Article et composition d'isolation en fibres réfractaires.
La_présente invention concerne une composition d'isolation
en fibres réfractaires se prêtant en particulier à une utilisation
comme récipient pour métaux en fusion, ainsi qu'à d'autres applications nécessitant une matière robuste et résistant à la chaleur.
Dans une forme de réalisation de la présente invention,
la composition de fibres réfractaires est utilisée dans un manchon
d'évent destiné à être employé dans la coulée des métaux en fusion,
plus particulièremnt, des métaux ferreux à point de fusion élevé.
Lors de la coulée d'un métal en fusion, on prévoit habituellement un évent ou un réservoir communiquant avec la cavité
d'un moule. En refroidissant, le métal contenu dans cette cavité
se contracte et l'évent fait alors office de réserve supplémentaire de métal en fusion en vue de maintenir une quantité requise de métal dans la cavité de moule. Etant donné que l'évent lui-même se solidifie également lors du refroidissement, un moyen doit être prévu pour maintenir le métal contenu dans l'évent à l'état fondu aussi longtemps que possible afin que l'évent puisse jouer son rôle de réservoir et de source de métal en fusion. La pratique couramment adoptée à cet effet consiste à revêtir la surface intérieure d'un trou d'évent avec une matière isolante ou exothermique. Ces revêtements intérieurs sont généralement destinés aux manchons d'évents ou aux calottes chaudes . Un manchon d'évent de type isolant sert à retenir la chaleur du métal en fusion dans l'évent en retardant ainsi
le refroidissement et la solidification du métal. Un manchon d'évent de type exothermique contient une matière qui brûle au contact du métal en fusion et constitue ainsi une source de chaleur externe
qui contribue à maintenir le métal à l'état fondu. Les manchons d'évents de type exothermique présentent un inconvénient en ce sens que la combustion donne généralement lieu à un dégagement de fumées nocives (par exemple, des oxydes de fer). Les manchons d'évents fabriqués à partir de la composition de la présente invention sont du type isolant et ils suppriment ainsi le problème de pollution
que pose le dégagement de fumées.
Les manchons d'évents destinés à être utilisés avec des métaux ferreux en fusion doivent être capables de supporter des températures et des chocs thermiques plus rigoureux que ceux auxquels sont exposés les manchons d'évents utilisés lors de la coulée de métaux non ferreux. Cette caractéristique est due au fait que que les points,de fusion des métaux ferreux sont généralement de loin supérieurs à ceux de nombreux métaux ordinaires non ferreux <EMI ID=1.1>
ainsi que de plusieurs alliages ordinaires tels que les bronzes
<EMI ID=2.1>
fication, l'expression "m�taux ferreux" désigne des métaux consti- tués principalement de fer, de nickel, de chrome, ainsi que des éléments apparentés tels que les divers aciers et fontes. Dans la pratique, l'application de l'invention s'avère très avantageuse dans la coulée de l'acier et des alliages d'acier.
Etant donné que la coulée des métaux en fusion constitue
une technique ancienne et parfaitement mise au point, il existe un grand nombre de brevets concernant des compositions d'isolation, des configurations et des procédés de fabrication de manchons d'évents. Bon nombre de ces compositions d'isolation réfractaires contiennent des fibres réfractaires. Les articles fabriqués à partir de ces compositions de fibres réfractaires connues sont susceptibles d'être attaqués par des matières à point de fusion élevé telles que les métaux ferreux et, à la longue, la matière en fusion ronge la paroi
de l'article (par exemple, un manchon d'évent) avec, pour résultat, une réduction du rendement thermique. La réduction du rendement thermique d'un manchon d'évent se traduit par une réduction de son efficacité en tant que réservoir de matière en fusion à haute température convenant pour fournir la matière en fusion à un moule de coulée. Dès lors, les compositions d'isolation en fibres réfractaires de la technique antérieure se sont généralement avérées inappropriées pour une application avec des matières à point de fusion élevé, en particulier, avec les métaux ferreux à point de fusion élevé.
