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CORPS D'APPOINT POUR BAINS METALLIQUES ET PROCRDE POUR L'OBTENTION DE TELS
CORPS.
Un bain de fer ou d'acier doit souvent tre soumis à des traitements d'alliage ou d'affinage supplémentaires dans le four de fusion et même après passage dans ce dernier, avant que le bain puisse être coulé en lingots dans des moules. Comme exemples de tels traitements subséquents du bain, on peut citer les traitements de désoxydation, désulfuration, dénitrogénation, déphosphoration, déscorification, dégazage et alliage, mais d'autres traitements peuvent également avoir lieu, grâce auxquels la teneur en certaines substances indésirables dans le bain est annihilée ou réduite dans la mesure voulue.
Maints traitements de ce genre sont connus depuis aussi longtemps que le procédé de production d'acier ou de ferro-alliages. D'autres traitements du genre précisé ci-dessus ont été inventés plus tard, lorsque l'utilisation de matières premières impures a donné lieu a l'introduction dans les bains d'impuretés indé- sirableso La technique moderne demande des aciers de plus en plus fortement alliés et ces aciers sont souvent très difficiles à travailler aussi bien à chaud qu'a froid. Ainsi, on constate souvent que la malléabilité du métal est influencée de manière préjudiciable par des teneurs mêmes très faibles en impuretés, qui n'ont aucune influence sur le traitement d'aciers plus simples.
Afin de réduire ou d'annihiler ces teneurs en impuretés, de nouvelles méthodes d'affinage ont été inventées pour l'acier fondu et aussi les produits ajoutés au bain d'acier, par exemple des ferro-alliages, doivent, pour la même raison, être affinées à l'aide de procédés de désoxydation, désulfuration, déphosphoration, dénitrogénation, etc..., la teneur en oxygène, soufre, phosphore, azote, etc...., du bain doit être réduite et ceci se fait à l'aide de substances possédant une plus grande affinité pour l'oxygène, le soufre, le phosphore, l'azote, etc.., que les éléments entrant dans la composition de l'acier ou de l'alliage respectivement.
Les composés d'oxygène, de soufre, de phosphore et d'azote, formés au départ de ces produits ajoutés, doivent, de préférence,ne pas être solubles dans le bain et doivent posséder un point de fusion, un poids spécifique, une viscosité, etc,,,., tels qu'ils puissent aisément et aussi complètement que possible être séparés du bain métallique
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et recueillis dans la scorie.,
Lorsqu'on dégaze un bain, celui-ci doit être amené, intimement et dans toutes ses parties, en contact avec 1-'agent de dégazage.
Cet agent de dégazage consiste généralement en un gaz et une condition nécessaire à un bon dégazage est que la pression partielle du constituant gazeux à éliminer soit faible dans le gaz de purification et que ce dernier soit fourni et réparti de façon à venir aussi intimement que possible en contact avec toutes les parties du bain. Comme agents de dégazage, on peut emplôyer des gaz, qui ne réagissent pas du tout ou ne réagissent que très¯ lentement avec les constituants principaux du bain. Parmi ces gaz, on peut citer, par exemple, l'hélium, l'argon, l'azote, etc... On peut aussi ajouter au bain une substance, de préférence un métal ou un alliage à point d'ébullition inférieur au point de solidification du bain, ce métal ou cet alliage étant gazéfié, lorsqu'on le met en contact avec le bain.
Ces métaux ou alliages sont, par exemple, le calcium, les alliages silicium-calcium, le magnésium, les alliages nickel-ma- gnésiun, et d'autres métaux et alliages. Dans la plupart des cas, les produits d'addition ont, dans les exemple s mentionnés en dernier lieu, une très forte influence désoxydante et il est même possible que l'influence du métal gazeux formé au contact du bain, comme "agent de lavage", ait été négligée.
Comme les produits d'addition mentionnés en dernier lieu ont un poids spécifique très faible, le contact avec le bain sera certainement très médiocre et l'influence dégazéifiante incomplète et insignifiante. Le soufflage de gaz dans le bain, selon l'alternative mentionnée en premier lieu, est difficile à exécuter de façon que le gaz soit bien réparti et que toutes les parties du bain soient traitées.
