BE484317A

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Publication number: BE484317A
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Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Perfectionnements aux mélanges générateurs de chaleur. 



   La présente invention concerne des perfectionnements à des mélanges générateurs de chaleur contenant de l'aluminium et un ou plusieurs agents d'oxydation. 



   L'objet de l'invention consiste à créer un agent générateur de chaleur qui est contrôlé aussi bien du point de vue du temps nécessaire à faire débuter la réaction génératrice de chaleur que du point de vue de la vitesse de cette réaction. 



   Conformément à la présente invention, de petites quantités de fluorure, par exemple un fluorure métallique ou un double fluorure, de préférence un fluorure alcali, tel que du fluorure de sodium ou du fluorure aluminium de sodium (cryolithe) ou du fluorure aluminium de potassium (cryolithe de potassium), ou des 

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 mélanges de fluorure de sodium et de la cryolithe ou de la cryo- lithe de potassium sont ajoutés au mélange de l'aluminium et d'un agent d'oxydation avec ou sans la présence d'autres substances. 



  La présence du fluorure facilitera le démarrage de la réaction génératrice de chaleur. Il   permettra   à la réaction de démarrer à une température plus basse que sans la présence de fluorure et, une fois la réaction démarrée, la présence de fluorure facilitera le maintien de la réaction tranquillement jusqu'à la fin complète de la réaction. 



   , La quantité de fluorure ajoutée peut varier de 1% à 5% en poids du poids du mélange générateur de chaleur lui-même. Si seulement 1% est ajouté, la durée de démarrage de la réaction est prolongée et exige environ trois minutes et la vitesse de la ré- action, c'est-à-dire la vitesse à laquelle la chaleur est produite, est comparativement lente et constante. Si 5% de fluorure sont ajoutés, le temps de démarrage de la réaction est rapide et pro- bablement inférieur à une minute, de même la vitesse de la réac- tion est rapide procédant avec développement d'une chaleur   'inten-   se, mais la réaction est constante et à aucun moment violente. 



   Un autre facteur à prendre en considération, en déterminant la durée nécessaire au démarrage de la réaction et la vitesse de la réaction même consiste, en dehors de la quantité du fluorure en présence, dans le rapport de l'aluminium à l'agent d'oxydation et dans le rapport de l'aluminium et de l'agent d'oxydation à la matière inerte (tels que des grumeaux de sable ou d'alumine). 



   Dans les brevets britanniques ? 16317/45 et   860/46,   aux noms de deux des demandeurs du présent brevet, on trouve une descrip- tion d'un article moulé qui comporte un mélange isolant contre la chaleur ou un mélange générateur de chaleur, cet article est em- ployé ensemble avec des moules pour des objets coulés en métal, 

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 en vue de retarder la solidification du métal fondu en des points où il est désirable que le métal solidifie en dernier lieu, tel que des jets, des évents et des têtes de coulée.

   Des mélanges suivant la présente invention sont à incorporer dans des articles moulés dans ce but et dans ce cas la proportion de fluorure et le rapport de l'aluminium à l'agent d'oxydation et le rapport de l'a-   luminium   et de l'agent d'oxydation à la matière inerte sont choi- sis selon le métal   à   employer et selon l'emploi particulier pour lequel l'article moulé doit être utilisé et enfin, suivant les conditions dans lesquelles il doit être employé. 



   Dans la demande correspondante britannique N    17366/47,   a été décrit un mélange générateur de chaleur comprenant du ma-   gnésium   aussi bien que de l'aluminium. Des fluorures,selon la présente invention, peuvent être ajoutés à ce mélange générateur de chaleur, du'fait qu'il a été trouvé que, si une quantité conve- nable de fluorure est employée, le magnésium peut être éliminé. 



   En outre, les mélanges générateurs de chaleur suivant la pré- sente invention, peuvent être incorporés dans des objets moulés ou se présenter en forme de poudre. Généralement, il sera avan- tageux d'employer simultanément des articles moulés et de la poudre génératrice de chaleur. 



   Un grand nombre de.mélanges ont été essayés et trouvés satisfaisants. 



   L'aluminium, un agent d'oxydation, un fluorure et de la matière réfractaire sont communs à tous ces mélanges. 