Certaines compositions d'isolation en fibres réfractaires
de la technique antérieure présentent d'autres inconvénients, notamment l'utilisation de liants de résines phénoliques comme composant
de la composition de fibres réfractaires. Les résines phénoliques telles que les résines d'urée/formaldéhyde, brûlent au contact d'une matière en fusion en dégageant des fumées nocives. Ces fumées posent un sérieux problème de pollution, étant donné qu'elles sont souvent toxiques. Dès lors, il est préférable d'utiliser un liant organique qui ne dégage pas de fumées nocives.
L'objet de la présente invention est de remédier aux inconvénients des compositions d'isolation en fibres réfractaires de la technique antérieure en fournissant une composition de fibres réfractaires possédant de meilleures caractéristiques de rendement thermique qui la rendent particulièrement appropriée pour une utilisation avec des métaux à point de fusion élevé, ainsi que pour d'autres applications nécessitant une matière isolante et robuste.
En conséquence, la présente invention fournit une composition d'isolation en fibres réfractaires comprenant, en % en poids,
30 à 50% de fibres réfractaires, 5 à 45% d'un liant inorganique,
2 à 10% d'un liant organique et 5 à 35% d'une charge réfractaire, cette composition étant caractérisée en ce qu'elle conprend également 1 à 35% de carbure de silicium granulaire, plus de la moitié ducomposant de fibres réfractaires étant constituée de fibres d'aluminosilicate.
La présente invention fournit également un article thermiquement et chimiquement résistant, élastique, autoportant et conservant sa forme, cet article étant caractérisé en ce qu'il est constitué de la composition d'isolation en fibres réfractaires suivant la présente invention.
Dans une forme de réalisation de la présente invention,
la composition réfractaire est façonnée en manchons d'évents destinés à contenir un métal ferreux en fusion; à titre de variante, la composition peut être appliquée à l'état "humide" ou semi-solide
sous forme d'un revêtement intérieur conservant sa forme sur la surface intérieure d'un trou d'évent.
Comme l'indiquent les pourcentages précités, un composant principal de la composition de la présente invention est constitué
de fibres réfractaires. Ces fibres réfractaires sont des matières fibreuses inorganiques obtenues par synthèse contrairement aux fibres minérales naturelles telles que l'amiante. Dans la composition de la présente invention, plus de la moitié du composant fibreux
doit être constituée de fibres synthétiques d'aluminosilicate. Ces fibres sont formées à partir d'une masse fondue d'alumine et de silice ou d'une masse fondue constituée principalement d'alumine et de silice avec addition d'oxydes tels que l'oxyde de titane, de zirconium ou de chrome. Dans la forme de réalisation préférée de la présente invention, le composant de fibres réfractaires est constitué entièrement de ces fibres synthétiques d'aluminosilicate. Toutefois, pour des raisons économiques, il peut être parfois souhaitable d'incorporer une faible proportion (moins de la moitié) de fibres réfractaires autres que les fibres d'aluminosilicate prédominant dans la composition.
Ces autres fibres Téfractaires sont généralement des fibres formées à partir de masses fondues de compositions constituées principalement de silicates de calcium, d'aluminium, ainsi que des oxydes de métaux bivalents ou trivalents analogues et elles peuvent également contenir des matières telles que les laines de roches, des laines minérales ou de laitier, ainsi que différentes fibres céramiques. Le composant de fibres réfractaires de la composition suivant la présente invention constitue 30 à 50% en poids
de la composition, de préférence, 35 à 45% en poids.
Un autre composant de la présente invention qui confère, à la composition, ses caractéristiques de rendement particulièrement supérieures en présence de métaux ferreux en fusion, est le carbure de silicium granulaire. Outre le fait qu'il fait office de charge, le carbure de silicium est également responsable de la propriété
non imprégnante de la composition et de son opacité à l'énergie de rayonnement. Ces propriétés supplémentaires conférées à la composition de la présente invention la rendent appropriée pour la fabrication d'un article à haut rendement thermique moins sujet à l'attaque par le métal en fusion que les compositions de fibres réfractaires de la technique antérieure. La meilleure opacité à l'énergie
de rayonnement maintient l'article (par exemple, un manchon d'évent) à une plus basse température, réduisant ainsi sa sensibilité
à l'attaque par le métal en fusion. La propriété non imprégnante atténue également les risques d'une réduction du rendement thermique suite à l'attaque de l'isolation par le métal, étant donné que le composant de carbure de silicium de la présente invention réduit la tendance du métal ferreux,en fusion à imprégner l'article, par exemple, l'intérieur d'un manchon d'évent.