La présente invention est relative à des corps d'appoint pour bains métalliques, qui rendent possible et efficace un lavage du bain avec un gaz et/ou ont simultanément une forte action désoxydante, désulfurante, déphosphorante, dénitrogénante et agissent d'une autre manière, comme agent d'affinage et éventuellement aussi d'alliage pour le bain.
Les corps d'appoint suivant l'invention sont essentiellement caractérisés en ce qu'ils consistent en une ossature ou corps poreux produit à partir d'au moins un des éléments du bain et dont les pores sont partiellement ou complètement remplis d'un agent d'affinage et/ou d'alliage. Plus particuli è- rement, le corps d'appoint peut consister en une ossature ou un corps solide poreux en fer, acier ou ses alliages ou en métaux d'alliage destinés aux alliages de fer et d'acier, dont les pores sont partiellement ou complètement remplis d'une substance d'affinage, qui, à la température du bain, fond et, dans certains cas, est gazéifiée, en sorte qu'elle est progressivement dégagée dans le bain.
L'ossature peut consister en un métal en poudre transformé en briquettes ou en autres corps façonnés à l'aide d'agents liants ou par agglomération, ces corps ayant des dimensions telles qu'ils puissent être aisément et efficacement ajoutés au bain.
L'agent d'affinage peut consister en un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, du magnésium, du zinc ou du plomb, en un alliage de ces métaux, en un autre élément chimique ou en un composé à faible point de fusion, par rapport à la température de solidification du bain, et ne présentant aucune affinité ou ne présentant qu'une affinité insignifiante vis-à-vis des constituants principaux du bain.
Etant donné que la matière de l'ossature consiste en un ou plusieurs métaux, un ou plusieurs alliages métalliques, des composés intermétalliques, des composés d'une nature comprise entre celle des métaux et des métal- loides, tels que carbures, siliciures, etc..., ou des mélanges de ces diverses substances$ cette ossature , mise en contact avec le bain se dissolvera ou se désintégrera, sans empoisonner le bain, tandis qu'elle ne réagira pas avec 1?agent d'affinage ou de dégazage ou ne réagira avec celui-ci que dans une mesure insignifiante pour que l'action de purification de cet agent soit perdue.
Comme on l'a déjà signalé, la matière de l'ossature peut être amenée à une forme poreuse appropriée, en transformant en briquettes evou en agglomérant une matière qui a été broyée à une finesse de grains appropriée ou qui
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a été medan@quement ou autrement transformée en copeaux ou particules, avec ou sans addition d'agents liants, de même qu'en atomisant ou en granulant une matière, tout en l'agglomérant d'une manière connue en soi.
Pour le traitement de bains d'acier conviennent spécialement des corps façonnés obtenus à partir de fer en poudre et/ou de ferroalliages réduits, de manière appropriée, en petites particules ou encore à partir de mé- langes de ces substances, ces corps étant produits avec ou sans addition d'agents liants et étant agglomérés par chauffage à une température appropriée dans une atmosphère d'un gaz protecteur. Ce traitement d'agglomération est avantageux, car le corps moulé ou façonné acquiert ainsi une résistance méca- nique suffisante pour résister aux pressionsinternes souvent relativement ' élevées, qui se manifestent, lorsque l'agent d'affinage se trouvant dans les pores du corps moulé est gazéifié.
Les dimensions des grains de la matière, dort sont constitués les corps moulés ou façonnés, présentent une certaine importance. Si on emploie une matière finement granulée, les pores sont tel- lement petits que l'imprégnation prend beaucoup de temps.De plus, leslcorps phauf- fés alors inutilement coûteux.
Par contre, si l'on fait usage d'une matière plus grossière, les pores sont plus grands, ce qui peut aussi âtre désavantageux, car l'agent d'affinage ou de dégazage peut, dans ce cas, se dégager trop rapidement, après introduction du corps moulé dans le bain, Des dimensions appropriées de grains pour la plupart des usages sont celles allant de deyiennent à 0,05 mais on peut évidemment aussi employer des grains plus gros ou plus finse La porosité, exprimée en limm, par rapport au vo- lune total, ne doit pas ê'tre trop élevée, car si elle l'est, le poids spécifi- que des corps imprégnés devient inutilement faible.
