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" Perfeotionnements aux artioles réfraotaires et au prc dé de fabrication de oeux-oi ".
La présente invention concerne debassins de verre et les fours analogues dans lesquels des matières réfra res doivent être employées pour résister à la corrosion du fonctionnement du four. Dans la construction de foui de différents types dans lesquels le revêtement réfraot est soumis à l'aotion des matières corrosives fondues e particulièrement dans le cas de bassins à verre, on a f usage de pièces réfractaires ooulées consistant essenti ment en des cristaux de mullite et en des cristaux de c don noyés dans une matrice vitreuse. Dans ces pièces ré
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taires ooulées, le pouroentage de. mullite est en généra plus élevé que le pouroentage de oorindon.
Ces matières réfraotaires n'ont pas donné des résultats entièrement faisants vu qu'elles sont sujettes quelque peu à la oor sion, particulièrement au niveau du métal.
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On a trouvé maintenant comme résultat de la présente invention que des pièces réfraotaires composées essentiellement de oristaux de corindon peuvent être produites à partir de matières premières relativement peu ooûteuses contenant de 5 à 30% de silice, que le bain produit au moyen de cette matière première est beauooup plus aisé à traiter que l'alu- mine pure par suite d'un point de fusion un peu plus bas et d'une plus grande fluidité de la masse fondue, et que le produit résultant est notablement supérieur en résistance à Inaction corrosive du verre et des scories au type connu de matières réfraotaires mentionné ci-dessus.
Suivant la présente invention on fournit un artiole réfraotaire coulé, formé d'alumine et d'un petit pouroentage de silice et consistant principalement en oristaux de corindon et en un verre intercalé entre les cristaux. L'artiole peut oonsister en nullité avec du oorindon dans une matrice vitreuse dans laquelle la proportion du oorindon à la nullité est au moins de deux à un.
' La présente invention comprend en outre le procédé de fabrication de l'article réfraotaire perfeotionné mentionné ci-dessus à partir de matières premières oontenant de l'alu- mine et de la silice, procédé qui comprend la fusion des matières premières consistant essentiellement en alumine et en silioe, la ooulée du mélange fondu et}le refroidissement de la pièce ooulée rapidement en passant par la phase à l'aquelle la oristallasion de la mullite se produirait lorsqu'on laisse la masse venir en équilibre.
Le procédé comprend plus particulièrement le refroidissement de la pièce ooulée, d'une température située au-dessus du point de fusion impropre de la mullite jusqu'à une température située en-dessous de celle à laquelle la masse entière devient solide, à une vitesse suffisante pour réduire au minimum la formation de mullite.
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production, à partir d'un bain ayant sensiblement la mÉ composition que le bain employé jusqu'à présent,de mat: réfractaires qui sont notablement supérieures aux matii réfractaires composées d'un mélange de cristaux de oor. et de mullite tel qu'il est produit par le procédé usui Les meilleurs résultats obtenus avec le produit orée o< mément à la présente invention sont attribués à sa fai' teneur en cristaux de mullite, qui semblent être plus :
lemenEattaqués par le verre ou la scorie oorrosive dan four,' la défeotion des particules de mullite provoquan' désintégration graduelle de la pièce réfractaire. Bien plus grande résistance à la corrosion qui caractérise : duit perfectionné puisse tre due à d'autres oausès qu: sont pas entièrement connues, la forte teneur en arist, de mullite dans les matières réfractaires produites ju présent semble être la cause de la désintégration plus rapide de ces matières réfraotaires, vu que la différe résistance à la corrosion entre les deux matières réfr taires est trop grande pour être attribuée uniquement . petites différences de oomposition des matières premiè dont les matières réfraotaires sont faites.
La silice . rait, dans les pièces réfraotaires perfectionnées, sou forme d'une matrice vitreuse de sorte que les qualités améliorées des pièces réfraotaires ne sont pas attribu la matrice.