   La composition préférable des mélanges est située entre les limites indiquées ci-après : 

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 EMI4.1 
 
<tb> Aluminium <SEP> granulé <SEP> tel <SEP> qu'un <SEP> mélange
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> de <SEP> poudre <SEP> et <SEP> de <SEP> sciures <SEP> 30-50%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0-10%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> ou <SEP> oxydes <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> fer <SEP> ou <SEP> un <SEP> mélange <SEP> des <SEP> deux <SEP> 5-20%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fluoruree <SEP> alcalis <SEP> ou <SEP> fluorures
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> alcalis <SEP> d'aluminium <SEP> 1..

   <SEP> 5%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Bentonite <SEP> 0-2%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> (agissant <SEP> comme <SEP> liant
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> de <SEP> l'emploi <SEP> d'articles
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> moulés) <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Granulée <SEP> ou <SEP> sable <SEP> de <SEP> moulage <SEP> - <SEP> reste
<tb> 
 
Il ressort de ce qui précède que la bentonite peut être utilisée ou non. De même, le bioxyde de manganèse peut être em- ployé seul ou des oxydes de fer, ou enfin un mélange des deux. 



  Le nitrate de sodium peut être employé ou supprimé. On peut em- ployer des granulés ou alternativement du sable ordinaire de mou- lage (sable siliceux). 



     Ci-après   quelques exemples de mélanges qui ont donné des ré- sultats satisfaisants pour des buts déterminée. 



    Exemple 1.    



   Dans la production de pièces coulées en acier, où une tempéra- ture élevée est nécessaire, un mélange de la composition suivante donne des résultats excellents : 
 EMI4.2 
 
<tb> Aluminium <SEP> en <SEP> forme <SEP> d'un <SEP> mélange <SEP> d'une <SEP> fine
<tb> poudre <SEP> d'aluminium <SEP> et <SEP> de <SEP> sciures <SEP> d'aluminium <SEP> 50
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 7%
<tb> 
<tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> ou <SEP> oxydes <SEP> de <SEP> fer <SEP> ou
<tb> enfin <SEP> un <SEP> mélange <SEP> des <SEP> deux <SEP> 10%
<tb> 
<tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali <SEP> d'aluminium
<tb> tel <SEP> que <SEP> la <SEP> cryolithe <SEP> de <SEP> potassium <SEP> ou <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 3%
<tb> 
<tb> Granulés <SEP> 23
<tb> 
<tb> Bentonite <SEP> (pour <SEP> améliorer <SEP> la <SEP> résistance <SEP> à
<tb> l'état 

  <SEP> vert <SEP> de <SEP> l'article <SEP> moulé) <SEP> 2%
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 
<tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> (comme <SEP> liant <SEP> pour <SEP> la
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> production <SEP> des <SEP> articles <SEP> moulés) <SEP> 5%
<tb> 
 
Ce mélange est suffisamment humecté à l'eau, parfaitement mélangé et comprimé dans le moule suivant les procédés usuels de fonderie. Le moule peut être un corps cylindrique ordinaire en forme d'un manchon qui peut être moulé dans le moule de sable, formant un   canal, à   travers lequel le métal coule et qui maintien- dra le métal contenu dans tout le manchon à l'état liquide pour une durée considérable.

   Il est avantageux de couvrir le métal dans le manchon d'un mélange générateur de chaleur en forme de poudre et de la même composition que ci-dessus, en supprimant ce- pendant la bentonite et la gomme de noyaux qui sont seulement né- cessaires pour produire des articles moulés. 



  Exemple 2. 



   Pour le cuivre et les alliages de cuivre où la température du métal n'est pas aussi élevée que pour l'acier, il faut employer un mélange qui démarre la réaction à une température légèrement inférieure à celle de l'exemple 1. La composition suivante donne de bons résultats : 
 EMI5.2 
 
<tb> Aluminium <SEP> en <SEP> forme <SEP> d'un <SEP> mélange <SEP> d'une
<tb> fine <SEP> poudre <SEP> d'aluminium <SEP> et <SEP> de <SEP> sciures
<tb> d'aluminium <SEP> 50%
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 7%
<tb> 
<tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> ou <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> fer,

  
<tb> ou <SEP> un <SEP> mélange <SEP> des <SEP> deux <SEP> 1010 <SEP> 1%
<tb> 
<tb> Bentonite <SEP> 2%
<tb> 
<tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali
<tb> d'aluminium <SEP> tel <SEP> que <SEP> la <SEP> cryolithe <SEP> de
<tb> potassium <SEP> ou <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 5%
<tb> 
<tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> 5%
<tb> 
<tb> Granulés <SEP> ou <SEP> toute <SEP> autre <SEP> matière
<tb> réfractaire <SEP> jusqu'à <SEP> 100%
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
Il est évident que l'invention n'est pas limitée à l'emploi des agents d'oxydation mentionnés ci-dessus, mais qu'un seul ou un mélange d'un certain nombre d'agents d'oxydation peuvent être employés et que la durée de démarrage de la réaction et la vitesse laquelle la réaction s'effectue,

   peuvent varier dans de larges limites en fonction de la quantité et du genre de la matière d'oxydation employée. 