Si, d'en autre pourcents une porosité plus important est requise, pour rendre l'imprégnation possible ou pour la faciliter , l'agent d'affinage peut être allié à une substance plus lourde, afin d'éviter que le corps façonné ou moulé ait un poids spécifique trop côté, peut 'varier entre 5 et 70 %, mais doit avantageusement faible. La porosité comprise entre 15 et 50 %. A titre d'exemple, on peut, par exemple, uti- être, des briquettes en silicium-fer d'une porosité de 30 liser Si une telle briquette est imprégnée avec du magnésium, le poids spécifique atteint environ %. 5,0. Par contre, si la même briquette est imprégnée à l'aide d'un alliage magnésium-zinc, le poids spécifique atteint 5,5 environ. Le magnésium fond à 650 C et est alors peu fluide.
Dans cet exemple, l'alliage magnésium-zinc fond à 341 C et est alors plus fluide. En conséquence, l'imprégnation est plus simple à réaliser dans le dernier cas.
L'agent d'affinage est introduit dans l'ossature par imprégnation sous forme gazeuse ou liquide. Dans le dernier cas, des morceaux ou fragments de la matière'formant ossature sont introduits dans un bain, consistant en ou contenant l'agent d'affinage ou dans une solution de cet agent à une température appropriée. La solution ou le bain peut aussi être chassé, sous une pression appropriée, à travers des moyens de guidage convenables, contre une ou plusieurs surfaces du corps poreux, qui'doit alors présenter une forme régulière appropriée.
Afin de faciliter la pénétration dans les pores de l'ossature ou corps poreux, dans le cas où l'imprégnation se fait par trempage, les pores peuvent âtre mis sous vide avant la mise en contact avec l'agent d'affinage. Ou bien les pores peuvent encore âtre remplis d'un gaz qui réagit avec l'agent d'affinage ou est consommé par celui-ci, pendant sa pénétration dans les pores.
Si l'agent d'affinage est d'un type tel qu'il est fixé ou altéré par les constituants de l'air, les traitements spécifiés ci-dessus doivent âtre exécutés dans une atmosphère d'un gaz approprié de protection et les morceaux ou fragments imprégnés doivent âtre traités de façon à être à' l'abri de l'influence de l'air, par exemple en les revêtant d'une couche protectrice d'une manière filmogène, telle que la paraffine ou une matière analogue.
On donnera ci-après quelques exemples de corps d'appoint suivant l'invention ;
1. - Briquette de fer spongieux aggloméré d'une porosité de 30 %, remplie de sodium métallique jusqu'à un poids spécifique net d'environ 5,7. Teneur en sodium de cette briquette environ 5 %. 1 kg. de cette briquette imprégnée de sodium fournit environ 325 litres de sodium gazeux sous
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une pression de 760 mm et à une température de 1600P C.
2. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porisité de 40%, remplie de sodium. Teneur en silicium environ 22 %; teneur en sodium environ 10 %; poids spécifique environ 4,3.1 kg. de cette briquette saturée de sodium fournit environ 750 litres de sodium gazeux sous une pression de 760 mm et à température de 1600 C.
3. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porosité de 40 %, remplie de magnésium. Teneur en silicium environ 20 %; teneur en magnésium s environ 15 %; poids spécifique : 4,6. 1 kg. de cette briquette imprégnée de magnésium fournit environ 1000 1. de magnésium gazeux sous une pression de 760 mm et à une température de 1600 C.
4. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porosité de 20 %, remplie de calcium et de magnésium., Teneur en silicium ; environ 24 %; teneur en magnésium :environ 5 %; teneur en calcium : environ 1 %; poids spécifique environ 5,5.
5. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porosité de 30%, remplie de calcium et de zinc. Teneur en silicium; environ 20 %; teneur en calcium environ 7,5 %; teneur en zinc environ 6 %; poids spécifique ; environ 5,2.
