BE828112A - PROCESS AND COMPOSITIONS FOR THE REPAIR OF METAL PARTS - Google Patents

PROCESS AND COMPOSITIONS FOR THE REPAIR OF METAL PARTS

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BE828112A
BE828112A BE155547A BE155547A BE828112A BE 828112 A BE828112 A BE 828112A BE 155547 A BE155547 A BE 155547A BE 155547 A BE155547 A BE 155547A BE 828112 A BE828112 A BE 828112A
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slag
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hole
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particulate
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22CFOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/066Manufacturing, repairing or reinforcing ingot moulds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

       

  "Procédé et compositions pour la réparation de pièces métalliques"

  
La présente invention est relative à des compositions métallurgiques et a pour bût plus particulier de prévoir des compositions pour la réparation de pièces constitutives de moules-. 

  
....... 

  
Un moule à lingot consiste habituellement! en* une masse

  
0*0000 au .00 000 0060

  
en fonte ouverte, par exemple de section transversale rectangulaire, d'une légère conicité vers l'intérieur pour faciliter l'enlèvement du lingot solidifié. Le moule est disposé sur une base en fonte qui forme le fond de la cavité de moulage. Cette même base est utilisée avec des moules de différentes dimensions, qui sont localisés centralement sur cette base. Le métal fondu, versé depuis le haut du moule lors de la coulée des lingots, tend en conséquence à heurter la même zone de la base. L'érosion progressive qui en résulte produit éventuellement un trou d'une profondeur inacceptable.

  
La présente invention est basée sur la découverte que l'on peut réaliser une réparation acceptable en remplissant le trou susdit par une matière inorganique, non métallique, résistant à l'usure, formée in situ. en vue de créer une surface de travail.

  
Suivant un aspect de la présente invention, on prévoit une composition destinée à être utilisée pour le remplissage d'un trou de ce genre, cette composition consistant en une composition engendrant de la chaleur, formée de composés solides qui réagissent ensemble de manière exothermique pour former un laitier fondu et, en mélange avec lui, une matière réfractaire en particules en une quantité telle que ces particules se lient ensemble grace à une matrice du laitier lors du refroidissement après la réaction exothermique. On prévoit en outre une base pour moule à lingot ou autre masse de métal ferreux présentant un trou qui est rempli sur au moins une partie de sa profondeur par une matière réfractaire en particules, liée par une matrice de laitier produite à partir d'une composition telle que définie ci-dessus.

   On prévoit en outre un procédé de remplissage d'un trou existant dans une base pour moule à lingot ou autre masse  <EMI ID=1.1> 

  
de métal ferreux, qui comprend l'introduction d'une composition

  
telle que définie ci-dessus dans le trou en question et la réaction de cette composition in.situ.

  
La composition génératrice de chaleur est, de façon  convenable, un métal en particules, qui est oxydé au cours de  la réaction pour former le laitier. Une composition génératrice

  
de chaleur préférée de ce type est formée par un mélange d'une

  
poudre d'aluminium et d'un oxyde ferrique ou autre oxyde de fer,

  
qui réagit de façon exothermique pour donner de l'oxyde d'aluminium sous forme de laitier, et du fer métallique. Un tel mélange, connu sous le nom de thermite, est disponible sur le marché et s'utilise dans certaines opérations de soudage.

  
On a utilisé précédemment la thermite dans le but actuel mais de manière à remplir le trou précité par un bouton de soudure en fer métallique. Le laitier produit par la réaction exothermique est un produit indésirable que l'on rejette. En

  
raison de ses propriétés physiques, par exemple de son caractère cassant, il ne pourrait pas être utilisé pour former une surface

  
de travail utile. Le résultat est imparfait en ce sens que le

  
métal en fusion peut se fusionner avec le métal du bouton de

  
soudure, de sorte que ce dernier est retiré du trou lorsque le

  
lingot est lui-même séparé de la base. Par contre, la présente invention est utilisée de manière telle que le trou soit terminé

  
par la matière réfractaire liée par le laitier en vue de former

  
une matière ressemblant à de la brique. En dessous de la matière ressemblant à de la brique, on a un bouton de soudure produit à

  
titre de sous-produit de la réaction. Sa présence est accidentelle et la surface de travail est formée par la matière ressemblant à de la brique, qui crée cette surface de travail et présente une haute résistance aux chocs thermiques. Comme la matière  <EMI ID=2.1> 

  
son utilisation, on peut la réparer en utilisant des quantités appropriées de la composition susdite avant que le bouton de soudure ne soit mis à nu.

