these gas-forming packaging materials and the development of improved treatments for conditioning molten metal using these gas-forming packaging materials. As indicated below, these materials can have different characters.
It is known, in the treatment of molten metals, that the metal tends to occlude and / or dissolve harmful gases.
For example, molten aluminum and its alloys can occlude or dissolve hydrogen. When these molten metals solidify, the occluded or dissolved gas tends to form small cavities in the solid metal, thus adversely affecting the physical characteristics of the latter. Therefore, it is important to subject the molten metal to a so-called degassing treatment. The usual method of effecting this treatment is to add to the metal a product forming a gas in the molten metal, so that, passing through the metal, the gas formed entrains the occluded or dissolved gases.
The typical product that is used for this purpose ,. is hexachloroethane, which, at the temperature of the molten metal, turns into a gas exerting this carrier action.
Gas-forming materials can also be used to remove unwanted metals from molten metal mixtures. Magnesium can, for example, be removed from aluminum by means of chlorine formed by the introduction of hexachloroethane.
Likewise, aluminum can be removed from copper-based alloys, such as for example brass or bronze, by means of gaseous oxygen, introduced in the form of a tablet of mixed oxidizing agents.
In some cases, it is desirable to introduce gas into the molten metals. For example, gas is introduced into the metal which is to be used for die castings in order to prevent shrinkage and hot tearing in such castings. The hydrogen used for this purpose is of ha-
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bitude introduced in the form of water vapor, by means of tablets of harmless chemical salts, containing large quantities of water of crystallization, for example borax.
It has been found that the efficiency of these conditioning materials can be significantly improved when gas is formed, not with a relatively low number of large bubbles but with a large number of small bubbles. The object of the present invention is to provide the means making it possible to achieve this goal.
In accordance with the present invention, a product to be added to the molten metal in order to form a gas therein comprises a solid product (hereinafter referred to as "conditioning material,"), which, at the temperature of the molten metal forms or changes to a gas suitable for conditioning the metal. This solid product is also located or disposed with respect to a second material, such that the gas initially formed from this product enters the molten metal in the form of a mass of small bubbles.
Small bubbles rise more slowly than large ones through molten metal and therefore allow more efficient conditioning, firstly because they stay in contact with the molten metal longer and secondly because they offer a larger total contact surface with the molten metal.
The envisaged goal can be achieved by two different main methods. The first consists in distributing the packaging material intimately in the second product. According to the second method, the packaging material is placed in a structure of the second product, which has the effect of breaking up the large gas bubbles, which have formed in a mass of small bubbles.
In accordance with one embodiment of the present invention, a conditioning composition is prepared comprising a solid conditioning material mixed with a filling mass.
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wise, the packaging material being intimately distributed in the filling mass. The composition can advantageously be in the form of a tablet. As a result of the presence of filler particles, the gas forms into a mass of fine bubbles.
This embodiment of the present invention offers several variations. If a filler mass is used which makes the specific gravity of the composition greater than that of the molten metal, which. if it is added, for example a specific weight greater than 0.2 or 0.3, the resulting composition sinks by itself into the molten metal. Suitable fillers for this are, for example, zirconium silicate and barium sulfate. However, when this high specific gravity is not obtained and therefore the composition does not sink into the metal on its own, it must be dipped below the surface of the molten metal to become effective.
When it is not necessary to have a composition which sinks by itself into the .metal ', a lighter and much less expensive material can be used as a filler, such as for example a grog (crushed refractory brick). However, other fillers can be used, for example sand, silimanite, magnesite and sodium chloride. The amount of filling mass can vary within very wide limits and constitute a very large part of the whole composition, possibly going up to 90% by weight thereof, for example 30-80%. A composition containing, for example 40-60% grog, the remainder being hexachloroethane, is a very effective degassing material and yet relatively much less expensive than hexachloroethane alone.
Generally speaking, it is useful to use a filler which is a poor conductor of heat.
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for in this way, when a tablet of the composition is introduced into the molten metal, it disintegrates much more slowly, owing to the slower conduction of heat in the center of the tablet. This is why it is often preferable to use refractory or heat-insulating fillers.
However, instead of refractory materials, other materials may be used as fillers, which may themselves be destroyed or which may be incorporated into the molten metal, so that there is no no residual material from the composition. In fact, within the scope of the present invention, it is possible to employ, as filler material, a product which acts to modify or condition the metal in one or the other desired manner, for example by adding a supporting constituent. additional alloy.