Le composant de carbure de silicium est constitué de particules broyées de carbure de silicium formé par la réaction de silicium et de carbone. Le carbure de silicium granulaire disponi-
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licium, le reste de la matière étant constitué de carbone et de silicium n'ayant pas réagi. La granularité des particules est d'au moins -60 mailles et elle se situe, de préférence, dans l'intervalle de -60 à +325 mailles (toutes ces dimensions de mailles étant celles de la série des tamis américains), mieux encore, dans l'intervalle de -200 à +325 mailles. Le carbure de silicium granulaire est pré-
<EMI ID=4.1>
sur le poids de la composition.
La composition de la présente invention contient également un composant de liant inorganique pouvant être choisi parmi une variété de liants réfractaires inorganiques tels que l'argile, les liants de silicates de métaux alcalins tels que le silicate de sodium ou le silicate de potassium, le borax, l'acide phosphorique, ainsi que les sels ou les phosphates apparentés tels que les phosphates d'aluminium, le mica colloïdal, la silice colloïdale, l'alumine colloïdale et analogues. Dans de nombreux cas, il est souhaitable d'utiliser une combinaison de deux de ces matières inorganiques ou plus pour former le composant liant. Le liant inorganique constitue 5
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traitement sont conférées par l'incorporation d'un liant organique tel que les résines, l'amidon, les colles, la dextrine et analogues, l'amidon colloïdal étant préféré. Afin d'éviter les problèmes de pollution que pose le dégagement de fumées toxiques pouvant se pro-duire en cas de combustion du liant organique, il est préférable
de choisir un liant ne dégageant pas de fumées toxiques. L'amidon est le liant qui s'est avéré partuculièrement approprié pour une utilisation dans la composition suivant la présente invention et
qui ne dégage pas de fumées nocives lorsqu'il brûle. Le liant organique est présent en quantités de 2 à 10%, calculés sur le poids
de la composition.
Une charge réfractaire inorganique est également incorpo-
rée à la composition, généralement sous forme d'une matière granu- laire. Parmi les charges appropriées, il y a les déchets ou les produits récupérés des articles non utilisés ou usés, par exemple,
des manchons d'évents constitués de la composition de la présente invention, les argiles réfractaires cuites assorties et les particules de composition d'aluminosilicate, la kyanite, la mullite,
le kaolin calciné, l'alumine et la silice. On peut également utiliser des mélanges de ces matières. Ces charges servent à accroître
la densité de la composition et à renforcer sa nature réfractaire.
Les charges elles-mêmes doivent évidemment être suffisamment rêfractaires pour ne pas altérer le rendement de la composition lorsque celle-ci est utilisée comme matière réfractaire. C'est pourquoi,
bon nombre de charges ordinaires à la fois organiques et inorganiques ne conviennent pas pour l'application de la présente invention en raison de leurs propriétés réfractaires insuffisantes. L'homme
de métier sera parfaitement à même de reconnaître les charges pouvant être avantageusement utilisées suivant l'invention. Les charges particulièrement préférées sont les matières constituées principalement d'aluminosilicate telles que la bauxite, la mullite et la
kyanite broyées. La charge de la composition constitue
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dernière.