  Exemple 3. 



   Dans le cas d'aluminium ou d'alliages d'aluminium, la tempé- rature du métal peut ne pas suffire pour démarrer la réaction. 



  Dans ce ca,s, il est seulement nécessaire d'appliquer de la chaleur en un point du moule générateur de chaleur ou de la poudre généra- trice de chaleur, au moyen d'une flamme de gaz ou un chalumeau et la, réaction continuera à partir de ce point sans autre applica- tion de chaleur. 



   Un mélange qui démarrera la réaction quand il vient en con- tact avec l'aluminium chaud et supprime ainsi la nécessité   d'appli-   quer spécialement de la chaleur, comme indiqué dans le paragraphe précédent, tombe dans les limites comme indiquées ci-dessus et une composition typique est la suivante :

   
 EMI6.1 
 
<tb> Poudre <SEP> d'aluminium <SEP> 50%
<tb> 
<tb> 
<tb> Sable.de <SEP> moulage <SEP> 27
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 10%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali
<tb> 
<tb> d'aluminium <SEP> tel <SEP> que <SEP> la <SEP> cryolithe <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> potassium <SEP> ou <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> 5%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> 3%
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
Dans les mélanges dans lesquels on emploie des sciures d'alu- minium,   @   a été constaté que la dimension de ces sciures est plu-   @   critique et le temps nécessaire pour le démarrage de la réac- tion est, en une certaine mesure, fonction de cette grandeur.

   On peut obtenir des résultats satisfaisants avec des sciures d'alu- minium qui traversent un tamis à 20 mailles mais, éventuellement, d'autres grandeurs peuvent convenir. 



    Revendications.   



     @   Agent générateur de chaleur comprenant un mélange d'alu- minium et un agent d'oxydation, caractérisé en'ce qu'on ajoute une petite quantité d'un fluorure en vue de faciliter le démarrage de la réaction génératrice de chaleur. 



   2. Agent producteur de chaleur incorporé dans un article moulé, comprenant un-mélange d'aluminium et un agent d'oxydation liés au moyen d'une matière réfractaire, caractérisé en ce qu'on ajoute une petite quantité de fluorure en vue de faciliter le démarrage de la réaction génératrice de chaleur. 



   3. Agent générateur de chaleur suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le fluorure est un fluorure alcalin. a, Agent générateur de chaleur suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le fluorure est du fluorure de sodium. 



   5. Agent générateur de chaleur suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le fluorure est du fluorure aluminium de sodium (cryolithe). 



   6. Agent générateur de chaleur suivant les revendications l, 2 ou 3, caractérisé en ce que le fluorure est du fluorure   alumi-   nium de potassium (cryolithe de potassium). 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims

7. ,Agent générateur de chaleur suivant les revendications 1, <Desc/Clms Page number 8> 2 ou 3, caractérisé en ce que le fluorure est constitué par un mélange de fluorure de sodium et de cryolithe ou de cryolithe de potassium.

8. Agent générateur de chaleur suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la quantité de fluo- rure est située entre 1% à 5% en poids du poids du mélange généra- teur de chaleur lui-même.

9. Agent générateur de chaleur suivant la revendication 2 et les revendications qui en dépendent, caractérisé en ce que l'article moulé est formé comme décrit dans les demandes de bre- vets britanniques N 16317/45 et 860/46.