In making, for example, an aluminum alloy, the alloy adduct is usually added in the form of an aluminum alloy; for example, when alloying with manganese or copper, alloying additions are added in the form of aluminum / manganese or aluminum / copper. These alloy additions can be employed as fillers in the compositions according to the present invention. It is possible, for example, to incorporate hexachloroethane in these filler masses so that as the alloy is formed, degassing takes place. When employing ferro-manganese as a filler, it is desirable to also use barites to prevent inclusions and contamination by the alloy.
Compositions according to the present invention may also contain other non-gas-forming conditioning agents, for example grain refining materials, such as potassium borofluoride.
Compositions containing refractories sometimes have a tendency to disintegrate when gas is evolved and the refractory can form a slurry in the bottom.
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the fusion chamber. It can become suspended in the molten metal or rise, with the slag, to the surface of the molten metal, depending on its specific weight. While this phenomenon may have no effect on the metal, it may eventually form inclusions in the cast metal.
This drawback can be avoided by mixing with the degassing agent or other conditioning agent and a refractory or other chemical, two or more salts or compounds of different melting points, one having a melting point lower than that of the molten metal and reacting with the other compound at the temperature of the molten metal to form a compound having a melting point higher than that of the molten metal. By using these salts or compounds (one of which can be used as a filler), the tablet can sink itself into the molten metal and it transforms itself into a body. solid at the bottom of the molten metal bath, thus reducing the tendency to form inclusions in the cast metal.
These tablets consist, for example, of sodium or potassium borofluoride or mixtures thereof, as the low melting point component, and sodium fluoride, as the high melting point component. Borax can also be used as a low melting point component and calcium fluoride or other powdered salts or refractories can be employed as the high melting point component.
According to another feature of the present invention, the composition containing the conditioning agent as well as the refractory material or other chemical, also comprises a low melting point salt, decomposing at the temperature of the molten metal. while evolving a gas and leaving a residue having a higher melting point than the molten metal.
As a salt of this kind, for example, sodium silicofluoride is used, which gives off gaseous silicon tetrafluoride and leaves
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is, as residue, sodium fluoride, the latter being a compound with a high melting point and solid at the temperature of molten aluminum or magnesium or also at the temperature of aluminum and magnesium alloys fades.
According to another feature of the present invention, a solid body containing an degassing material as well as a refractory material or other chemical as indicated above is employed. In this solid body, the degassing material of chlorine or other degassing gas, so that, by this gaseous evolution, the solid body becomes less dense than the metal in which it is immersed and, consequently, it floats on the surface.
This solid body may consist of a mixture of hexachloroethane and refractory material, the quantities of refractory material and hexachloroethane as well as the degree of compression being set at the start, so as to give the body, after decomposition of the degassing compound, a residual specific gravity as it rises to the surface of the molten metal in which it was initially placed.
When the composition does not have a specific gravity greater than that of the molten metal to which it is added, it should be dipped below the surface of the metal. To this end, according to a characteristic of the present invention, it is particularly useful to give the composition the shape of a flat cylinder with a central opening. Through this opening, it can be threaded on a plunging rod, stopping devices being provided to prevent it from raising the plunging rod when it is immersed in the molten metal. The plunging rod can optionally end in an open cylindrical coil, with a block of the composition being placed in the coil.
The materials cited and the methods described above offer important advantages. By diluting the conditioning agent while making its action more efficient, considerable savings are made. At the same time, the quantity of fu-
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mée and slag, which represent two important advantages of the present invention.
In the second embodiment of the present invention, discussed above, the packaging material, for example the degassing agent, is placed in a container cons. entirely or partially of porous material. The conditioning product then forms a gas in the container and this gas exits through the pores in the form of a mass of small bubbles. The container and its contents may have a high specific gravity so that the product will sink to the bottom of the molten metal.
The container may, for example, be made primarily of cast iron with a heat-resistant vitreous enamel coating, and it may be provided with a porous refractory plug, through which the container may be charged and through which the gas formed may flow. 'esc per.
Likewise, the receptacle can be in two parts which are screwed together and which then form a solid body comprising .a compartment, in which the gassing product or another packaging material is placed before screwing the two parts. together. This body may have one or the other suitable shape, for example cylindrical or oval, the ideal shape depending on the method employed to recover the molten metal container in which it is placed. Graphite is very suitable for making the hollow container. However, since it is not porous, a number of small holes must be made in it to allow the conditioning agent to form its gas in the form of small bubbles in the molten metal.
If the refractory or graphite container does not sink by itself into the molten metal, a dense block of metal, for example lead, can be accommodated therein to give it weight and thus allow it to settle. sink by itself into the molten metal. By adopting this variant, the container and its contents can have a specific weight high enough to
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be used in copper and copper based alloys.