  
La matière réfractaire de la composition peut être du type des argiles réfractaires ou d'autres matières céramiques. De façon convenable, on peut utiliser des briques réfractaires
(par exemple récupérées de travaux d'aciérie) qui ont été réduites à la forme de particules, par exemple par écrasement. D'autres matières réfractaires sont le carbure de silicium, la magnésit'e, les amino-silicates, la dolomie calcinée, l'alumine

  
et des mélanges de ces matières. La magnésite est intéressante à cause de son coefficient favorable de dilatation. La dimension de particules n'est pas critique et, pour la plupart des besoins, on obtient un fini approprié en utilisant des briques réfractaires en particules ou une autre matière réfractaire d'une qualité grossière. On a obtenu de bons résultats avec des briques réfractaires écrasées et tamisées à une dimension de moins de 3,1 mm. On a obtenu des résultats améliorés avec des granules de briques réfractaires, qui traversent un tamis de 12,7 mm environ mais sont retenues sur un tamis d'environ 3,1 mm, probablement parce que l'on évite de fines particules qui ont une solubilité relativement élevée dans le laitier.

  
Une proportion convenable de la matière réfractaire peut être déterminée par une simple expérience. L'utilisation de briques réfractaires écrasées en une quantité de 15 à 30%,

  
de préférence d'environ 20% par rapport au poids de la composi-  tion, donne des résultats satisfaisants avec de la thermite.con-

  
 <EMI ID=3.1> 

  
Suivant une variante du procédé tel que décrit ci-dessus,



  "Method and compositions for the repair of metal parts"

  
The present invention relates to metallurgical compositions and its more particular aim is to provide compositions for the repair of component parts of molds.

  
.......

  
An ingot mold usually consists! in * a mass

  
0 * 0000 to .00 000 0060

  
of open cast iron, for example of rectangular cross section, with a slight inward taper to facilitate removal of the solidified ingot. The mold is placed on a cast iron base which forms the bottom of the mold cavity. This same base is used with molds of different dimensions, which are located centrally on this base. The molten metal, poured from the top of the mold during the casting of the ingots, therefore tends to strike the same area of the base. The resulting progressive erosion eventually produces a hole of unacceptable depth.

  
The present invention is based on the discovery that an acceptable repair can be achieved by filling the aforesaid hole with an inorganic, non-metallic, wear resistant material formed in situ. in order to create a work surface.

  
In accordance with one aspect of the present invention there is provided a composition for use in filling such a hole, said composition consisting of a heat-generating composition formed of solid compounds which react together exothermically to form a molten slag and, in admixture with it, a particulate refractory material in an amount such that these particles bind together by a matrix of the slag upon cooling after the exothermic reaction. There is further provided a base for an ingot mold or other mass of ferrous metal having a hole which is filled over at least a part of its depth with a particulate refractory material, bound by a slag matrix produced from a composition. as defined above.

   There is also provided a method of filling an existing hole in a base for an ingot mold or other mass <EMI ID = 1.1>

  
of ferrous metal, which includes the introduction of a composition

  
as defined above in the hole in question and the reaction of this composition in.situ.

  
The heat generating composition is suitably a particulate metal, which is oxidized during the reaction to form the slag. A generating composition

  
preferred heat of this type is formed by a mixture of a

  
powder of aluminum and a ferric oxide or other iron oxide,

  
which reacts exothermically to give aluminum oxide as a slag, and metallic iron. Such a mixture, known as thermite, is commercially available and is used in certain welding operations.

  
Thermite has previously been used for the current purpose but so as to fill the aforementioned hole with a metal iron solder button. The slag produced by the exothermic reaction is an undesirable product which is discarded. In

  
due to its physical properties, for example its brittle nature, it could not be used to form a surface

  
useful work. The result is imperfect in that the

  
molten metal can fuse with the metal of the button

  
solder, so that the latter is removed from the hole when the

  
ingot is itself separated from the base. On the other hand, the present invention is used in such a way that the hole is completed.

  
by the refractory material bound by the slag in order to form

  
a brick-like material. Below the brick-like material there is a solder button produced at

  
as a by-product of the reaction. Its presence is accidental and the work surface is formed by the brick-like material, which creates this work surface and has a high resistance to thermal shock. As the material <EMI ID = 2.1>

  
Its use can be repaired by using appropriate amounts of the above composition before the weld button is exposed.

