BR0305414B1

BR0305414B1 - composição refratária e método de preparar um refratário para um forno de fundição de vidro.

Info

Publication number: BR0305414B1
Application number: BRPI0305414-4A
Authority: BR
Inventors: Michael W Anderson
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2012-10-02
Also published as: ATE352529T1; AU2003268817A1; EP1428807A3; ES2279072T3; ES2279072T5; MXPA03011323A; US7176153B2; BR0305414A; SI1428807T1; DE60311399T2; DE60311399T3; DK1428807T3; AU2003268817B2; EP1428807A2; DE60311399D1; EP1428807B2; DK1428807T4; EP1428807B1; PT1428807E; CA2452886C

Description

"COMPOSIÇÃO REFRATÁRIA E MÉTODO DE PREPARAR UM REFRATÁRIO PARA UM FORNO DE FUNDIÇÃO DE VIDRO"

PEDIDOS CORRELATOS

Esse pedido reivindica o beneficio do Pedido de Patente US Provisória no. 60/432.503, depositado em 10 de dezembro de 2002, cuja revelação completa é incorporada pela presente a titulo de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se genericamente a refratários para fornos de fundição de vidro. Mais particularmente, a presente invenção refere-se a refratários de silica coloidal para o revestimento de fornos de fundição de vidro.

ANTECEDENTES

Fornos de fundição de vidro são recipientes revestidos de material refratário moldados como um recipiente para fundição e retenção de vidro. Na operação de fundição, os materiais de fabricação de vidro que entram são aquecidos até aproximadamente 1550°C. Os materiais de fundição de vidro incluem, normalmente, uma mistura de materiais de batelada e sucata de vidro. Sucata de vidro é vidro triturado do processo de fabricação. Materiais de batelada incluem areia (silica), cal (pedra calcária ou carbonato de cálcio reduzido até monóxido de cálcio), cinza de soda (monóxido de sódio) e às vezes outros materiais como feldspato, sulfato de sódio e óxidos de metal. Durante a operação de fundição, a sucata de vidro se funde primeiramente para aumentar a transferência de calor para os materiais de batelada e redu- zir o tempo de fundição.

Fornos de fundição de vidro incluem fornos de ca- dinho, tanques de vidro ou fornos de tanque e similares.

Fornos de cadinho têm uma configuração no formato de tigela ou cadinho e são utilizados, tipicamente, para fundir quan- tidades menores de vidro. Tanques de vidro variam de tan- ques diurnos menores até tanques de fundição continua, maio- res. Tanques diurnos são normalmente enchidos com materiais de fabricação de vidro para fundição durante a noite. Tan- ques de fundição continua são fornos grandes onde materiais de fabricação de vidro são carregados em uma extremidade, fundem e fluem para a outra extremidade para remoção. Tan- ques de vidro são construídos tipicamente de blocos ou tijo- Io refratário separados no interior de uma armação de aço. Os blocos encaixam juntos sem argamassa e são tipicamente dispostos em um formato retangular para conter vidro fundi- do. A pressão mecânica da armação de aço e blocos externos mantêm os blocos juntos. Tanques de vidro têm genericamente câmaras de regeneração para pré-aquecer ar de combustão em temperaturas de chama mais elevadas.

Os blocos refratários recebem, normalmente, des- gaste considerável do vidro fundido e a carga de materiais de fabricação de vidro. Vidro fundido é altamente corrosi- vo. Os blocos refratários são normalmente feitos de argilas compósitas que têm alumina, zircônia e sílica (AZS). Os blocos refratários de AZS são feitos de material derretido fundido em moldes, os quais são usinados após endurecimento. A operação de fundição em tanques de fundição con- tinua continua essencialmente ininterrupta até que o tanque não mais seja usável. Durante a operação de fundição, os blocos refratários podem se tornar profundamente marcados e podem desenvolver pontos ou porções de desgaste onde o vidro fundido desgastou ou dissolveu o refratário. Os pontos de desgaste aumentam tipicamente até que o refratário falhe na contenção do vidro derretido. Os pontos de desgaste encur- tam a vida em serviço dos tanques de vidro e são freqüente- mente imprevisíveis, desse modo interrompendo a produção de vidro fundido.

SUMÁRIO

A presente invenção provê uma composição refratá- ria para fornos de fundição de vidro. A composição refratá- ria inclui um primeiro conjunto de componentes misturados com um aglutinante de silica. 0 primeiro conjunto de compo- nentes inclui alumina, zircônia e silica. 0 refratário re- sultante pode ser formado em blocos refratários ou direta- mente sobre a porção de desgaste de um forno de fundição de vidro. 0 refratário pode ser formado utilizando métodos de fundição, bombeamento ou ^shotcreting' (bombeamento sem for- ma com um acelerante de endurecimento).