Le procédé de production d'articles réfractaires conformément à la présente invention peut être plus fa ment compris si l'on se reporte au dessin annexé dans on a représenté le diagramme d'équilibre de températur système alumine-silice, sur ce dessin on a marqué diff rents champs pour indiquer les constituants qui sont e: libre après qu'une masse fondue d'une oomposition donn été refroidie très lentement en passant par certaines de température.
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Comme on l'a déjà indiqué, il est plus commode de couler des blocs composés d'un mélange d'alumine aveo une quantité modérée de silice, soit de 5 à 20% ou même jusqu'à 30%, qa que de oouler des bloos d'alumine relativement pure vu que la présence de la silioe augmente la fluidité du bain et réduit le coefficient de dilatation des pièces ooulées. La
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présence de pouroentageôappréaiabies de silice, partioulib- rement si on en utilise plus de 10%, tend normalement à produire de la mullite plutôt que des cristaux de corindon dans les blocs coulés.
Bien que la produotion d'articles réfractaires coulés à partir de ces mélanges d'alumine aveo de 5 à 30% de silice soit désirable aoint de vue de la facilité de fabrication et en même temps de l'économie, par suite du prix de revient moindre des matières premières,la présence de cristaux de mullite dans le produit final semble être un inoonvénient, car on a trouvé que des blocs dans lesquels les cristaux d'alumine prédominent et particulièrement lorsque la proportion de cristaux d'alumine à la nullite s'élève jusqu'à deux à un, sont notablement supérieurs à des blocs de la même composition analytique finale dans lesquels les oristaux de mullite prédominent. Cette supériorité se manifeste par exemple par une capacité améliorée de résistance à la corrosion par le verre et les soories vitreuses.
Il est par conséquent tout à fait désirable, dans la production de matières réfraotaires fondues et ooulées, que les pièces ooulées soient traitées de telle façon qu'il en résulte la formation d'une quantité maxima de cristaux d'alumine et d'une quantité minima de mullite, comme o'est réalisé par la présente invention.
En vue de comprendre le procédé de traitement de pièces coulées pour produire dans celles-ci une quantité maxima de corindon , on considérera un bain fondu contenant approximativement 8 % de silice, cette composition étant représen-
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tée sur le diagramme nar la ,.; ,.,."" H -
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fondu réfractaire de cette oomposition est coulé, il se refroidit dans le mule et lorsqu'une température oorre dant au point N est atteinte, les cristaux de corindon
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menoent à se séparer du bain. Cette cristallisation de , don continue normalement jusqu'à ce que le refroidissem atteigne la température représentée par la ligne C-D, l position du liquide restant ayant dans l'entretemps ohm pour devenir oelle représentée par le point B.
Lorsque cette température correspondant au point dE sion impropre de la mullite suivant la ligne C-D (qui e 1810'C) dans le cas de la matière pure) est atteinte, 01 trouve que si la vitesse de refroidissement est suffisar lente, une proportion oonsidérable des cristaux de aorii se redissolvent dans le liquide et forment de la nullité se sépare immédiatement par cristallisation. Cette aoti( de dissolution est de cristallisation n'est pas instants mais exige au contraire un temps considérable. Si l'on met d'allar jusqu'à l'équilibre , le mélange de oorindor et de mullite qui reste est stable à toutes les tempérai plus basses et la composition d'une matière réfractaire est ainsi refroidie lentement se trouve toujours être dt corindon plus de la nullité, ou de la nullité seule, si mélange oorrespond en composition au point D.
Une légère quantité de verre résiduel est obtenue dans le cas où on laisse pas le temps suffisant pour que la réaotion du oc et du liquide aille jusqu'à l'équilibre. La façon de pro qui vient d'être décrite et la composition donnée des blo sont caractéristiques de la production de matières réfra res ooulées telle qu'elle est décrite dans le brevet amé cain n 1.615.750.-
Contrairement à cette méthode oonnue, on considérer mahtenant le procédé perfectionné suivant la présente in'
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par lequel des matières réfractaires sont produites dans lesquelles il$ se formel un minimum de nullité et un maximum de oorindon.
