BE521332A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS RELATIFS A DES COMPOSITIONS EXOTHERMIQUES LIEES ET PROCEDES
DE PREPARATION DE CELLES-CI. 



   La présente invention a trait à des compositions exothermiques liées et à des procédés de préparation dé celles-ci. Plus particulièrement, l'invention a trait à un bloc d'une pièce, cohérent, formé à partir d'un mélange exothermique de substances broyées ou pulvérulentes, liées par une matière résineuse thermoplastique, Le mélange exothermique comprend un constituant métallique, une matière réductrice et un agent   oxydant.   La matière réductrice et l'agent oxydant sont présents en proportion   suffisante, .par   rapport au constituant mét allique, pour que, lors de l'allumage la chaleur dégagée par la réaction entre la matière réductrice et l'agent oxydant suffise à fondre la composition et à rendre le constituant métallique aisément soluble dans le métal fondu, tel   qu'un,

     bain d'acier ou analogue, auquel le constituant métallique doit être ajouté, 
Un des buts de l'invention est de présenter un -bloc d'une pièce, cohérent, de matière exothermique utile à l'addition de constituants   métal.11-   ques à des métaux de base en vue de la production   d'alliages.   De telles matières sont connues et. sont employées pour ajouter des métaux tels que le chrome, le silicium, le manganèse, le vanadium, le titane, le tungstène, le molybdène, le nickel, le cuivre et analogues à des métaux ferreux en vue   de.la   formation d'alliages d'aciers et de fontes. Par exemple, dans la fabrication de l'acier, une composition exothermique contenant du chrome est placée dans le fond d'une poche et on fait couler dans cette dernière l'acier fondu provenant d'un four.

   L'acier fondu allume le mélange de réaction exothermique   qui   brûle et fond le 'chrome y contenu, qui est dissous dans l'acier fondu, alors qu'une certaine agitation est provoquée par la réaction exothermique. On obtient ainsi de hautes valeurs de récupération du chrome; des valeurs de récu-   .pération   de quatre-vingt-quinze pour cent ou des valeurs supérieuresesont généralement réalisées dans la pratique des fours à sole. 



   Un autre but de l'invention consiste à présenter un bloc d'une 

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 pièce cohérent, de mélange de réaction exothermique, lié par une substance résineuse thermoplastique. Il a été trouvé que la récupération des matières d'alliage est plus élevée dans le cas ôù la composition exothermique est agglomérée en blocs ou briquettes. De même, les qualités de conservation des compositions pendant l'emmagasinage sont améliorées. Divers procédés de liaison ont été antérieurement proposés. Certains des procédés antérieurs se prêtaient à des objections telles que le danger d'incendie ou le caractère laborieux des processus de séchage.

   Le procédé selon la présente invention   éli-   mine bien des difficultés auxquelles on se heurtait antérieurement dans l'agglomération de mélanges exothermiques et fournit d'un bloc donnant   d'excel-   lents résultats dans les processus de fabrication de l'acier. 



   Un autre but encore de l'invention est de présenter un pro cédé de formation de blocs ou briquettes de mélanges de réaction exothermiques   pul-     vérulents.   invention Envisagé du point de vue typique, le procédé selon la présente invention, comprend le mélange de matières solides pulvérulentes comprenant un constituant métallique et une matière réductrice, un agent oxydant solide apte à réagir, lors de l'allumage,., avec la matière réductrice de manière à dégager une quantité substantielle de chaleur,et une matière solide résineuse thermoplastique dont le point d'amollissement est inférieur au point de fusion de l'agent oxydant, le façonnage du mélange pulvérulent, effectué de manière à lui donner la forme d'un bloc,

   le chauffage du mélange façonné à une température au moins aussi élevée que le point'd'amollissement de la matière résineuse, mais inférieure au point de fusion de l'agent oxydant, effectué de manière à fondre la matière résineuse, et ensuite le refroidissement du mélange, effectué de manière à figer la matière résineuse et à lier le mélange en un bloc cohérent d'une pièce. Le procédé du refroidissement implique ordinairement un simple refroidissement à la température ordinaire, effectué en laissant le mélange chauffé en repos jusqu'à ce qu'il soit froid. 



   Le produit du processsus susdit est un bloc cohérent, d'une pièce, d'un mélange de réaction métallique exothermique, comprenant les   matiè-   res solides pulvérulentes suivantes :un constituant métallique, une matière réductrice et un agent oxydant, la matière réductrice et l'agent oxydant étant présents.enproportions suffisant à dégager, lors de l'allumage du mélange, une quantité de chaleur substantielle pour fondre le mélange, les matières solides pulvérulentes étant intimement mélangées et étant liées par une matière résineuse thermoplastique dont le point d'amollissement est inférieur au point de fusion de l'agent oxydant. 