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être utilisé avec un métal ferreux en fusion est constitué de la composition de la présente invention et il est fabriqué par des
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i de fibres, d'un liant et d'une matière en particules en configura- tions conservant leur forme. Ces techniques englobent les moyens habituels de coulée, de moulage, de fusion et analogues. Dans un procédé préféré donnant une bonne uniformité et une bonne consis- tance , les matières sont intégrées et comprimées en un corps ayant
la forme désirée en soumettant, à un moulage par filtration, une bouillie constituée des composants de la composition dispersés dans
un milieu aqueux ou un milieu de mise en suspension analogue. Par exemple, on forme avantageusement un manchon d'évent ayant une configuration spécifique moyennant un moulage par filtration sous vide
au moyen de moules mâles ou femelles perforés ou à tamis définissant la configuration. Les composants solides sont séparés de la bouillie diluée par filtration et agglomérés par concrétion au fur et à mesure
que le milieu liquide est entraîné à travers le moule perforé sur lequel les solides sont retenus. Apres !-obtention de l'épaisseur désirée de matière solide, on retire, du milieu, le moule et les solides qui y sont fixés. On démoule le corps ainsi formé, puis
on le sèche.
Il est à noter que la composition suivant l'invention permet d'obtenir une configuration conservant sa forme immédiatement après
le démoulage, de sorte que l'article humide est à la fois apte à
être manipulé et à conserver sa forme avant le séchage. On peut également obtenir des articles aptes à être manipulés et à conserver leur forme en adoptant des techniques telles que la coulée en cuve
ou le moulage sous pression de bouillies plus concentrées, suivi
de l'élimination de l'eau et du démoulage de l'article façonné. Sous la forme humide, la composition peut être moulée en feuilles planes qui sont ensuite emballées hermétiquement dans des récipients en matière plastique en vue de conserver leur teneur en humidité (la composition n'étant,dès lors, pas soumise à un séchage à ce stade). L'emballage hermétique est habituellement appelé "paquet humide". L'utilisateur retire ensuite la composition humide (mais conservant
sa forme) de l'emballage et il la moule en une configuration désirée.
Le rendement n'est nullement altéré par cette technique de moulage qui trouve une application particulière dans la formation de revêtements intérieurs pour les paniers de coulée, les poches de coulée et les calottes chaudes pour la coulée de l'acier.
Un manchon d'évent fabriqué à partir de la composition suivant la présente invention est spécifiquement un manchon cylindrique creux mesurant jusqu'à environ 30,48 cm de long et ayant un diamètre intérieur d'environ 2,54 à 60,96 cm. Selon la pratique couramment adoptée en fonderie, on doit fréquemment disposer d'un assortiment de manchons d'évents dont les diamètres vont de 2,54 à
60,96 cm avec des accroissements progressifs de 1,27 cm. L'épaisseur de paroi est habituellement d'environ 0,96 à 2,54 cm et un manchon d'évent a une densité à sec approximative d'environ 160,2 à
480,6 kg/m3.
On forme un manchon d'évent d'essai à partir de la composition suivant la présente invention et on le compare avec deux manchons d'évents ordinaires disponibles dans le commerce. Le manchon d'évent d'essai ayant une épaisseur de paroi de 1,59 cm est formé à partir de la composition suivante dans laquelle tous les pourcentages sont en poids:
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On compare le manchon d'évent d'essai avec un manchon d'évent isolant A d'une épaisseur de 1,27 cm disponible dans le commerce et un manchon d'évent légèrement exothermique d'une épaisseur de 2,54 cm également disponible dans le commerce. Dans cet exemple, on forme un moule de sable constitué de trois pièces coulées d'essai à grille de fond ayant une largeur de 30,48 cm, une longueur de 30,48 cm et une profondeur de 12,7 cm. Les pièces coulées d'essai sont disposées de manière équidistante et un des trois manchons d'évents est adapté sur chacune d'elles. Chaque manchon a un diamètre intérieur de 20,32 cm et une hauteur de 30,48 cm. Les pièces coulées et les évents sont simultanément remplis, par le fond, d'acier au carbone en fusion à une température de
1643[deg.]C jusqu'à ce que le niveau de l'acier atteigne le dessus des manchons.