Si on laisse refroidir le bain fondu oonsidéré précédemment jusqu'à oe qu'on atteigne un point 0 au-dessus de la ligne C-D, le oonstituant cristallin est entièrement du oorindon et la composition du liquide oorrespond au point S. Si ensuite on laisse le refroidissement se oontinuer relativement vite jusqu'à une température située notablement en-dessous de la ligne C-B, le oorindon est soluble très lentement dans le liquide résiduel et reste en grande partie non dissous. Une température de 50-100 C en-dessous de la ligne C-D est probablement suffisante pour réduire sensiblement au minimum l'action dissolvante du liquide résiduel. On a toutefois trouvé désirable de porter le refroidissement rapide beaucoup au-delà d'une semblable température, par exemple jusqu'à un point correspondant à P sur le diagramme.
De cette manière le liquide résiduel de composition correspondant au point S est en grande partie retenu sous la forme d'un verre tandis que si le refroidissement avait été poussé seulement jusqu'à un point compris entre -la ligne C-D et la ligne E-F, ce liquide se serait déoompo- sé pour former de la mullite plus un liquide additionnel,
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lequel liquide a une tendance à dissoudre le oorindon rufë. formation de mullite supplémentaire.
On voit donc que le bloc coulé est refroidi relativement vite d'une température à laquelle le corindon est la seule phase solide,stable jusqu'à une température à laquelle tout le bain est solidifié. Le refroidissement peut ensuite être aussi lent qu'on le juge désiraole en vue d'égaliser toutes les tensions dans les blocs.
Il est à remarquer que la différence entre les matières réfractaires perfeotionnées et les matières réfractaires indiquées précédemment comme résultant de la pratique usuelle
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ne proviennent pas d'une Cli'Â2'PnAP +1 z--- '
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dâents fondus à couleur en pièces réfraotaires, mais ph de oe que la silice apparaît, dans le produit perfeoti< dans la matrice vitreuse pour la plus grande part. Com l'alumine oristalline semble être plus résistante aux 1 que le verre situé entre les cristaux , on trouve qu'et ral des matières défraotaires consistant en grande par en alumine et ne oontenant par exemple pas plus de 8 % lioe sont supérieures à celles dans lesquelles une plu. de quantité de silice est présente.
En vue d'obtenir le refroidissement rapide désiré; nécessaire que la partie extérieure du bloc soit refroj notablement en-dessous du point représentant la tempéré moyenne du bloc tout entier. Si par exemple la tempérai moyenne du bloc est représentée par P, la température c surface extérieure serait oelle représentée par Q, et que le bloc puisse posséder un minimum de tensions inti res, on a trouvé désirable d'élever la température de 1 partie qui est en-dessous de la moyenne jusqu'au moment bloc entier soit à la même température . Ceci peut se j par l'application de chaleur extérieure ou par un isole de l'extérieur et par le fait qu'on empêche une nouvel] perte de chaleur jusqu'au moment où la ooquille extériE a été ohauffée par la partie intérieure et où la tempéi du bloc entier s'est égalisée.
Pour la réalisation de la fusion, le four consiste néralement en une enveloppe de fer refroidie par de 1e sans auoun revêtement autre que celui fOImé par la mati à fondre lorsqu'elle est introduite dans le four . La j est effectuée au début par la ohaleur provenant d'une t née de carbone entre deux ou plusieurs électrodes intrc dans l'enveloppe de fer, mais après qu'un bain de matité fondue ese formé, la résistance de la matière fondue(au ge du courant électrique la traversant est employée pot fournir la chaleur. La matière est introduite graduelle
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et les électrodes sont soulevées à mesure que la masse fondue s'accumule. La technique du four est tout à fait semblable à oelle employée dans la fabrication des abrasifs alumineux.
Lorsque la matière est arrivée à la température oonve- nable et au degré correct de fluidité, elle peut être versée dans des moules ayant la forme et les dimensions désirées.