   Les substances résineuses thermoplastiques liantes employées dans la présente invention peuvent être des substances synthétiques ou naturelles ou leurs dérivés. La colophane, de préférence la colophane de bois, constitue la matière de liaison préférée. La colophane de bois a un point d'a-   mollissement   ou point de fusion sensiblement plus bas que le point de fusion des agents oxydants communément employés, tels que le nitrate de sodium, le chlorate de sodium, le carbonate de sodium, le perchlorate de sodium, le bioxyde de manganèse et le chromate de sodium ou de calcium. La proportion de co-   lophane   employée n'a pas une   importance   critique, mais, pour des raisons d'économde, elle doit être gardée minimum.

   De même, un excès de colophane ou d'une autre matière résineuse thermoplastique peut avoir un effet préventif sur la réaction exothermique, Des proportions comprises entre environ   0,5%   à environ   3,0%   de colophane sont adéquates. 



   La matière réductrice du mélange est de préférence le silicium, que l'on peut aisément ajouter sous forme de ferrosilicium ou de ferrochromesilicium. La matière réductrice peut aussi consister en carbone, ajouté tel quel ou tel qu'il est contenu dans le ferrosilicium ou dans d'autres constituants du   mélange.,   
Une colophane de bois préférée est celle qui est vendue sous la marque de fabrique " BEREZ ".

   C'est une   colophane   extraite au solvant, obtenue à partir de souches de pin; elle présente à l'analyse, la composition typique suivante : 

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 EMI3.1 
 
<tb> 
<tb> Couleur, <SEP> Qualité <SEP> B
<tb> Point <SEP> de <SEP> fusion, <SEP> goutte <SEP> 190 F
<tb> Poiut <SEP> de <SEP> fusion, <SEP> bague <SEP> et <SEP> bille <SEP> 79 C
<tb> Indice <SEP> diacide <SEP> loo,
<tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> naphte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 65%
<tb> Matières <SEP> insaponifiables <SEP> 20%
<tb> Indice <SEP> de <SEP> saponification <SEP> 140
<tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène <SEP> 1,0%
<tb> Cendres <SEP> 0,1%
<tb> 
 
Exemple   1,  
Une composition exothermique exemplaire selon la présente invention, contenant 6% de silicium   réactif.,

     consiste en les ingrédients   suivants :   
 EMI3.2 
 
<tb> 
<tb> Ferrochrome <SEP> (Or <SEP> = <SEP> 51,84%, <SEP> Si <SEP> = <SEP> 4,70%) <SEP> 1653 <SEP> livres <SEP> anglaises; <SEP> 81,2%
<tb> 
 
 EMI3.3 
 Ferrosilicium (Si = 500%) 47 livres anglaises; 23% 
 EMI3.4 
 
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 306 <SEP> livres <SEP> anglaises; <SEP> 15,0%
<tb> Colophane <SEP> de <SEP> bois <SEP> "BEREZ" <SEP> 31 <SEP> livres <SEP> anglaises; <SEP> 1,5%
<tb> 
 Total 2037 livres anglaises; 100,0% 
 EMI3.5 
 Le ferrochrc-.e et le ferro silicium. sont broyés séparément dans des broyeurs à bol,z.t: è.3 manière à produire de fines poudres, présentant les compositions suivantes à   l'analyse   au tamis :

   
 EMI3.6 
 Mailles ",. / 8 /65 OQ -,3, â#. =2SS Feirochrone , 0 5 2, 0 10, 5 9, 0 210 55, 0 Ferrosiliclum 1,5 1,0 2,0 12,5 12,5 20, 0 49,5 
Le nitrate de sodium est employé sous forme de fins cristaux dont les dimensions sont voisines de celles des cristaux du sel de table ordinaire. 



   La   colophane   de bois   "BEREZ"   est broyée dans un broyeur de   pul-   vérisation de manière à obtenir une poudre impalpable. 



