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" PROCEDE POUR LA PREPARATION SIMULTANEE DE METAUX
OU D'ALLIAGES ET DE MATIERES FORTEMENT REFRACTAIRES "
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La présente invention se rapporte à la prépara- @ tion des métaux et des alliages par la réduction dans le four électrique des oxydes ou des minerais d'oxydes, et elle est caractérisée par une proportion telle des matières premières ou par l'addition de produits complémentaires formant des scories dans la forme d'une matière contenant de l'oxyde de .
magnésium ou de l'oxyde d'aluminium ou les deux à la fois, dans une telle quantité et d'une telle nature, qu'on obtiendra en même temps que les métaux ou l'alliage une soorie fortement réfraotaire aveo une teneur en aoide silioique de moins de
15% et d'ailleurs se composant principalement d'oxyde de mag- nésium et d'oxyde d'aluminium.,
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La. présente invention peut être utilisée, par exemple,dans la préparation du fer ou des alliages de fer parle traitement des minerais de fer. On trouve habituellement dans ces minerais des quantités relativement faibles d'oxyde de ma- gnésium et d'oxyde d'aluminium,mais par contre une teneur souv- ent important d'acide silioique.
Il convient de choisir,pour ce procédé,des minerais avec une teneur faible ou relativement fai ble en aoide silicique.parce que dans ce cas, il est plus fa- cile de oalouler la composition de la scorie de telle sorte qu'on puisse en obtenir un corps bien réfractaire*Quand il n'est pas possible d'obtenir,par le choix approprié de matières premières, la formation d'une scorie hautement réfractais avec faible teneur en acide silicique, on utilise des substances additionelles particulièrement aptes à former des scories.
Comme produits additionelles que forme la scorie pour ce procédé,on emploie avec avantage la magnésite,calcinée ou non calcinée, et la bauxite.
Si le minerai de ferre possède une haute teneur en acide silicique, on peut cependant réduire cette teneur à un pourcentage approprié pour son emploi comme matière hautement réfraotaire, soit par la réduction d'une partie de l'acide si- lioiquede sorte qu'on obtiendra du fer contenant du silicium, ou encore par adjonction de magnésite ou de bauxite avec faible teneur en acide silicique, ou par l'adjonction de grandes quan tités de matières dais lesquelles il peut exister un pourcentage élevé/ un peu plusao de silioique,mais cependant bien au-dessous de 15% des oxydes qui forment la soorie dans la dite substance additionelle.
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Il est avantageux de régler le procédé de telle sorte que la teneur en acide silicique des scorie soit moindre que 12% car en dehors d'une force réfraotaire plus élevée, la résistance contre les réactions chimiques se trouve considé- rablement augmentée.
D'ailleurs les rapports entre le minerai de fer et les matières additionelles formant les saries et renfermant le MgO ou A12O3 peuvent être variés dans de très grandes limi- tes.
Les minerais de fer renfermant du titane peuvent aussi trouver leur emploi dans ce procédé et l'opération de la réduction est effectuée de telle sorte, dans ce cas, que le tout ou une partie de l'acide titanique présent dans le minerai vie@@ comme composant dans la scorie*
La proportion entre la teneur de la scorie en acide de magnésium ou en oxyde d'aluminium peut être variée .. dans de très grandes limites, cependant il est avantageux de choisir une teneur en oxyde de magnesium qui né sois pas infé- rieure à 15%, et une teneur en oxyde d'aluminium non inférieure à 20%.
Le nouveau procédé s'applique aussi en première ligne pour la préparation des alliages de chrome, par exemple pour le ferro-chrome. Une teneur en oxyde de chrome d'un pour- centage quelconque jusqu'à 35% a été reconnue comme très avan- tageuse pour la résistance d'une matière fortement réfraotaire contre les réaotions chimiques.Un tel produit contenant du Or203 très réfractaire pleut être obtenu,par exemple en calcu- lant dans les opérations de réduction pour la préparation du ferro-drome,de l'acier ohromé ou des autres alliages de chrome, la composition des matières de charge,de telle sorte que la teneur désirée en oxyde de chrome soit obtenue dans la scorie* La teneur en FeO dans une telle scorie de Cr2O3 doit être tenue
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de préférence au-dessous de 5%.
Il convient tout particulière- ment de limiter la teneur totale en acide silicique et en pro- toxyde de fer à 15% au maximum. Il est avantageux de porter la teneur en oxyde de chrome au-dessus de 5%.
La teneur en oxyde de magnésium de la soorie peut être remplacée en partie par l'oxyde de oaloium,mais cependant pour un quart au maximum.