Le four peut être établi pour le soutirage de la matière fondue par son coté ou bien il peut être disposé de façon à pouvoir être inclina pour déverser la¯matière dans le moule: Particulièrement dans ce dernier cas, il est désirable que des mesures soient prises pour empêcher la matière fondue de déborder dans le système de refroidissement à eau. Ceoi peut être réalisé par l'emploi d'un tablier en fer conve- nablement placé.
Les moules peuvent être en métal tel que du fer au chrome, de la fonte, du cuivre, ou bien en carbone ou en graphite ou en des matières réfraotaires combinées. Les ar- tioles moulés peuvent avoir pratiquement n'importe quelle forme ou n'importe quelles dimensions pourvu que les parois ne soient pas trop épaisses et que des précautions appro- priées soient prises dans la fabrication des moules et le déversement de la charge fondue. Les moules peuvent être chauffés au préalable, si on le désire, et dans les phases initiales ils peuvent être isolés de façon à empêcher une les perte rapide de ohaleur par exemple par le fait qu'on/enfon- ce dans un ohâssis de moulage dans lequel ils sont entaurés de sable ou d'une matière analogue.
Les moules doivent être pourvus d'élévateurs de dimen- sion ample pour permettre le remplissage complet du moule sans gêne par la matière durcissant dans les masselottes.De plus les masselottes doivent être de dimensions suffisantes pour permettre la contraction du métal fondu lorsqu'il se solidifie. Si l'élévateur est fait en forme de coin avec sa
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section minima immédiatement voisine du moule l'enlèvem de la matière en excès oonstituant une masselotte est f lité. Après qu'un moule est rempli, il est éoarté et de moules supplémentaires sont remplis successivement.
Au lieu de verser la matière réfraotaire fondue da des moules, il est également possible d'employer le fou lui-même comme un moule, auquel cas il est désirable de
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revêtir d'un très léger enduit de matière réfractaire dE çon que la matière fondue puisse s'étendre jusqu'aux bo: pour former un bloc lisse .
Le chargement est effectué comme précédemment, les électrodes étant graduellement r< tirées et un bloc étant formé jusque l'épaisseur désir( Cette méthode de moulage a l'inconvénient qu'on ne peut plir qu'un moule à la fois, mais ceci est compensé par 3 fait qu'il n'y a pratiquement pas de matière perdue par ple dans les masselottes oonme dans l'autre type de mou] Il est parfois désirable de munir les moules en forme de four de ce type d'une petite diminution de dimension pou faciliter l'enlèvement de la pièce du moule, bien que pa suite du retrait considérable de la charge fondue après difioation, ceci soit en général inutile.
Lorsque la surfaoe extérieure de la pièce ooulée a le temps de se solidifier complètement, il est préférabl d'enlever toute matière isolante et de permettre à la pi ooulée de refroidir aussi rapidement que possible sans p duotion de oraquelures. pendant cette période, le moule même peut dans certains cas être enlevé bien qu'il soit < général meilleur de lui pexmettre de rester autourlie la coulée pour empêcher le durcissement de la face extérieur de la pièce en-dessous d'une température du rouge clair, respondant à environ 900*C. Dans le cas de grandes pièces ooulées massives, un refroidissement un peu plus intense la surface extérieure est désirable que dans le aah de pi minces.
Aucune règle générale ne peut être donnée, la dui
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exacte de la période de refroidissement rapide étant établie pour ohaque forme donnée de la pièce par une méthode d'essai et d'erreur, le succès étant jugé par l'ouverture des pièces coulées dressai par rupture, et par l'examen de la structure cristalline au microscope. Si le refroidissement a été suffi- sant, le constituant cristallin sera en grande partie du corindon, tandis que si le refroidissement n'a pas été suffi- sant on trouve un pourcentage relativement élevé de mullite.
Il n'a pas été jugé néoessaire d'indiquer ici les instructions pour l'identification de ces minéraux respectifs qui sont bien familiers pourrie pétrographe.