If a container of porous refractory material is used as well as a degassing agent, such as hexachloroethane, for example, a large number of small gas bubbles are formed, in which form the gas is most effective. The most suitable refractories are: silicon carbide, zirconium boride, aluminum oxide and other salts bonded chemically or by frying.
When the container and its contents do not sink into the molten metal on their own, they can be dipped into the molten metal and in this case the container may have a flat, open cylindrical shape for subsequent dipping. the method described above.
It is also advantageous to combine different packaging materials in a single container made of re- material. fractary or in a similar vessel, and thus both exert their effect. In this case, care must be taken to ensure that the various conditioning agents are released to exert their action simultaneously or successively. For example, a porous vessel may contain a degassing material, an amount of substantially gas-free metallic sodium in an aluminum vessel, and a refractory or other chemical.
It can be designed such that if the device is immersed in a molten aluminum / silicon alloy, the degassing product (e.g. hexachloroethane) forms its chlorine before the sodium vessel melts, while allowing the sodium to exert its modifying effect. It can also be designed so that degassing and modification take place simultaneously.
Accordingly, the present invention relates to compositions and products as described above, wherein the packaging material is placed in a porous container. It also relates to the packaging processes
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molten metals, by introducing these compositions or products therein. The conditioning materials and methods described in the present invention can be applied to the conditioning, eg degassing, of various molten metals, eg aluminum, magnesium, copper and their alloys.
Hexachloroethane is the degassing product chosen for low melting point alloys; however, other materials can also be employed, for example organic bromine and iodine compounds such as tetrabromoethylene and polytetrafluoroethylene. Likewise, one or the other solid, completely halogenated hydrocarbon can generally be used. Any halogenated hydrocarbon degassing composition can contain an oxidizing agent to react with the carbon formed during the decomposition of such halogenated hydrocarbons. As oxidizing agents, chlorates, perchlorates and nitrates of alkali and alkaline earth metals can be used.
However, as conditioning agents, materials other than degassing products, for example oxygen, steam or hydrogen formers, can be employed.
The following examples will illustrate the present invention (the proportions indicated being by weight): EXAMPLE 1.
A degassing composition comprises the following formula and is formed into tablets:
EMI10.1
<tb> Percentage <SEP> Percentage
<tb>
<tb> preferred
<tb> ------------------------------
<tb>
<tb>
<tb> Hexachloroethane <SEP> 70-0 <SEP>% <SEP> 50-5 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> Nitrate <SEP> of <SEP> potassium <SEP> 0-5 <SEP>% <SEP> 0-5 <SEP>%
<tb>
<tb> <SEP> sodium <SEP> <SEP> 30-80 <SEP>% <SEP> 50-75 <SEP>%
<tb>
A specific composition in this percentage range includes:
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Hexachloroethane 33%
Potassium nitrate 2%, Sodium chloride 65%
The potassium nitrate mentioned above helps to make the tablets more solid, but it is not absolutely necessary.
It can be replaced by other materials, for example sodium nitrate, borofluoride or silicon fluoride. Sodium chloride is considered as the preferred filler to be used, since it is not only practically inert to molten metal, but it is also very inexpensive and can be obtained very easily. . Also, if the tablet disintegrates, it can serve as a melting agent.
Any of the above compositions may contain sintering salts and / or oxidizing agents as indicated above; they can also contain other fluxing agents, for example fluorides.
EXAMPLE II.
A degassing composition, having a relatively high specific weight, comprises the following formula and is tableted: hexachloroethane 50-10% litter 50-90% filler
0-15% sintering salts
An ideal composition comprising:
Hexachloroethane 15-30% Filler 85-70%
0-15% sintering salts the filling mass being zirconium sand, a heavy metal oxide, copper or ferro-manganese.
When a metal such as copper or ferro-manganese is employed as the filler material, it may be desirable to prevent alloying or to avoid the risk of inclusion formation in the molten metal, of incorporating, as part of the filling material content, a refractory material, such as
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for example barium sulfate or zirconium silicate.
A particularly advantageous composition comprises, for example, the formula below: Hexachloroethane 25% Ferro-manganese 45% Barytes 27% Sintering salts 3% the sintering salts being a mixture of sodium or potassium borofluoride and sodium fluoride. sodium.
CLAIMS
1. Shaped solid product to be added to the molten metal in order to form a gas therein, characterized in that it comprises a solid material which, at the temperature of the molten metal, forms or is transformed into a gas capable of. condition the metal, this solid material being placed or disposed relative to a second material, such that the gas formed at the start of this solid material penetrates into the molten metal in the form of a mass of small -bubbles.