Sur le dessus de chaque évent, on coule 600 g de composé de revêtement de calottes chaudes. Sur la surface extérieure de chaque manchon, sont placés des thermocouples s'étendant vers le bas sur une distance de 15,24 cm à partir du bord supérieur et raccordés à un enregistreur de température à plusieurs points qui contrôle l'élévation de température et mesure ainsi la déperdition de chaleur par la paroi du manchon.
Après 75 minutes, la surface extérieure du manchon commercial A atteint une température maximale de 727[deg.]C. Après 90 minutes, la surface extérieure du manchon commercial B atteint une température maximale de 682[deg.]C tandis que, après 90 minutes, la surface extérieure du manchon d'essai constitué de la composition de la présente invention atteint une température maximale de 599[deg.]C, ce qui indique que la composition suivant la présente invention retient une plus grande quantité de chaleur, de sorte que l'évent reste à l'état fondu pendant une plus longue période, tandis que la pièce coulée se trouvant en dessous est alimentée plus efficacement.
On laisse refroidir le moule de sable pendant 24 heures, puis on en retire les pièces coulées et les évents. L'évent qui a été recouvert du manchon d'essai; possède la surface la plus et présente le degré de brûlage minimal pies de la pièce coulée, ce qui indique une réduction de l'affaissement du manchon et de l'attaque par l'acier en fusion. On retire alors la grille et on
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retassure formée dans l'évent isolé par le manchon d'essai est plus profonde que celles formées dans chacun des deux autres évents iso- lés par les manchons commerciaux A et B. Une mise en corrélation des données concernant la profondeur des retassures avec celles concernant la déperdition de chaleur, permet de confirmer l'indication selon laquelle le manchon d'essai constitué de la composition suivant la présente invention assure une alimentation plus efficace
de la pièce coulée en dessous de l'évent.
Outre son application sous forme de manchons d'évents, la composition de fibres réfractaires de la présente invention est utile pour la fabrication d'un élément de n'importe quelle configu- i
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tements intérieurs pour paniers de coulée en continu, poches de cou- lée, etc.
De plus, la composition de fibres réfractaires de la pré- sente invention n'est pas limitée à une utilisation avec des métaux
en fusion. La composition de la présente invention est également particulièrement appropriée pour des applications nécessitant une matière résistant à la chaleur et possédant d'excellentes propriétés de robustesse, c'est-à-dire, une bonne résistance à la pression, à la rupture, etc.
Comme exemple d'une application de ce type, on mentionnera une plaque d'isolation en fibres réfractaires utilisée dans une machine de photocopie.
REVENDICATIONS
1. Composition d'isolation en fibres réfractaires compre-
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de fibres rêfractaires étant constituée de fibres d'aluminosilicate.
2. Composition d'isolation en fibres réfractaires selon
A refractory fiber insulation article and composition.
The present invention relates to an insulation composition
of refractory fibers suitable in particular for
as a receptacle for molten metals, as well as for other applications requiring a robust and heat resistant material.
In one embodiment of the present invention,
the refractory fiber composition is used in a sleeve
a vent intended for use in the casting of molten metals,
more particularly, high melting point ferrous metals.
When pouring molten metal, there is usually a vent or reservoir communicating with the cavity.
of a mold. As it cools, the metal contained in this cavity
contracts and the vent then acts as an additional supply of molten metal to maintain a required amount of metal in the mold cavity. Since the vent itself also solidifies on cooling, means must be provided to keep the metal in the vent in a molten state as long as possible so that the vent can perform its reservoir function. and source of molten metal. Commonly adopted practice for this purpose is to coat the interior surface of a vent hole with an insulating or exothermic material. These interior linings are generally intended for vent sleeves or hot caps. An insulating type vent sleeve serves to retain heat from molten metal in the vent thereby delaying
cooling and solidification of the metal. An exothermic type vent sleeve contains material which burns on contact with molten metal and thus provides an external heat source
which helps to keep the metal in a molten state. Exothermic type vent sleeves have the disadvantage that combustion generally gives rise to the release of noxious fumes (eg, iron oxides). The vent sleeves made from the composition of the present invention are of the insulating type and thus eliminate the pollution problem.
that the release of fumes poses.