Après que la pièce coulée s'est refroidie suffisamment, elle doit être couverte d'une bonne matière isolante,telle que du sil-o-oel, et on la laisse refroidir lentement pendant une période plus ou moins prolongée dépendant de la forme et des dimensions de la pièce. Suivant une variante, elle peut être placée dans un four fonctionnant à 1200-1450 C et après avoir été maintenue dans celui-ci suffisamment pour permettre à la température du bloc de devenir uniforme dans toute la masse, la pièce est refroidie lentement dans le four.
Il est désirable que les masselottes aboutissant à la masse de la pièce coulée soient détachées à ooups de marteau avant que les pièces coulées soient placées dans le four ou soient noyées dans la matière isolante vu que les pièces coulées sont moins dures à cette phase que lorsqu'elles sont froides et qu'il y a moins de danger de les craqueler par le marteau. Après que les pièces sont froides, les protubérances nuisibles peuvent être enlevées au burin ou, dans des oas de dimensions moins importantes, à la meule.
Dans la construction de fours au moyen de ce type de matériaux coulés, des blocs sont posés avec peu de ciment intermédiaire ou sans aiment intermédiaire et le nombre de pièces est habituellement maintenu au minimum. Cet emploi de grandes pièces est avantageux en ce sens que les'frais
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de moulage par déoimètre aube, de matière moulée sont notab: ment diminués, le travail de pose dans la construction des parois est réduit et les difficultés dues au fait que le verre ou la scorie provoque une érosion profonde le long des joints sont réduites par le fait qu'on diminue les joi eux-mêmes.
Bien que le diagramme montre le refroidissement d'un bloc oontenant approximativement 8% de silice et que, comm on l'a indiqué précédemment, il soit préférable dans le oa où l'on doit produire un artiole réfraotaire partioulièrern résistant, que la teneur en silice ne dépasse pas 8%, il va de soi que les aspects généraux de la présente inventio sont tels qu'ils sont spécifiés dans la première partie de la desoription, les principes étaAt applicables à des comp
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om mitions variées allant jusqu à 25 , 30% de silice.
Il est à remarquer que l'addition d'autres matières fondantes en dehors de la silice, réduit quelque peu les températures de conversion correspondant aux lignès C-D et E-F qui se prdduisent à 1810 C et 1545 C, respectivemei dans le cas de matières pures. Il est désirable que le refroidissement rapide se-fasse à partir d'une température , tuée au-dessus du point supérieur parmi ces points de conversion, jusqu'à une température située en-dessous du poi@ inférieur, @ quelles que soient leurs valeurs partie lières.
On a trouvé que dans des blocs ne oontenant papl de 9% d'autres oxydes qui peuvent se présenter comme impu tés dans les matières premières, un refroidissement rapid jusqu'à une température moyenne d'environ 1200*0 est suff sant pour assurer la formation de corindon au lieu de mul te. Un fait particulier qui semble être caractéristique d pièces coulées de ce type est que la forme cristalline es fréquemment d'une nature quelque peu fibreuse, les fibre:
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s'étendanerpendioulairement à la face du bloc.
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"Improvements to refraotary artioles and to the oeux-oi manufacturing process".
The present invention relates to glass basins and similar furnaces in which refra res materials must be employed to resist corrosion from furnace operation. In the construction of various types of furnace in which the refraot coating is subjected to the action of molten corrosive materials and particularly in the case of glass basins, use is made of poured refractory parts consisting essentially of mullite crystals and crystals of c don embedded in a vitreous matrix. In these rooms re
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ooulées, the percentage of. mullite is generally higher than the percentage of orindon.
These refractory materials have not given fully satisfactory results as they are somewhat prone to oor sion, particularly at the metal level.
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It has now been found as a result of the present invention that refraotary parts composed essentially of corundum oristals can be produced from relatively inexpensive raw materials containing from 5 to 30% silica, which the bath produces by means of this raw material. is much easier to process than pure alumina owing to a somewhat lower melting point and greater fluidity of the melt, and the resulting product is notably superior in resistance to corrosive action glass and slag of the known type of refraotaires materials mentioned above.