6. - Briquette en fer-silicium aggloméré d'une porisité de 30 %, remplie de magnésium et de zinc. Teneur en silicium : environ 20 %; teneur en magnésium :7,5 %; teneur en zinc environ 9 %; poids spécifique ; 5,5.
7. - Briquette en manganèse-silicium aggloméré, d'une porosité de 30 %, remplie de sodium. Teneur en silicium : environ 18,5 %; teneur en manganèse - environ 65 %;teneur en sodium :environ 6,5 %; poids spécifique :environ 4,65.
8. - Briquette en nickel aggloméré, d'une porosité de 30 %, remplie de sodium. Teneur en nickel :95 %; teneur en sodium ; environ 5 %; poids spécifique environ 6,45.
Les corps d'appoint, faisant l'objet des exemples 1 à 3, donnés ci-dessus, conviennent pour déscorifier et dégager de l'acier, celui de 1-'exemple'4 pour la production de fonte nodulaire, ceux des exemples 4 à 6 pour désulfurer et déphosphorer la fonte, celui de l'exemple 7 pour déscorifier les aciers pour paliers à rouleaux et enfin celui de l'exemple 8 pour déscorifier et purifier le nickel, les aciers à forte teneur en nickel, les aciers résistant à la corrosion, etc...
L'invention englobe également un procédé pour la production des corps moulés ou façonnés décrits ci-dessus, ce procédé étant caractérisé essentiellement en ce qu'on produit d'abord un corps façonné poreux et résistant, sous forme d'une ossature, après quoi on remplit partiellement ou complètement les pores de ce corps à l'aide de l'agent d'affinage.
REVENDICATIONS.
1. - Corps d'appoint pour le traitement de bains métalliques, -constitué d'une ossature ou d'un corps poreux formé d'au moins un des métaux du bain, les pores de cette ossature poreuse étant au moins partiellement remplis à l'aide d'un agent d'affinage.
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SUPPLEMENTARY BODY FOR METAL AND PROCRET BATHS FOR OBTAINING SUCH
BODY.
An iron or steel bath must often be subjected to additional alloying or refining treatments in the melting furnace and even after passing through the latter, before the bath can be cast into ingots in molds. Examples of such subsequent bath treatments include deoxidation, desulfurization, denitrogenation, dephosphorization, decorification, degassing and alloying treatments, but other treatments can also take place, whereby the content of certain undesirable substances in the bath is annihilated or reduced to the extent desired.
Many such treatments have been known for as long as the process for producing steel or ferroalloys. Other treatments of the kind specified above were invented later, when the use of impure raw materials gave rise to the introduction into the baths of undesirable impurities. Modern technology requires more and more steels. highly alloyed and these steels are often very difficult to work both hot and cold. Thus, it is often observed that the malleability of the metal is adversely affected by the very low contents of impurities, which have no influence on the processing of simpler steels.
In order to reduce or destroy these impurity contents, new refining methods have been invented for molten steel and also the products added to the steel bath, for example ferro-alloys, must, for the same reason , be refined using deoxidation, desulfurization, dephosphorization, denitrogenation, etc., the content of oxygen, sulfur, phosphorus, nitrogen, etc., of the bath must be reduced and this is done at using substances having a greater affinity for oxygen, sulfur, phosphorus, nitrogen, etc., than the elements entering into the composition of the steel or the alloy respectively.
The compounds of oxygen, sulfur, phosphorus and nitrogen, formed at the start of these added products, should preferably not be soluble in the bath and should have a melting point, specific weight, viscosity , etc ,,,., such that they can easily and as completely as possible be separated from the metal bath
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and collected in the slag.,
When degassing a bath, it must be brought, intimately and in all its parts, into contact with the degassing agent.
This degassing agent generally consists of a gas and a necessary condition for a good degassing is that the partial pressure of the gaseous component to be removed is low in the purification gas and that the latter is supplied and distributed so as to come as intimately as possible. in contact with all parts of the bath. As degassing agents, gases can be used which either do not react at all or react only very slowly with the main constituents of the bath. Among these gases, there may be mentioned, for example, helium, argon, nitrogen, etc. It is also possible to add to the bath a substance, preferably a metal or an alloy with a boiling point lower than point of solidification of the bath, this metal or this alloy being gasified, when it is brought into contact with the bath.