Outros sistemas, métodos, características e vanta- gens da invenção serão ou tornar-se-ão evidentes para uma pessoa versada no estado da técnica mediante exame das se- guintes figuras e descrição detalhada. Todos esses siste- mas, métodos, características e vantagens adicionais preten- dem ser incluídos nessa descrição, no âmbito da invenção e protegidos pelas reivindicações em anexo.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A invenção pode ser melhor compreendida com refe- rência às seguintes figuras e descrição detalhada. Os com- ponentes nas figuras não são necessariamente em escala, sen- do colocada ênfase sobre a ilustração dos princípios da in- venção. Além disso, numerais de referência similares nas figuras designam partes correspondentes em todas as vistas diferentes.

A figura 1 representa uma vista em perspectiva parcial de um tanque de vidro com um sistema refratário de silica coloidal de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

A figura 1 representa uma vista em perspectiva parcial de um tanque ou forno de fundição de vidro 100 com um sistema refratário. 0 tanque de vidro 100 pode ter ca- racterísticas e componentes adicionais como câmaras de refi- namento e fundição, regeneradores, queimadores e similares, os quais não são mostrados. 0 tanque de vidro 100 tem uma armação 102 que sustenta uma soleira 104 e paredes laterais 106. A armação 102 é feita de placas de aço e vigas e pode compreender outros materiais apropriados para um forno de fundição de vidro. As paredes laterais 106 estendem-se ver- ticalmente da soleira 104 para formar um formato de recipi- ente para fundição e contenção de vidro. A soleira 104 tem um ou mais revestimentos de soleira, 108 de materiais refra- tários. As paredes laterais 106 têm também um ou mais re- vestimentos de parede lateral, de materiais refratários. Os revestimentos podem ter materiais refratários iguais ou di- ferentes. Os materiais refratários são tijolos, blocos ou uma configuração monolítica. Os blocos compreendem alumina, zircônia, sílica, uma combinação das mesmas, ou outro refra- tário apropriado para fornos de fundição de vidro. Os blo- cos podem compreender também um aglutinante de sílica. 0 tanque de vidro 100 tem também um revestimento de remendo110 formado sobre uma porção de desgaste do soleira 104. A porção de desgaste pode ser em qualquer lugar ao longo do lado interno do tanque de vidro incluindo a soleira e pare- des laterais e acima ou abaixo do vidro fundido. Pode haver um ou mais revestimentos de remendo na soleira 104 e/ou nas paredes laterais 106. 0 revestimento de remendo 100 corapre- ende um refratário, como um refratário de sílica coloidal. Embora configurações específicas sejam mostradas, o tanque de vidro 100 pode ter outras configurações incluindo aquelas com menos componentes ou componentes adicionais.

Em uma modalidade, o refratário compreende uma mistura de um aglutinante de sílica com um primeiro conjunto de componentes. 0 aglutinante de sílica está na faixa de aproximadamente 5 por cento em peso até aproximadamente 20 por cento em peso do peso seco do primeiro conjunto de com- ponentes, de preferência entre 6 e 12 por cento em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes. Em uma moda- lidade, o aglutinante é um aglutinante de sílica coloidal. O primeiro conjunto de componentes inclui alumina (AI2O3) , zircônia (ZrO2) e sílica (SiO2) . 0 primeiro conjunto de componentes pode ser seco ou úmido e também pode incluir ou- tros materiais, um agente de endurecimento como magnésio (MgO) e/ou um modificador de fluxo.

A alumina, zircônia e silica fornecem resistência e resistência à corrosão. A alumina pode ser fornecida por um agregado com elevado teor de alumínio como alumina fundi- da branca ou tabular. A alumina também pode ser reativa ou calcinada. A zircônia pode ser fornecida por farinha de zircônio ou um material que contém zircônia. A sílica pode ser fornecida por mulita (silicato de alumínio) , microsíli- ca, sílica coloidal ou similares.

0 aglutinante de sílica retém ou liga o primeiro conjunto de componentes juntos em uma forma monolítica. Em uma modalidade, o aglutinante é um aglutinante de sílica co- loidal. 0 aglutinante de sílica coloidal compreende sílica coloidal em água, onde a sílica coloidal está na faixa de aproximadamente 15 por cento em peso até aproximadamente 70 por cento em peso. Em uma modalidade, a sílica coloidal po- de ter um diâmetro médio de partícula na faixa de aproxima- damente 4 milimicrons até aproximadamente 100 milimicrons.

O primeiro conjunto de componentes inclui aproxi- madamente 50 por cento em peso (% em peso) a aproximadamente 70% em peso de alumina, aproximadamente 10 a aproximadamente 25% em peso de zircônio e aproximadamente 15 a aproximada- mente 35% em peso de mulita. De preferência, o primeiro conjunto de componentes inclui aproximadamente 55% em peso a aproximadamente 60% em peso de alumina, aproximadamente 15 a aproximadamente 20% em peso de zircônio e aproximadamente 21 a aproximadamente 27% em peso de mulita. Outras proporções do primeiro conjunto de componentes podem ser utilizadas. 0 primeiro conjunto de componentes pode incluir outros compos- tos como aproximadamente 0,1 por cento em peso de magnésia.