According to the present invention there is provided a cast refraotary artiole, formed of alumina and a small percentage of silica and consisting mainly of corundum oristals and of a glass interposed between the crystals. Artiole can oonsist in nullity with oorundum in a vitreous matrix in which the proportion of oorundum to nullity is at least two to one.
The present invention further comprises the method of making the perfected refractory article mentioned above from raw materials containing alumina and silica which method comprises melting the raw materials consisting essentially of alumina. and in silioe, the flow of the molten mixture and} the cooling of the poured part rapidly passing through the phase in which the oristallasion of the mullite would occur when the mass is allowed to come into equilibrium.
The process more particularly comprises cooling the molded part from a temperature above the improper melting point of mullite to a temperature below that at which the entire mass becomes solid, at a rate sufficient to minimize mullite formation.
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production, from a bath having substantially the same composition as the bath employed heretofore, of refractory mats which are notably superior to the refractory mats composed of a mixture of gold crystals. and mullite as produced by the usui process. The best results obtained with the product orée according to the present invention are attributed to its low content of mullite crystals, which appear to be more:
Once attacked by glass or corrosive slag in the furnace, the defection of mullite particles causes the gradual disintegration of the refractory piece. Much greater resistance to corrosion which characterizes: improved product may be due to other causes which are not fully known, the high content of arist, of mullite in the refractories produced here seems to be the cause of more disintegration. rapidity of these refractory materials, as the different corrosion resistance between the two refractories is too great to be attributed solely. small differences in the composition of the raw materials from which the refraotary materials are made.
Silica. Would, in the improved refractory parts, take the form of a glassy matrix so that the improved qualities of the refraotary parts are not attributed to the matrix.
The process for the production of refractory articles according to the present invention can be more easily understood by referring to the accompanying drawing in the diagram of the temperature equilibrium of the alumina-silica system has been shown, in this drawing there is marked different fields to indicate which constituents are free after a melt of a given composition has been cooled very slowly through certain temperatures.
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As already indicated, it is more convenient to cast blocks composed of a mixture of alumina with a moderate amount of silica, that is to say from 5 to 20% or even up to 30%, than to pour blocks. relatively pure alumina bloos since the presence of the silioe increases the fluidity of the bath and reduces the coefficient of expansion of the molded parts. The
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the presence of an appreciable percentage of silica, especially if more than 10% is used, normally tends to produce mullite rather than corundum crystals in the cast blocks.
Although the production of cast refractory articles from such alumina mixtures with 5 to 30% silica is desirable from the point of view of ease of manufacture and at the same time economy, due to cost. lesser of the raw materials, the presence of mullite crystals in the final product seems to be a disadvantage, since it has been found that blocks in which alumina crystals predominate and particularly when the proportion of alumina crystals to the nullite s' up to two to one, are notably superior to blocks of the same final analytical composition in which mullite oristals predominate. This superiority is manifested, for example, by an improved ability to resist corrosion by glass and vitreous soories.
It is therefore highly desirable in the production of molten and molded refractory materials that the molded parts be treated in such a way that the formation of a maximum amount of alumina crystals and an amount of alumina crystals results. minimum mullite, as achieved by the present invention.
In order to understand the process of treating castings to produce therein a maximum amount of corundum, consider a molten bath containing approximately 8% silica, this composition being represented.
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on the diagram nar la,.; ,.,. "" H -
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refractory melt of this composition is poured, it cools in the mule and when a temperature oorre dant at point N is reached, the corundum crystals
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menoent to separate from the bath. This crystallization of, don continues normally until the cooling reaches the temperature represented by line C-D, the position of the remaining liquid having in the meantime ohm to become that represented by point B.
When this temperature corresponding to the improper deion point of mullite along the line CD (which is 1810 ° C in the case of pure matter) is reached, 01 finds that if the cooling rate is sufficiently slow, a considerable proportion of Aorii crystals redissolve in the liquid and form nullity and immediately separate by crystallization. This aoti (of dissolution is of crystallization is not instants but on the contrary requires a considerable time. If we bring allar to equilibrium, the mixture of oorindor and mullite which remains is stable at all times. lower temperature and the composition of a refractory material is thus cooled slowly is always found to be corundum plus nullity, or nullity alone, if the mixture corresponds in composition to point D.