Vent sleeves intended for use with molten ferrous metals must be able to withstand more severe temperatures and thermal shock than those to which vent sleeves used in the casting of non-ferrous metals are exposed. This characteristic is due to the fact that the melting points of ferrous metals are generally far higher than those of many ordinary non-ferrous metals <EMI ID = 1.1>
as well as several ordinary alloys such as bronzes
<EMI ID = 2.1>
fication, the term "ferrous rate" denotes metals consisting mainly of iron, nickel, chromium, as well as related elements such as various steels and cast irons. In practice, the application of the invention proves to be very advantageous in the casting of steel and steel alloys.
Since the casting of molten metals constitutes
As an old and well-developed technique, there are a large number of patents relating to insulation compositions, configurations and methods of manufacturing vent sleeves. Many of these refractory insulation compositions contain refractory fibers. Articles made from these known refractory fiber compositions are susceptible to attack by high melting point materials such as ferrous metals and, over time, the molten material eats away at the wall.
of the article (eg, a vent sleeve) resulting in reduced thermal efficiency. The reduction in thermal efficiency of a vent sleeve results in a reduction in its effectiveness as a high temperature molten reservoir suitable for supplying the molten material to a casting mold. Therefore, prior art refractory fiber insulation compositions have generally been found to be unsuitable for application with high melting point materials, in particular, with high melting point ferrous metals.
Certain refractory fiber insulation compositions
of the prior art have other drawbacks, in particular the use of phenolic resin binders as a component.
of the composition of refractory fibers. Phenolic resins, such as urea / formaldehyde resins, burn on contact with molten material giving off noxious fumes. These fumes pose a serious pollution problem, as they are often toxic. Therefore, it is preferable to use an organic binder which does not emit harmful fumes.
The object of the present invention is to overcome the drawbacks of prior art refractory fiber insulation compositions by providing a refractory fiber composition having improved thermal performance characteristics which make it particularly suitable for use with heavy metals. high melting point, as well as for other applications requiring an insulating and robust material.
Accordingly, the present invention provides a refractory fiber insulation composition comprising, in% by weight,
30 to 50% refractory fibers, 5 to 45% of an inorganic binder,
2 to 10% of an organic binder and 5 to 35% of a refractory filler, this composition being characterized in that it also comprises 1 to 35% of granular silicon carbide, more than half of the component of refractory fibers being made of aluminosilicate fibers.
The present invention also provides an article thermally and chemically resistant, elastic, self-supporting and retaining its shape, this article being characterized in that it consists of the insulating composition of refractory fibers according to the present invention.
In one embodiment of the present invention,
the refractory composition is shaped into vent sleeves for containing molten ferrous metal; alternatively, the composition can be applied in the "wet" or semi-solid state
as an interior liner retaining its shape on the interior surface of a vent hole.
As indicated by the above percentages, a main component of the composition of the present invention consists of
refractory fibers. These refractory fibers are inorganic fibrous materials obtained by synthesis unlike natural mineral fibers such as asbestos. In the composition of the present invention, more than half of the fibrous component
must be made from synthetic aluminosilicate fibers. These fibers are formed from a melt of alumina and silica or from a melt consisting mainly of alumina and silica with the addition of oxides such as titanium, zirconium or chromium oxide. In the preferred embodiment of the present invention, the refractory fiber component consists entirely of these synthetic aluminosilicate fibers. However, for economic reasons, it may sometimes be desirable to include a small proportion (less than half) of refractory fibers other than the predominant aluminosilicate fibers in the composition.
These other Tefractory fibers are generally fibers formed from melts of compositions consisting mainly of calcium silicates, of aluminum, as well as oxides of bivalent or similar trivalent metals and they may also contain materials such as rock wools. , mineral or slag wool, as well as various ceramic fibers. The refractory fiber component of the composition according to the present invention constitutes 30 to 50% by weight.
of the composition, preferably 35 to 45% by weight.