A quantidade de magnésia pode ser ajustada para aumentar ou diminuir o tempo de endurecimento para o refratário de sis- tema coloidal. O primeiro conjunto de componentes também pode incluir um modificador de fluxo para aumentar ou alte- rar as propriedades de fluxo para a formação do refratário de silica coloidal antes do endurecimento. 0 primeiro con- junto de componentes pode ser misturado antes da adição do aglutinante de silica coloidal. O refratário resultante compreende aproximadamente 65 a aproximadamente 8 0% em peso de alumina, aproximadamente 7 a aproximadamente 15% em peso de zircônia e aproximadamente 10 a aproximadamente 20% em peso de silica.

Para fins de ilustração e não como limitação, a Tabela 1 provê tipos e proporções exemplares do primeiro conjunto de componentes para o sistema refratário de silica coloidal.

TABELA 1

<table>table see original document page 8</column></row><table> <table>table see original document page 9</column></row><table> Os componentes são comercialmente disponíveis jun- to à Alcon e outros fornecedores. O primeiro conjunto de componentes pode ser misturado junto antes da mistura com o aglutinante de sílica coloidal. O primeiro conjunto de componentes também pode ser umedecido ou seco antes da mistura com o aglutinante de sílica coloidal. A mistura cura ou endurece em um refratário de sílica coloidal, que compreende aproximadamente 72,5 por cento em peso de alumina, aproximadamente 11,2 por cento em peso de zircônia, e aproximadamente 15,6 por cento em peso de sílica. 0 refratário de sílica coloidal pode ser fundido em blocos para uso subsequente em um tanque de vidro ou pode ser formado diretamente sobre a porção de desgaste de um tanque de vidro. 0 refratário de sílica coloidal pode ser formado na porção de desgaste utilizando um ou mais métodos de formação de refratário como fundição, bombeamento ou shotcreting (bombeamento sem forma com um acelerante de endurecimento). 0 refratário de sílica coloidal pode ser formado em uma ou mais porções da parede lateral ou soleira. 0 refratário de sílica coloidal pode ser formado diretamente na porção de desgaste sem a recolocação de blocos refratários em um tanque de vidro. Diversas modalidades da invenção foram descritas e ilustradas. Contudo, a descrição e ilustrações são apenas como exemplo. Outras modalidades e implementações são pos- síveis compreendidas no âmbito da presente invenção e serão evidentes para aqueles versados no estado da técnica. Por- tanto, a invenção não é limitada aos detalhes específicos, modalidades representativas e exemplos ilustrados nessa des- crição. Por conseguinte, a invenção não deve ser limitada exceto à luz conforme necessário pelas reivindicações em a- nexo e seus equivalentes.

Claims

1. Composição refratária, CARACTERIZADA por compreender um aglutinante de silica coloidal, um agente de endurecimento e um primeiro conjunto de componentes, o primeiro conjunto de componentes compreendendo alumina, zircônia e silica, onde o primeiro conjunto de componentes compreende de 50 a 70% em peso de alumina, de 10 a 25 % em peso de pó zircônio do tamanho de malha de -325M e de 15 a 35% de mulita, onde o aglutinante de silica coloidal aquoso está na faixa de 6% em peso até 12% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes, e onde a composição refratária resultante compreende de 65 a 80% em peso de alumina, de 7 a 15% em peso de zircônia e de 10 a 20% em peso de silica.

2. Composição refratária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro conjunto de componentes compreende de 55 a 60% em peso de alumina, de 15 a 20% em peso de zircônio e de 21 a 27% em peso de mulita.

3. Composição refratária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o agente de endurecimento é magnésia.

4. Composição refratária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição refratária compreende de 65 a 80% em peso de alumina, de 7 a 15% em peso de zircônia, e de 10 a 20% em peso de silica.

5. Composição refratária, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a composição refratária compreende de 70 a 75% em peso de alumina, de 9 a 13% em peso de zircônia e de 13 a 17% em peso de silica.

6. Método de preparar um refratário para um forno de fundição de vidro, CARACTERIZADO por compreender: fornecer uma composição refratária que compreende um aglutinante de sílica coloidal, um agente de endurecimento e um primeiro conjunto de componentes, onde o primeiro conjunto de componentes compreende de 50 a 70% em peso de alumina, de 10 a 25 % em peso de pó zircônio do tamanho de malha de -325M e de 15 a 35% de mulita, onde o aglutinante de silica coloidal aquoso está na faixa de 6% em peso até 12% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes, e onde a composição refratária resultante compreende de 65 a 80% em peso de alumina, de 7 a 15% em peso de zircônia e de 10 a 20% em peso de silica; e formar a composição refratária na superfície do forno de fundição de vidro.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro conjunto de componentes compreende de 50 a 70% em peso de alumina, de 10 a 25% em peso de zircônio, e de 15 a 35% em peso de mulita.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO por compreender ainda a etapa de misturar o primeiro conjunto de componentes cm o aglutinante de silica aquoso.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição refratária é formada por bombeamento.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição refratária é formada por shotcreting (bombeamento sem forma com um acelerante de endurecimento).

11. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição refratária compreende ainda um agente de endurecimento.