   Les matières sont dosées dans les proportions susdites,, intimement mélangées dans un mélangeur à cylindres, et le mélange est pesé et introduit dans des boites d'acier en tôle mince. La quantité introduite dans chaque boite suffit à fournir une quantité prédéterminée du chrome y contenu.   Cha-   que boite peut contenir, par exemple, 25 livres anglaises de chrome et un poids total de 56   à   57 livres anglaises du mélange. Les boites sont soumises à un traitement   vibratoire   pour tasser le mélange y contenu et, ensuite, introduites dans une étuve et chauffées à une température voisine de 527 C pendant une période de 70 minutes. Ce traitement fond la colophane sans faire fondre le nitrate de sodium.

   Après le chauffage, les boites sont refroidies à la température ordinaire pour figer la colophane et lier le mélange contenu dans les boites en un bloc   d'une   pièce, cohérent. 



   Dans la composition du présent exemple, le rapport du nitrate de sodium au silicium réactif est de 3 à 1. 



   Il est désirable de former les blocs de composition exothermique dans des boites à titre de précaution contre l'incendie, les agents atmosphé- 
 EMI3.7 
 rique... e les dommages dus à la manutention. La composition est expédiée et utilisée dans les boites. 



   Exemple Ii,
Les   ingrédients   suivants   sous   forme pulvérulente, sont mélangés 
 EMI3.8 
 dans m. w...:¯;c,;r ê cylindres ou un mélangeur à cuve : 
 EMI3.9 
 Ferrochrome -silicium (Cr=39,66%, Si=37,68%) 926 lïvr,angl.3 46,7% Ferrochrome-silicium (Cr.,9'1, Siv24,1') 412 .ivr,arzgl,: 20,8% Ferroclirome Cr=a2,,'J,, S.= -5s3.) 362 livr, angl, 18,2% iatrate de sod11Jlli 255 livr.angl.1 12,8% Colophane "BEREZ" 29 Iivr,angL.; -s5 
 EMI3.10 
 Total : 1984 liTr.angl.; IOOEO% 

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Le mélange est pesé et introduit dans des boites de manière que cnaque boite   contienne   18 livres anglaises de chrome disponible et 9 livres anglaises de silicium disponible.

   La proportion de citrate de sodium employée suffit à oxyder le silicium dans une proportion de 5% sur la base de la teneur en métaux de la composition. 



   Les   boites   remplies sont soumises à un traitement vibratoire, chauffée à 527 E pendant 70 minutes; ensuite., on les laisse refroidir. 



   Exemple III,. 



   Les matières suivantes, sous forme finement broyée et dans les   porportions   indiquées, sont soigneusement mélangées dans un melangeur : 
 EMI4.1 
 
<tb> 
<tb> Ferromanganèse <SEP> (Mn <SEP> = <SEP> 78,95%, <SEP> Si <SEP> = <SEP> 1,36%) <SEP> 1127 <SEP> livres <SEP> anglaises, <SEP> 70,6%
<tb> Ferrosilicium <SEP> (Si <SEP> = <SEP> 72,34%) <SEP> 173 <SEP> livres <SEP> anglaises; <SEP> la,8%
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 130 <SEP> livres <SEP> anglaises; <SEP> 8,1%
<tb> Colophane <SEP> de <SEP> bois <SEP> "BEREZ" <SEP> 21 <SEP> livres <SEP> anglaises;

   <SEP> 1,3%
<tb> Spath <SEP> fluor <SEP> 146 <SEP> livres <SEP> anglaises, <SEP> 9,2%
<tb> 
 
Total   1597   livres anglaises,100,0% 
Après le mélamge, la matière est emballée dans des boites de manière que chaque   boite     contienne   35 livres anglaises de manganèse et 3,5 livres anglaises de silicium disponible. On emploie une proportion suffi- sante de nitrate de sodium pour   brûler.'   le silicium en proportion de 4% sur la base de la teneur de la composition en métaux, le rapport du nitra- te de sodium au silicium oxydable étant de 2,5 à 1 en poids. 



   Les boites remplies sont soumises à un traitement vibratoire et chauffées; ensuite, on les laisse refroidir, comme dans les exemples précédents. 



   La colophane de gomme et les résines synthétiques thermoplas- tiques ayant les points d'amollissement requis peuvent être substituées en proportions équivalentes à la colophane de bois. 



   Les blocs liés produits selon la présente invention ne   doivent   pas nécessairement être fabriqués et expédiés en boites. Les blocs peuvent être formés en moules d'où les blocs sont ôtés après que le liant s'est figé. 



   La description ci-dessus montre que la présente invention pré- sente un procédé de fabrication de compositions exothermiques qui réalisent pleinement les buts de l'invention et présentent les avantages y indiqués. 



    REVENDICATIONS. 