  
The refractory material of the composition may be of the type of refractory clays or other ceramic materials. Conveniently, refractory bricks can be used
(eg salvaged from steel works) which have been reduced to particulate form, eg by crushing. Other refractories are silicon carbide, magnesite, amino silicates, calcined dolomite, alumina.

  
and mixtures of these materials. Magnesite is interesting because of its favorable coefficient of expansion. Particle size is not critical and, for most purposes, a suitable finish is achieved by using particulate refractory bricks or other refractory material of coarse quality. Good results have been obtained with refractory bricks crushed and sieved to a dimension of less than 3.1 mm. Improved results have been obtained with refractory brick granules, which pass through a sieve of about 12.7 mm but are retained on a sieve of about 3.1 mm, probably because one avoids fine particles which have a size. relatively high solubility in slag.

  
A suitable proportion of the refractory material can be determined by simple experiment. The use of crushed refractory bricks in an amount of 15-30%,

  
preferably about 20% based on the weight of the composition gives satisfactory results with thermite.

  
 <EMI ID = 3.1>

  
According to a variant of the method as described above,


    

Claims (1)

<EMI ID=4.1> <EMI ID = 4.1> est introduite dans le laitier formé dans le trou, tandis qu'il est encore à l'état fondu. De façon typique, la matière réfrac- taire est mélangée avec le laitier par agitation. Il n'est pas nécessaire que le mélange produit soit homogène sur la totalité de la profondeur du trou, lorsque l'exigence est de remplir une cavité pour donner une surface de travail présentant des propriétés satisfaisantes. is introduced into the slag formed in the hole, while it is still in the molten state. Typically, the refractory material is mixed with the slag by agitation. It is not necessary for the mixture produced to be homogeneous over the entire depth of the hole, when the requirement is to fill a cavity to give a working surface having satisfactory properties. Les dessins annexés s'expliquent d'eux-mêmes. The accompanying drawings are self-explanatory. La figure 1 est une vue en plan d'une base pour moule à lingot par exemple. La figure 2 est une vue en coupe prise la ligne 2-2 de la figure 1. FIG. 1 is a plan view of a base for an ingot mold for example. Figure 2 is a sectional view taken on line 2-2 of Figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne un trou formé In Figure 1, reference 1 designates a hole formed par érosion. by erosion. Suivant la figure 2, ce trou 1 formé par érosion recevra un "bouton" de métal 2 et un laitier composite 3. According to Figure 2, this hole 1 formed by erosion will receive a metal "button" 2 and a composite slag 3. REVENDICATIONS 1. Procédé pour remplir un trou existant dans une masse 1. Method for filling an existing hole in a mass de métal ferreux, qui comprend l'introduction, dans ce trou, d'une composition génératrice de chaleur sous forme de composants solides qui réagiront ensemble pour former un laitier fondu, la réaction de la composition pour former ce laitier, et l'introduction, dans ce trou, d'une matière réfractaire en particules en of ferrous metal, which comprises the introduction into this hole of a heat-generating composition in the form of solid components which will react together to form a molten slag, the reaction of the composition to form this slag, and the introduction, in this hole, of a refractory material in particles une quantité telle que ces particules se lient ensemble par une such an amount that these particles bind together by a matrice solide du laitier lors du refroidissement après la réaction exothermique, en sorte que le trou est ainsi rempli sur au solid matrix of the slag upon cooling after the exothermic reaction, so that the hole is thus filled on at moins une partie de sa profondeur par la matière réfractaire susdite dont les particules sont liées ensemble par la matrice solide. at least part of its depth by the aforesaid refractory material, the particles of which are bound together by the solid matrix. 2. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la ma-tière réfractaire en particules est introduite dans le trou en mélange avec la composition génératrice de-chaleur. 2. The method of claim 1, wherein the particulate refractory material is introduced into the hole in admixture with the heat-generating composition. 3. Procédé suivant la revendication 1, dans lequel la matière réfractaire en particules est ajoutée au laitier, tandis que celui-ci est à l'état fondu dans le trou. 3. The method of claim 1, wherein the particulate refractory material is added to the slag while the slag is in the molten state in the hole. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'un des composants de la composition génératrice de chaleur est un métal en particules, qui est oxydé au cours de la réaction pour former le laitier. 