10. Agent générateur de chaleur suivant la revendication 2 et les revendications qui en dépendent, caractérisé en ce que l'ar- ticle moulé est formé par agglutination à l'aide de gomme de noyaux. il. Agent générateur de chaleur, caractérisé par la composi- tion suivante :

EMI8.1 <tb> Aluminium <SEP> granulé, <SEP> tel <SEP> qu'un <SEP> mélange <tb> <tb> <tb> <tb> de <SEP> poudre <SEP> et <SEP> de <SEP> sciures <SEP> 30 <SEP> - <SEP> 50 <tb> <tb> <tb> <tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 10% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> ou <SEP> oxydes <SEP> de <tb> <tb> <tb> <tb> fer <SEP> ou <SEP> un <SEP> mélange <SEP> des <SEP> deux <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 20% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali <tb> <tb> <tb> <tb> d'aluminium <SEP> 1 <SEP> - <SEP> 5 <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Bentonite <SEP> 0 <SEP> - <SEP> 2% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> (agissant <SEP> comme <tb> <tb> <tb> liant <SEP> dans <SEP> le <SEP> cas <SEP> de <SEP> l'emploi <tb> <tb> <tb> <tb> d'articles

<SEP> moulés) <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 7 <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Granulés <SEP> ou <SEP> sable <SEP> de <SEP> moulage <tb> <tb> <tb> <tb> jusqu'à <SEP> 100% <tb> 12. Agent générateur de chaleur pour l'emploi dans la pro- duction de pièces coulées en acier telles que jets, évents et têtes de coulée, avec la composition suivante :

<Desc/Clms Page number 9> EMI9.1 <tb> Aluminium <SEP> en <SEP> forme <SEP> d'un <SEP> mélange <SEP> d'une <tb> fine <SEP> poudre <SEP> d'aluminium <SEP> et <SEP> de <SEP> sciures <tb> d'aluminium <SEP> 50% <tb> <tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 7% <tb> <tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> ou <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> fer, <tb> ou <SEP> un <SEP> mélange <SEP> des <SEP> deux <SEP> 10% <tb> <tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali <tb> d' <SEP> aluminium <SEP> 3% <tb> <tb> Granulés <SEP> 23% <tb> <tb> Bentonite <SEP> (pour <SEP> améliorer <SEP> la <SEP> résistance <tb> à <SEP> l'état <SEP> vert <SEP> de <SEP> l'article <SEP> moulé) <SEP> 2% <tb> <tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> (comme <SEP> liant <SEP> pour <SEP> la <tb> production <SEP> des <SEP> articles <SEP> moulés) <SEP> 5% <tb> 13.

Agent générateur de chaleur pour l'emploi dans la pro- duction de pièces coulées en cuivre ou alliages de cuivre, telles que jets, évents ou têtes de coulée, avec la composition suivante : EMI9.2 <tb> Aluminium <SEP> en <SEP> forme <SEP> d'un <SEP> mélange <SEP> d'une <tb> <tb> <tb> fine <SEP> poudre <SEP> d'aluminium <SEP> et <SEP> de <SEP> sciures <tb> <tb> <tb> d'aluminium <SEP> 50% <tb> <tb> <tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 7% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Bioxyde <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> ou <SEP> oxyde <SEP> de <SEP> fer,

<tb> <tb> <tb> ou <SEP> un <SEP> mélange <SEP> des <SEP> deux <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 15% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Bentonite <SEP> 2% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali <tb> <tb> <tb> d'aluminium <SEP> 5% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> 5% <tb> <tb> <tb> <tb> <tb> Granulés <SEP> ou <SEP> toute <SEP> autre <SEP> matière <tb> <tb> <tb> réfractaire <SEP> jusqu'à <SEP> 100% <tb> 14.

Agent générateur de chaleur pour l'emploi dans la pro- duction de placée coulées en aluminium ou alliages d'aluminium, telles que jets, évente ou têtes de coulée, avec la composition suivante : EMI9.3 <tb> Poudre <SEP> d'aluminium <SEP> 50% <tb> <tb> Sable <SEP> de <SEP> moulage <SEP> 27% <tb> <tb> <tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 10% <tb> <tb> <tb> Fluorure <SEP> alcali <SEP> ou <SEP> fluorure <SEP> alcali <tb> <tb> d'aluminium <SEP> 5% <tb> <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1 <tb> Oxyde <SEP> de <SEP> fer <SEP> 5% <tb> Gomme <SEP> de <SEP> noyaux <SEP> 3% <tb> 15. Agent générateur de chaleur suivant les revendications 11, 12, 13 ou 14, caractérisé en ce que le fluorure employé est de la cryolithe de potassium.

16. Agent générateur de chaleur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aluminium est employé en forme granulée, les grains pouvant passer à travers un tamis à 20 mailles.

17, Agents générateurs de chaleur, en substance tels que décrits dans les revendications précédentes.