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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.