These metals or alloys are, for example, calcium, silicon-calcium alloys, magnesium, nickel-magnesium alloys, and other metals and alloys. In most cases, the adducts have, in the last mentioned examples, a very strong deoxidizing influence and it is even possible that the influence of the gaseous metal formed on contact with the bath, as "washing agent. ", has been neglected.
As the last mentioned adducts have a very low specific gravity, the contact with the bath will certainly be very poor and the degassing influence incomplete and insignificant. The blowing of gas into the bath, according to the first-mentioned alternative, is difficult to perform so that the gas is evenly distributed and all parts of the bath are treated.
The present invention relates to auxiliary bodies for metal baths, which make it possible and efficient to wash the bath with a gas and / or simultaneously have a strong deoxidizing, desulphurizing, dephosphorising, denitrogenating action and act in another way, as a refining agent and possibly also as an alloy for the bath.
The auxiliary bodies according to the invention are essentially characterized in that they consist of a framework or porous body produced from at least one of the elements of the bath and the pores of which are partially or completely filled with an agent of refining and / or alloying. More particularly, the auxiliary body may consist of a framework or a porous solid body of iron, steel or its alloys or of alloy metals intended for iron and steel alloys, the pores of which are partially or completely filled with a refining substance, which, at bath temperature, melts and in some cases is carbonated, so that it is gradually released in the bath.
The backbone can consist of powdered metal made into briquettes or other shaped bodies with binding agents or by agglomeration, these bodies having dimensions such that they can be easily and efficiently added to the bath.
The refining agent can consist of an alkali metal, an alkaline earth metal, magnesium, zinc or lead, an alloy of these metals, another chemical element or a compound with a low melting point, relative to the solidification temperature of the bath, and exhibiting no affinity or exhibiting only insignificant affinity with respect to the main constituents of the bath.
Since the backbone material consists of one or more metals, one or more metal alloys, intermetallic compounds, compounds of a nature between that of metals and metallides, such as carbides, silicides, etc. ..., or mixtures of these various substances $ this framework, brought into contact with the bath will dissolve or disintegrate, without poisoning the bath, while it will not react with the refining or degassing agent or will react with it only to an insignificant extent so that the purifying action of this agent is lost.
As already pointed out, the backbone material can be brought into a suitable porous form, by making briquettes ev or by agglomerating material which has been ground to a suitable grain size or which.
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has been medically or otherwise transformed into chips or particles, with or without the addition of binding agents, as well as atomizing or granulating a material, while agglomerating it in a manner known per se.
Shaped bodies obtained from powdered iron and / or ferroalloys suitably reduced in small particles or else from mixtures of these substances are especially suitable for the treatment of steel baths, these bodies being produced. with or without the addition of binding agents and being agglomerated by heating to a suitable temperature in an atmosphere of a protective gas. This agglomeration treatment is advantageous because the molded or shaped body thus acquires sufficient mechanical strength to withstand the often relatively high internal pressures which occur when the refining agent is in the pores of the molded body. is carbonated.
The dimensions of the grains of the material, sleeps are made up the molded or shaped bodies, are of some importance. If a finely granulated material is employed, the pores are so small that impregnation takes a long time. In addition, the bulky bodies are then unnecessarily expensive.
On the other hand, if a coarser material is used, the pores are larger, which can also be disadvantageous, because the refining or degassing agent can, in this case, be released too quickly, after introduction of the molded body into the bath, suitable grain sizes for most uses are those ranging from deyent to 0.05 but it is obviously also possible to use larger or finer grains The porosity, expressed in limm, relative to in the total volume, should not be too high, because if it is, the specific weight of the impregnated bodies becomes unnecessarily low.
If, on the other hand, greater porosity is required, to make impregnation possible or to facilitate it, the refining agent may be combined with a heavier substance, in order to prevent the shaped or molded body. has too much specific weight, can vary between 5 and 70%, but should preferably be low. The porosity between 15 and 50%. By way of example, for example, silicon-iron briquettes with a porosity of 30 may be used. If such a briquette is impregnated with magnesium, the specific weight reaches about%. 5.0. On the other hand, if the same briquette is impregnated with a magnesium-zinc alloy, the specific weight reaches approximately 5.5. Magnesium melts at 650 C and is then not very fluid.