A slight quantity of residual glass is obtained in the event that sufficient time is not left for the reaction of the oc and the liquid to reach equilibrium. The procedure which has just been described and the given composition of the blocks are characteristic of the production of refra res coiled materials as described in US Pat. No. 1,615,750.-
Contrary to this known method, we consider now the improved method according to the present in '
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whereby refractory materials are produced in which a minimum of nullity and a maximum of orindon are formed.
If the molten bath considered previously is allowed to cool until a point 0 is reached above the line CD, the crystalline component is entirely oorundum and the composition of the liquid corresponds to point S. If then the cooling to continue relatively quickly to a temperature situated notably below the CB line, the oorindon is soluble very slowly in the residual liquid and remains largely undissolved. A temperature of 50-100 C below the C-D line is probably sufficient to substantially minimize the dissolving action of the residual liquid. It has, however, been found desirable to bring the rapid cooling much above such a temperature, for example to a point corresponding to P on the diagram.
In this way the residual liquid of composition corresponding to point S is largely retained in the form of a glass, while if the cooling had been pushed only to a point between the line CD and the line EF, this liquid would have deoompo- sated to form mullite plus an additional liquid,
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which liquid has a tendency to dissolve the oorindon rufë. additional mullite formation.
It can therefore be seen that the cast block is cooled relatively quickly from a temperature at which corundum is the only solid phase, stable up to a temperature at which the whole bath is solidified. The cooling can then be as slow as deemed desirable in order to equalize all the tensions in the blocks.
It should be noted that the difference between the perfected refractories and the refractories indicated above as resulting from the usual practice
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do not come from a Cli'Â2'PnAP +1 z --- '
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Fused to color in refractory pieces, but ph of where silica appears, in the product perfected in the vitreous matrix for the most part. As oristalline alumina seems to be more resistant to 1s than the glass between the crystals, it is found that and ral of the obsolete materials consisting largely of alumina and containing for example not more than 8% lioe are superior to those in which one more. much silica is present.
In order to obtain the desired rapid cooling; it is necessary that the outer part of the block be cooled significantly below the point representing the average temperate of the whole block. If for example the average temperature of the block is represented by P, the temperature of the external surface would be represented by Q, and if the block can have a minimum of internal voltages, it has been found desirable to raise the temperature of 1 part which is below average until the entire block is at the same temperature. This can be done by the application of external heat or by insulation from the outside and by preventing further loss of heat until such time as the outer shell has been heated from the inside and the tempei of the whole block has leveled out.
For carrying out the smelting, the furnace generally consists of a casing of iron cooled by the iron without any coating other than that formed by the material to be melted when it is introduced into the furnace. The heat is initially effected by the heat from a carbon flow between two or more electrodes embedded in the iron shell, but after a bath of molten dullness is formed, the resistance of the molten material (at ge of the electric current flowing through it is used pot to provide heat. The material is introduced gradually
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and the electrodes are lifted as the melt accumulates. The kiln technique is very similar to that employed in the manufacture of aluminous abrasives.
When the material has reached the correct temperature and the correct degree of flowability, it can be poured into molds of the desired shape and size.
The furnace can be set up for drawing the molten material from its side or it can be arranged so that it can be tilted to pour the material into the mold: Particularly in the latter case, it is desirable that measures be taken. to prevent molten material from overflowing into the water cooling system. This can be achieved by the use of a suitably placed iron apron.
The molds can be of metal such as chromium iron, cast iron, copper, or else of carbon or graphite or of combined refractory materials. The molded artioles can be of virtually any shape or size provided the walls are not too thick and proper care is taken in making the molds and pouring the molten charge. The molds can be preheated, if desired, and in the initial stages they can be insulated so as to prevent rapid loss of heat for example by pushing through a mold frame in which they are entaured with sand or similar material.