4. The method of any one of claims 1 to 3, wherein one of the components of the heat generating composition is a particulate metal, which is oxidized during the reaction to form the slag. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la composition génératrice de chaleur est un mélange d'une poudre d'aluminium et d'oxyde ferrique. 5. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat-generating composition is a mixture of aluminum powder and ferric oxide. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière réfractaire est du type des argiles réfractaires. 6. A method according to any preceding claim, wherein the refractory material is of the type of refractory clays. 7. Procédé suivant la revendication 6, dans lequel la matière réfractaire est une matière de brique réfractaire, qui 7. The method of claim 6, wherein the refractory material is a refractory brick material, which a été réduite à une forme de particules. has been reduced to a particle form. 8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la matière réfractaire est présente en une quantité de 15 à 30% par rapport au poids total de la composition. 8. Process according to any one of the preceding claims, in which the refractory material is present in an amount of 15 to 30% relative to the total weight of the composition. 9. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la masse de métal ferreux est formée de fonte. 9. A method according to any preceding claim, wherein the mass of ferrous metal is formed from cast iron. 10. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la masse de métal ferreux est une base de moule à lingot. 10. A method according to any preceding claim, wherein the mass of ferrous metal is an ingot mold base. 11. Une masse de métal ferreux présentant un trou qui est rempli sur au moins une partie de sa profondeur par une matière réfractaire en particules, liée par une matrice de laitier produite par un procédé suivant l'une quelconque des revendica-tions 1 à 10. 11. A mass of ferrous metal having a hole which is filled over at least part of its depth with a particulate refractory material, bound by a slag matrix produced by a process according to any one of claims 1 to 10 . 12. Un procédé de moulage de lingot, dans lequel on utilise une base telle que décrite ci-dessus, caractérisé en ce 12. An ingot molding process, in which a base as described above is used, characterized in that que les défauts qui se développent dans cette base de temps en temps sont bouchés par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10. that the defects which develop in this base from time to time are plugged by a method according to any one of claims 1 to 10. 13. Une composition destinée aux buts précédents, qui comprend une composition génératrice de chaleur, formée de composants solides qui réagissent ensemble de manière exothermique pour former un laitier fondu et, en mélange avec lui, une matière réfractaire en particules en une quantité telle que ces particules se lient ensemble grace à une matrice du laitier lors du refroidissement après la réaction exothermique. 13. A composition for the foregoing purposes which comprises a heat generating composition formed of solid components which react together exothermically to form a molten slag and, in admixture therewith, a particulate refractory material in such an amount as these. particles bind together through a slag matrix upon cooling after the exothermic reaction. 14. Une composition suivant la revendication 13, dans laquelle l'un des composants de la composition génératrice de chaleur est un métal en particules qui est oxydé au cours de 14. A composition according to claim 13, wherein one of the components of the heat-generating composition is a particulate metal which is oxidized during la réaction pour former le laitier. reaction to form slag. 15. Une composition suivant la revendication 13 ou 14, dans laquelle la composition génératrice de chaleur est un mélange d'une poudre d'aluminium et &#65533;'oxyde ferrique. 15. A composition according to claim 13 or 14, wherein the heat generating composition is a mixture of a powder of aluminum and ferric oxide. 16. Une composition suivant l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans laquelle la matière réfractaire est du type des argiles réfractaires. 16. A composition according to any one of claims 13 to 15, wherein the refractory material is of the refractory clay type. 17. Une composition suivant la revendication 16, dans laquelle la matière réfractaire est une matière de brique réfractaire qui a été réduite à une forme de particules. 17. A composition according to claim 16, wherein the refractory material is a refractory brick material which has been reduced to particulate form. 18. Une composition suivant l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans laquelle la matière réfractaire est présente en une quantité de 15 à 30% par rapport au poids total de la composition. 18. A composition according to any one of claims 13 to 17, in which the refractory material is present in an amount of 15 to 30% relative to the total weight of the composition.
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