Another component of the present invention which gives the composition its particularly superior performance characteristics in the presence of molten ferrous metals is granular silicon carbide. Besides acting as a filler, silicon carbide is also responsible for the property
non-permeation of the composition and its opacity to radiation energy. These additional properties imparted to the composition of the present invention make it suitable for the manufacture of a high thermal efficiency article less prone to molten metal attack than prior art refractory fiber compositions. The best opacity to energy
radiation keeps the item (for example, a vent sleeve) at a lower temperature, thus reducing its sensitivity
to attack by molten metal. The non-impregnating property also mitigates the risks of a reduction in thermal efficiency as a result of attack of the insulation by the metal, since the silicon carbide component of the present invention reduces the tendency of the ferrous metal to melt. impregnating the article, for example, the interior of a vent sleeve.
The silicon carbide component is made up of crushed particles of silicon carbide formed by the reaction of silicon and carbon. The granular silicon carbide available
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silicon, the rest of the material being carbon and unreacted silicon. The particle size is at least -60 mesh and is preferably in the range of -60 to +325 mesh (all such mesh sizes being those of the American sieve series), more preferably, in the range of -200 to +325 stitches. Granular silicon carbide is pre-
<EMI ID = 4.1>
on the weight of the composition.
The composition of the present invention also contains an inorganic binder component which can be selected from a variety of inorganic refractory binders such as clay, alkali metal silicate binders such as sodium silicate or potassium silicate, borax , phosphoric acid, as well as related salts or phosphates such as aluminum phosphates, colloidal mica, colloidal silica, colloidal alumina and the like. In many cases, it is desirable to use a combination of two or more of these inorganic materials to form the binder component. The inorganic binder constitutes 5
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treatment are conferred by the incorporation of an organic binder such as resins, starch, glues, dextrin and the like, with colloidal starch being preferred. In order to avoid the pollution problems posed by the release of toxic fumes which can occur in the event of combustion of the organic binder, it is preferable
to choose a binder that does not emit toxic fumes. Starch is the binder which has been found to be particularly suitable for use in the composition according to the present invention and
which does not emit noxious fumes when burned. The organic binder is present in amounts of 2 to 10%, calculated on the weight
of the composition.
An inorganic refractory filler is also incorporated.
to the composition, generally in the form of a granular material. Appropriate fillers include waste or products recovered from unused or worn items, for example,
vent sleeves made of the composition of the present invention, assorted fired refractory clays and particles of aluminosilicate composition, kyanite, mullite,
calcined kaolin, alumina and silica. Mixtures of these materials can also be used. These charges serve to increase
the density of the composition and to enhance its refractory nature.
The fillers themselves must obviously be sufficiently refractory so as not to impair the yield of the composition when the latter is used as a refractory material. That is why,
many ordinary both organic and inorganic fillers are unsuitable for the application of the present invention due to their insufficient refractory properties. The man
professionals will be perfectly able to recognize the fillers which can be advantageously used according to the invention. Particularly preferred fillers are materials consisting mainly of aluminosilicate such as bauxite, mullite and
crushed kyanite. The charge of the composition constitutes
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last.
<EMI ID = 7.1>
to be used with a molten ferrous metal consists of the composition of the present invention and it is manufactured by
<EMI ID = 8.1>
i fibers, binder and particulate material in shape-retaining configurations. These techniques encompass the usual means of casting, molding, melting and the like. In a preferred method of providing good uniformity and consistency, the materials are integrated and compressed into a body having
the desired shape by subjecting, to filtration molding, a slurry consisting of the components of the composition dispersed in
an aqueous medium or the like suspending medium. For example, a vent sleeve having a specific configuration is advantageously formed by vacuum filtration molding.
by means of male or female perforated or sieve molds defining the configuration. The solid components are separated from the dilute slurry by filtration and agglomerated by concretion as it goes.
that the liquid medium is entrained through the perforated mold on which the solids are retained. After obtaining the desired thickness of solid material, the mold and the solids attached to it are removed from the medium. The body thus formed is removed from the mold, then
we dry it.