The molds must be provided with elevators of ample dimension to allow the complete filling of the mold without interference by the hardening material in the weights. In addition the weights must be of sufficient size to allow the contraction of the molten metal as it settles. solidifies. If the elevator is made in a wedge shape with its
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minimum section immediately adjacent to the mold the removal of the excess material oonstituent a flyweight is solid. After a mold is filled, it is removed and additional molds are filled successively.
Instead of pouring the molten refractory material into molds, it is also possible to use the madman itself as a mold, in which case it is desirable to
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cover with a very light coating of refractory material so that the molten material can extend to the bo: to form a smooth block.
The loading is carried out as before, the electrodes being gradually r <drawn and a block being formed to the desired thickness (This molding method has the disadvantage that one can only fold one mold at a time, but this is compensated by the fact that there is practically no material lost per pole in the weights oonme in the other type of slack] It is sometimes desirable to provide the oven-shaped molds of this type with a small reduction of size to facilitate removal of the part from the mold, although due to the considerable shrinkage of the molten charge after deflection this is generally unnecessary.
When the outer surface of the molded part has time to solidify completely, it is best to remove any insulating material and allow the mold to cool as quickly as possible without the buildup of sealants. during this period the mold itself can in some cases be removed although it is generally best to allow it to remain around the casting to prevent hardening of the outer face of the part below a light red temperature. , corresponding to about 900 * C. In the case of large, massive molded parts, somewhat more intense cooling of the outer surface is desirable than in the aah of thin feet.
No general rule can be given, the dui
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exact period of rapid cooling being established for each given shape of the part by a trial-and-error method, success being judged by the opening of the castings drawn up by rupture, and by examination of the structure crystalline under a microscope. If cooling has been sufficient the crystalline component will be largely corundum, while if cooling has not been sufficient a relatively high percentage of mullite is found.
It was not considered necessary to indicate here the instructions for the identification of those respective minerals which are well familiar rotten petrographer.
After the casting has cooled sufficiently, it should be covered with a good insulating material, such as sil-o-oel, and allowed to cool slowly for a more or less prolonged period depending on the shape and conditions. room dimensions. Alternatively, it can be placed in an oven operating at 1200-1450 C and after being held there enough to allow the temperature of the block to become uniform throughout the mass, the part is slowly cooled in the oven. .
It is desirable that the weights ending in the mass of the casting be hammered away before the castings are placed in the furnace or are embedded in the insulating material since the castings are less hard at this stage than when the castings are placed in the furnace. 'they are cold and there is less danger of cracking them by the hammer. After the parts are cool, harmful protuberances can be removed with a chisel or, in smaller dimensions, with a grinding wheel.
In the construction of kilns using this type of cast material, blocks are laid with little or no intermediate cement, and the number of pieces is usually kept to a minimum. This use of large parts is advantageous in that the costs
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of molding by vane deoimeter, of molded material are notably reduced, the laying work in the construction of the walls is reduced and the difficulties due to the fact that the glass or the slag causes a deep erosion along the joints are reduced by the that we diminish the joi themselves.
Although the diagram shows the cooling of a block containing approximately 8% silica and that, as previously indicated, it is preferable in the case where a particularly strong refractory artiole is to be produced, than the content of silica does not exceed 8%, it goes without saying that the general aspects of the present invention are as specified in the first part of the description, the principles being applicable to comp
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Various om mitions up to 25, 30% silica.
It should be noted that the addition of other fluxes apart from silica somewhat reduces the conversion temperatures corresponding to the C-D and E-F lines which occur at 1810 C and 1545 C, respectively in the case of pure materials. It is desirable that the rapid cooling be from a temperature, above the upper point among these conversion points, to a temperature below the lower point, @ whatever their values. part lières.
It has been found that in blocks containing no more than 9% of other oxides which may appear as imputants in the raw materials, rapid cooling to an average temperature of about 1200 ° 0 is sufficient to ensure formation of corundum instead of mul te. A particular fact which seems to be characteristic of castings of this type is that the crystalline form is frequently of a somewhat fibrous nature, the fibers:
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extending to the face of the block.