  @     1. -   Bloc d'une pièce,, cohérent, d'un mélange de réaction métal-   lique   exothermique comprenant des matières solides pulvérulentes comprenant un constituant métallique,une matière réductrice et un agent oxydant, la ma- tière réductrice et l'agent oxydant étant aptes à réagir lors de l'allumage. de manière à dégager une quantité substantielle de chaleur, lesdites matières étant intimement mélangées et liées par une matière résineuse thermoplastique dont le point d'amollissement est inférieur au point de fusion de l'agent oxy- dant.

Claims (1)

1. 2, - Bloc d'une pièce, cohérent, selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il est contenu dans une boite métallique.

   3. - Bloc d'une pièce, cohérent, selon la revendication 1, com- portant une matière résineuse thermoplastique naturelle.

   4. - Bloc d'une pièce, cohérent,, selon la revendication 1 ou 3, dans lequel ladite matière résineuse comprend une colophane de bois.

   5. - Bloc d'une pièce, cohérent, selon la revendication 4, dans lequel ladite colophane de bois a sensiblement les propriétés suivantes : <Desc/Clms Page number 5> EMI5.1 <tb> <tb> Couleur, <SEP> Qualité <SEP> B <tb> Point <SEP> de <SEP> fusion, <SEP> goutte <SEP> 190 F <tb> Point <SEP> de <SEP> fusion, <SEP> bague <SEP> et <SEP> bille <SEP> 79 C <tb> indice <SEP> diacide <SEP> 100 <tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> naphte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 65% <tb> Matière <SEP> insaponfifiable <SEP> 20% <tb> Indice <SEP> de <SEP> saponification <SEP> 140 <tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène <SEP> 1,0% <tb> Cendres <SEP> 0,1% <tb> 6.

   - Bloc d'une -pièce. cohérent de mélarge de réaction métallique exothermique comprenant du ferrochrome solide pulvérulent, du ferrosilicium solide pulvérulent et du nitrate de sodium solide pulvérulent, lesdites matières étant intimement mélangées et liées par la colophane de bois.

   7. - Bloc d'une pièce, cohérent, de mélange de réaction exother- mique, comprenant du ferrochrome-silicium solide pulvérulent, du ferrosili- cium solide pulvérulent, du nitrate de sodium solide pulvérulent, lesdites matières étant intimement mélangées et liées par la colophane de bois.

   8. - Bloc d'une pièce, cohérent, selon la revendication 4, 6 ou 7, dans lequel la colopha@s de bois présente dans une proportion allant de 0,5% à 3,0%.

   9. - pro@edé de fabrication d'un bloc d'une pièce, cohérent, de mélange de réaction métallique exothermique, qui comprend le mélange de matières tildes pulvérulentes comprenant un constituant métallique, une matière réductrice,un agent oxydant et une matière résineuse thermoplastique dont le point d'amollissement est Inférieur au point de fusion de l'agent oxydant, le façonnage du mélange en forme de bloc, le chauffage du mélange façonné à une température au moins aussi élevée que le point d'a- mollissement de la matière résineuse, mais inférieure au point de fusion de l'agent oxydant, pendant une période de temps suffisante pour fondre la matière résineuse, et ensuite le refroidissement du mélange en vue de figer la matière résineuse et de lier le mélange en un bloc d'une pièce,

   cohérent.

   10. - Procédé selon la revendication 9, dans lequel on fait usage d'une matière résineuse thermoplastique naturelle.

   11. - Procédé selon la revendication 9, dans lequel la matière résineuse est une colophane de bois.

   12. - Procédé selon la revendication 11, dans lequel on fait usage de 0,5% à 3,0% de ladite colophane de bois.

   13. - Procédé selon la revendication 11, dans lequel ladite colophane de bois a sensiblement les propriétés suivantes : EMI5.2 <tb> <tb> Couleur <SEP> Qualité <SEP> B <tb> Point <SEP> de <SEP> fusion, <SEP> goutte <SEP> 190 F <tb> Point <SEP> de <SEP> fusion., <SEP> bagie <SEP> et <SEP> goutte <SEP> 79 C <tb> Indice <SEP> diacide <SEP> 100 <tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> naphte <SEP> de <SEP> pétrole <SEP> 65% <tb> Matière <SEP> insaponifiable <SEP> ' <SEP> 20% <tb> Indice <SEP> de <SEP> saponification <SEP> 140 <tb> Insoluble <SEP> dans <SEP> le <SEP> toluène <SEP> 1,0% <tb> Gendres <SEP> 0,1% <tb>