In this example, the magnesium-zinc alloy melts at 341 C and is then more fluid. Consequently, the impregnation is simpler to carry out in the latter case.
The refining agent is introduced into the framework by impregnation in gaseous or liquid form. In the latter case, pieces or fragments of the material forming the framework are introduced into a bath, consisting of or containing the refining agent or in a solution of this agent at a suitable temperature. The solution or the bath may also be forced, under suitable pressure, through suitable guide means, against one or more surfaces of the porous body, which must then have a suitable regular shape.
In order to facilitate penetration into the pores of the framework or porous body, in the case where the impregnation is carried out by soaking, the pores can be placed under vacuum before being placed in contact with the refining agent. Or the pores may still be filled with a gas which reacts with, or is consumed by, the refining agent during its penetration into the pores.
If the refining agent is of a type such that it is fixed or altered by the constituents of the air, the treatments specified above should be carried out in an atmosphere of a suitable shielding gas and the pieces or impregnated fragments must be treated so as to be protected from the influence of air, for example by coating them with a protective layer in a film-forming manner, such as paraffin or the like.
A few examples of auxiliary body according to the invention will be given below;
1. - Sintered sponge iron briquette with a porosity of 30%, filled with metallic sodium to a net specific gravity of about 5.7. Sodium content of this briquette about 5%. 1 kg. of this sodium-impregnated briquette provides approximately 325 liters of sodium gas under
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a pressure of 760 mm and a temperature of 1600P C.
2. - Briquette in agglomerated iron-silicon with a porosity of 40%, filled with sodium. Silicon content about 22%; sodium content about 10%; specific weight about 4.3.1 kg. of this briquette saturated with sodium provides approximately 750 liters of gaseous sodium under a pressure of 760 mm and at a temperature of 1600 C.
3. - Agglomerated iron-silicon briquette with a porosity of 40%, filled with magnesium. Silicon content about 20%; magnesium content about 15%; specific weight: 4.6. 1 kg. of this briquette impregnated with magnesium provides approximately 1000 1. of gaseous magnesium under a pressure of 760 mm and at a temperature of 1600 C.
4. - Agglomerated iron-silicon briquette with a porosity of 20%, filled with calcium and magnesium., Silicon content; about 24%; magnesium content: about 5%; calcium content: about 1%; specific gravity about 5.5.
5. - Briquette in agglomerated iron-silicon with a porosity of 30%, filled with calcium and zinc. Silicon content; around 20 %; calcium content about 7.5%; zinc content about 6%; specific weight ; about 5.2.
6. - Briquette in agglomerated iron-silicon with a porosity of 30%, filled with magnesium and zinc. Silicon content: about 20%; magnesium content: 7.5%; zinc content about 9%; specific weight ; 5.5.
7. - Agglomerated manganese-silicon briquette, with a porosity of 30%, filled with sodium. Silicon content: about 18.5%; manganese content - about 65%; sodium content: about 6.5%; specific gravity: about 4.65.
8. - Briquette in agglomerated nickel, with a porosity of 30%, filled with sodium. Nickel content: 95%; sodium content; about 5%; specific gravity about 6.45.
The make-up bodies, forming the subject of Examples 1 to 3, given above, are suitable for de-scorching and freeing steel, that of 1-'Example'4 for the production of nodular cast iron, those of Examples 4 to 6 for desulphurizing and dephosphorizing the cast iron, that of example 7 to de-scorify steels for roller bearings and finally that of example 8 to de-scorify and purify nickel, steels with a high nickel content, steels resistant to corrosion, etc.
The invention also encompasses a process for the production of the molded or shaped bodies described above, this process being characterized essentially by first producing a porous and strong shaped body in the form of a framework, after which the pores of this body are partially or completely filled with the refining agent.
CLAIMS.
1. - Supplementary body for the treatment of metal baths, -constituted of a framework or of a porous body formed of at least one of the metals of the bath, the pores of this porous framework being at least partially filled with help from a refining agent.