It should be noted that the composition according to the invention makes it possible to obtain a configuration which retains its shape immediately after
mold release, so that the wet article is both suitable for
be handled and retain its shape before drying. Handling and shape-retaining articles can also be obtained by adopting techniques such as tank casting.
or die casting of more concentrated slurries, followed by
removing water and demolding the shaped article. In wet form, the composition can be molded into flat sheets which are then hermetically packaged in plastic containers in order to retain their moisture content (the composition therefore not being subjected to drying at this stage. ). The airtight package is commonly referred to as a "wet package". The user then removes the wet composition (but retaining
shape) of the package and molds it into a desired configuration.
The performance is in no way affected by this molding technique which finds particular application in the formation of interior linings for pour baskets, ladles and hot caps for casting steel.
A vent sleeve made from the composition of the present invention is specifically a hollow cylindrical sleeve measuring up to about 12 inches in length and having an inside diameter of about 1 inch to 23 inches. Common foundry practice is that an assortment of vent sleeves with diameters ranging from 2.54 to
60.96 cm with progressive increases of 1.27 cm. The wall thickness is usually about 0.96 to 2.54 cm and a vent sleeve has an approximate dry density of about 160.2 to
480.6 kg / m3.
A test vent sleeve is formed from the composition of the present invention and compared with two ordinary commercially available vent sleeves. The test vent sleeve having a wall thickness of 1.59 cm is formed from the following composition in which all percentages are by weight:
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The test vent sleeve was compared with a commercially available 1.27 cm thick insulating vent sleeve A and a slightly exothermic 2.54 cm thick vent sleeve also available. in commerce. In this example, a sand mold was formed consisting of three bottom grid test castings having a width of 30.48 cm, a length of 30.48 cm and a depth of 12.7 cm. The test castings are arranged equidistantly and one of the three vent sleeves is fitted to each of them. Each sleeve has an inner diameter of 8 inches and a height of 12 inches. The castings and the vents are simultaneously filled, from the bottom, with molten carbon steel at a temperature of
1643 [deg.] C until the level of the steel reaches the top of the sleeves.
On top of each vent, 600 g of hot cap coating compound are poured. On the outer surface of each sleeve are placed thermocouples extending downward a distance of 15.24 cm from the top edge and connected to a multi-point temperature recorder which monitors temperature rise and measures thus the heat loss through the wall of the sleeve.
After 75 minutes, the outer surface of commercial sleeve A reaches a maximum temperature of 727 [deg.] C. After 90 minutes, the outer surface of the commercial sleeve B reaches a maximum temperature of 682 [deg.] C while, after 90 minutes, the outer surface of the test sleeve made of the composition of the present invention reaches a maximum temperature of 599 [deg.] C, indicating that the composition according to the present invention retains a greater amount of heat, so that the vent remains in the molten state for a longer period, while the casting being below is fed more efficiently.
The sand mold is allowed to cool for 24 hours, then the castings and vents are removed. The vent that was covered with the test sleeve; has the most surface and exhibits the lowest degree of casting burnt, indicating reduced sleeve sag and molten steel attack. We then remove the grid and we
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sinkhole formed in the vent isolated by the test sleeve is deeper than that formed in each of the other two vents isolated by commercial sleeves A and B. A correlation of the data concerning the depth of the sinkings with those concerning heat loss, confirms the indication that the test sleeve made of the composition according to the present invention provides a more efficient feed
of the casting below the vent.
In addition to its application as vent sleeves, the refractory fiber composition of the present invention is useful in the manufacture of an element of any configuration.
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interior fittings for continuous casting baskets, pouring pockets, etc.
In addition, the refractory fiber composition of the present invention is not limited to use with metals.
in fusion. The composition of the present invention is also particularly suitable for applications requiring a heat resistant material and having excellent strength properties, i.e., good resistance to pressure, breakage, etc.
As an example of such an application, a refractory fiber insulation board used in a photocopying machine will be mentioned.
CLAIMS
1. Compressed refractory fiber insulation composition
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refractory fibers consisting of aluminosilicate fibers.
2. Insulation composition of refractory fibers according to