La teneur totale en oxydes de magnésium et d'alumi- nium et, le cas échéant, en oxydes de chrome ou de titane doit pourtant atteindre au minimum les 75% de la quantité totale d'oxyde de la scorie. Le reste est constitué,par suite, par
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l'acide silioi4ue, l'oxyde de manganése, le protoxyde de feree-bl
Une scorie provenant de l'exécution du nouveau procédé, par exemple, la composition suivant :
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Aoi#silioiqueTT......... ile2 ALumiae................... 34,5
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<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer............. <SEP> 3,
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> titane.......... <SEP> 2,
<tb>
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Oxyde de manganèse.......
Op4
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<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> chrome <SEP> .......... <SEP> 21,5
<tb>
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Oxyde de calcium......... 3,2
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<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> magnésium....... <SEP> 23,6
<tb>
On peut naturellement préparer pour elles-mêmes des matières très réfractaires en faisant fondre ensemble des matiez appropriés.
On peut même sortir des oxydes en question, ou employer des minéraux appropriés, et en obtenir par exemple une matière très réfractaite contenant de chrome qui, comme dit ci. dessus, doit contenir-de la magnésie, de l'alumine et de l'oxyde de chrome dans des quantités d'un pourcentage jusqu'a 30% et de préférence telle que ces 6xydes forment le
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principale élément de la masse, et en réalité au minimum les 75% de la masse réfractaire.
La fusion peut avoir lieu dans des fours de cou- lée, ou par exemple par le procédé des blocs, similaire à celui de la préparation de @ l'alundum.
Les fontes,aussi bien les scories produites par les procédés métallurgiques que les masses liquides obtenues p par un procédé spécial de fusion, peuvent être directement coulées dans les moules appropriés. Dans oe genre de prépara- tion, il est avantageux que, par exemple, M'oxyde de fer et de silicium s'y trouvent ensemble dans une quantité totale d'environ 5% ou plus. Il en résulte une fonte ardente liquide , et un corps absolument oompaot dans le moule.
Une autre manière de poursuivre la préparation des masses réfractaires suivant la présente invention consiste à broyer les masses fondues refroidies, et à s'en servir comme masse de pisé, ou pour la fabrication des pierres réfractairea
Comme liant,on emploie de faibles quantités de matières argileu ses, verre soluble,élément Sorel, hydroxydes appropriés,un peu d'hydroxyde de magnésium,d'aluminium ou de chrome, ou autres substances de liaison.
Enfin, on peut encore indiquer l'emploi comme mas- se pour enduit des substances hautement réfraotaires obtenues par les procédée ci-dessus.Dans oe but, elles sont très ficement broyées ou moules pour les utiliser à l'aide de liants du genre déjà indiqué, cêst-à-dire d'argile,verre soluble, matières - l'acide silicique colbi réfractaires colloïdales, par exemple,l'hydroxyde d'aluminium, dal l'argile colloidale, l'argile traitée par les alcalis ou désa- grégée.
Les masses réfractaires du nouveau genre ou les
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corps solides fabriqués avec ces masses possèdent un pouvoir réfractaire et une fixité extraordinairement élevés,et une très grosse résistance aux réactions chimiques. tout/ Elles sont particulièrement appropriées, par exeple, pour les coupoles dans les fours Martin, pour le recouvrement des conduits de feu,ainsi que comme matériel pour soles de fours.
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"PROCESS FOR THE SIMULTANEOUS PREPARATION OF METALS
OR OF ALLOYS AND OF HIGHLY REFRACTORY MATERIALS "
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The present invention relates to the preparation of metals and alloys by the reduction in the electric furnace of oxides or ores of oxides, and is characterized by such a proportion of the raw materials or by the addition of products. complementary slag forming in the form of an oxide containing material.
magnesium or aluminum oxide or both at the same time, in such a quantity and of such a nature, that one will obtain at the same time as the metals or the alloy a strongly refraotaire soorie with a content of acid silioic less than
15% and moreover consisting mainly of magnesium oxide and aluminum oxide.,
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The present invention can be used, for example, in the preparation of iron or iron alloys by processing iron ores. Relatively small amounts of magnesium oxide and aluminum oxide are usually found in these ores, but often a high content of silioic acid.
For this process, ores with a low or relatively low silicic acid content should be chosen, because in this case it is easier to mold the composition of the slag in such a way that it is possible. to obtain a well refractory body * When it is not possible to obtain, by the appropriate choice of raw materials, the formation of a highly refractory slag with low silicic acid content, additional substances particularly suitable for forming slag.
As additional products formed by the slag for this process, magnesite, calcined or not, and bauxite are advantageously employed.
If the iron ore has a high silicic acid content, this content can however be reduced to a percentage suitable for its use as a highly refractory material, either by reducing part of the silicic acid so that will obtain iron containing silicon, or by addition of magnesite or bauxite with low silicic acid content, or by the addition of large quantities of material in which there may be a high percentage / a little more of silioic, but however well below 15% of the oxides which form the soorie in said additional substance.
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It is advantageous to regulate the process so that the silicic acid content of the slag is less than 12% because apart from a higher refractive force the resistance against chemical reactions is considerably increased.
Moreover, the ratios between the iron ore and the additional materials forming the saries and containing the MgO or A12O3 can be varied within very great limits.
The iron ores containing titanium can also find their use in this process and the operation of the reduction is carried out such that, in this case, all or part of the titanic acid present in the ore lives. as a component in the slag *
The proportion between the content of the slag in magnesium acid or in aluminum oxide can be varied within very wide limits, however it is advantageous to choose a content of magnesium oxide which is not less than 15. %, and an aluminum oxide content of not less than 20%.
The new process also applies in the first line for the preparation of chromium alloys, for example for ferro-chromium. A chromium oxide content of any percentage up to 35% has been found to be of great benefit to the resistance of a highly refractory material against chemical reactions. Such a product containing highly refractory Or203 may be rained down. obtained, for example by calculating in the reduction operations for the preparation of ferro-drome, of ohrominated steel or of other chromium alloys, the composition of the fillers, so that the desired content of chromium is obtained in the slag * The FeO content in such a Cr2O3 slag must be kept
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preferably below 5%.
In particular, the total silicic acid and iron protoxide content should be limited to a maximum of 15%. It is advantageous to increase the chromium oxide content above 5%.
The magnesium oxide content of the sodium may be replaced in part by aluminum oxide, but still for a maximum of one quarter.
The total content of magnesium and aluminum oxides and, where appropriate, of chromium or titanium oxides must however reach at least 75% of the total amount of slag oxide. The remainder is constituted, therefore, by
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silicate acid, manganese oxide, iron protoxide
A slag from the execution of the new process, for example, the following composition:
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Aoi # silioiqueTT ......... ile2 ALumiae ................... 34.5
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<tb> Oxide <SEP> of <SEP> iron ............. <SEP> 3,
<tb> Titanium <SEP> oxide <SEP> .......... <SEP> 2,
<tb>
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Manganese oxide .......
Op4
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<tb> Chromium <SEP> oxide <SEP> <SEP> .......... <SEP> 21.5
<tb>
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Calcium oxide ......... 3.2
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<tb> Magnesium <SEP> <SEP> ....... <SEP> 23.6
<tb>
Highly refractory materials can of course be prepared for themselves by melting together suitable materials.
We can even get out of the oxides in question, or use appropriate minerals, and obtain for example a very refracted material containing chromium which, as said above. above, should contain magnesia, alumina and chromium oxide in percentage amounts up to 30% and preferably such that these oxides form the
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main element of the mass, and in reality at least 75% of the refractory mass.
The melting can take place in casting furnaces, or for example by the block process, similar to that for the preparation of alundum.
The cast iron, both the slag produced by metallurgical processes and the liquid masses obtained by a special melting process, can be directly poured into the appropriate molds. In this kind of preparation, it is advantageous that, for example, iron and silicon oxide are present therein together in a total amount of about 5% or more. The result is a liquid fiery cast iron, and an absolutely oompaot body in the mold.
Another way of continuing the preparation of the refractory masses according to the present invention is to grind the cooled molten masses, and to use them as rammed earth, or for the manufacture of refractory stones.
As the binder, small amounts of clay materials, water glass, Sorel element, suitable hydroxides, some magnesium, aluminum or chromium hydroxide, or other binding substances are used.
Finally, we can also indicate the use as a mass for plaster of highly refractory substances obtained by the above processes. For this purpose, they are very carefully crushed or molded for use with the aid of binders of the type already indicated, i.e. clay, water glass, materials - silicic acid colbi refractory colloidal, for example, aluminum hydroxide, dal colloidal clay, clay treated with alkalis or disa gregated.
New type refractory masses or
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Solid bodies made from these masses have an extraordinarily high refractory power and fixity, and very high resistance to chemical reactions. all / They are particularly suitable, for example, for domes in Martin ovens, for covering fire pipes, as well as material for oven hearths.