BR112016021690B1

BR112016021690B1 - Composição refratária seca

Info

Publication number: BR112016021690B1
Application number: BR112016021690-3A
Authority: BR
Inventors: Ryan Hershey
Original assignee: Vesuvius Usa Corporation
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2021-06-29
Also published as: CA2940682A1; BR112016021690A2; UA120360C2; AU2015231937A1; EP3120094A4; JP6546262B2; EP3120094A1; TW201544483A; CL2016002311A1; PL3120094T3; KR102508609B1; US10295261B2; EA201691613A1; EP3120094B1; CA2940682C; AR099781A1; MX2016012191A; CN114480760A; AU2015231937B2; WO2015142417A1

Abstract

material para reparo de revestimento refratário. uma formulação contendo polímero, resina e cimento combinada com agregado pode ser usada como uma mistura pulverizável que é aplicada em uma superfície por ser transportada pneumaticamente em forma seca até um bocal, onde água é adicionada. polímero na mistura pulverizável permite que o mesmo adira e se ligue a uma superfície, como tijolo de carbono, de um revestimento de um recipiente usado para a contenção de metais fundidos. a formulação pode ser usada, por exemplo, para reparar e proteger revestimentos de cadinho de alto-forno.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO (a) Campo da invenção

[0001] A presente invenção refere-se a materiais de reparo para uso em recipientes para a contenção de metais fundidos. Esses materiais encontram uso em, por exemplo, o reparo de revestimentos de cadinho de alto-forno e chaminés de fornos.

(b) Descrição da técnica relacionada

[0002] Altos-fornos são usados para processar minério de ferro em ferro e fundir o produto resultante a partir do alto-forno em uma forma derretida. As superfícies interiores de altos-fornos são revestidas com materiais refratários para conter o metal derretido. Uma vez que altos-fornos são estruturas complexas, grandes e muito caras de reconstruir, é economicamente benéfico aumentar a vida operacional de um dado alto-forno tanto quanto possível. Vida operacional aumentada leva a uma necessidade aumentada de reparos interinos do revestimento refratário do forno. Um aumento em tempo e recursos dedicados ao processo de reparo reduz a eficiência do alto-forno. Consequentemente, há necessidade de reduzir o tempo exigido, despesa e complexidade do procedimento usado para reparar o revestimento do forno.

[0003] O revestimento do cadinho do alto-forno tem materiais à base de grafite ou à base de carbono (por exemplo, tijolo de carbono) na parede combinada com tipos diferentes de sistemas de resfriamento. Uma argamassa baseada em carbono pode ser usada entre o sistema de resfriamento e a parede. Um material altamente condutivo, como carbono, é necessário para transferir calor da parede para o sistema de resfriamento. O revestimento também deve exibir baixa permeabilidade, alta densidade, elevada resistência e alta resistência ao ataque químico.

[0004] Em uso, o revestimento é submetido a extremos de temperatura, e deve resistir a materiais com os quais entra em contato. Como o desgaste de revestimento é irregular, certas partes do revestimento podem necessitar reparo antes que o revestimento como um todo necessite de substituição. O reparo de um cadinho de alto-forno pode ocorrer em combinação com uma parada para reparos de concreto projetado de chaminé. Isso ocorre tipicamente em intervalos de aproximadamente 18 a 24 meses. Novos revestimentos totais são muito raros em operação atual de alto-forno, e podem ocorrer a cada 20 a 30 anos. Um material pode ser projetado contra o material baseado em carbono ou baseado em grafite revestindo o interior do recipiente. Esse material de ligação deve ser capaz de ligar-se com material à base de carbono ou à base de grafite, e deve ter propriedades quimicamente resistivas e fisicamente resistivas similares àquelas do material à base de carbono ou à base de grafite sobre o qual será sustentado.

[0005] O material de revestimento de cadinho deve resistir ao ataque químico por chumbo, zinco, ferro e escória no fundo do cadinho, e deve resistir à degradação física resultando de condições extremas. Temperaturas de cadinho podem variar de 2500°F a 3000°F (1371-1648°C). O material de revestimento de cadinho deve também resistir a ataque mecânico. Erosão mecânica é produzida por mover e recircular ferro fundido, e por drenar ferro fundido para fora do forno. Adicionalmente, erosão mecânica é aumentada pela pressão ferrostática devido ao volume do recipiente e alta densidade do ferro acima do cadinho.

[0006] Certos materiais de revestimento de cadinho conhecidos contêm tipos diferentes de agregado refratário, cimento de aluminato de cálcio, e outros materiais para fornecer um material que é concreto projetado. Um material que é concreto projetado é misturado com água a uma consistência que pode ser bombeada através de uma bomba de concreto, e então pulverizado por injetar ar e um acelerador através de um bocal, para formar um revestimento monolítico sem a necessidade de formas.

[0007] Outra formulação para reparo de revestimento de cadinho de alto-forno conhecida foi descrita como atuando como um “crânio artificial” para proteger o cadinho danificado. O procedimento de aplicação incluiu limpeza pneumaticamente do cadinho, pulverização de um tensoativo sobre o tijolo de parede de cadinho, e então submeter a concreto projetado as paredes com uma mistura de concreto projetado contendo carbeto de silício (SiC). Mistura de concreto projetado deve ter uma distribuição de tamanho de partícula permitindo que a mesma seja bombeada por uma bomba de concreto. Esse procedimento de aplicação tem as desvantagens inerentes a concreto projetado, como exigindo equipamento caro e grande e envolvendo um tempo de montagem longo, a exigência de uma etapa extra de pulverização e um tensoativo para o material aderir ao tijolo de carbono, e a exigência de que a mistura de concreto projetado deva ter uma distribuição de tamanho de partícula permitindo que a mesma seja bombeada por uma bomba de concreto.

[0008] Dispositivos para pulverização pneumaticamente seco, como uma pistola Reed LOVA, pistola Allentown N-I, pistola PIccola, etc., foram usados para projetar materiais de reparo refratário contra as superfícies interiores do alto-forno. Procedimentos de pulverização anteriormente conhecidos utilizam o procedimento de resfriamento padrão seguido para um alto-forno específico para um trabalho de chaminé e reparo de cadinho. As paredes laterais do forno são então pneumaticamente limpos e o material de reparo de cadinho é pulverizado sobre as paredes. A elevação do forno pode ser realizada por iniciar a aproximadamente 70°F (21°C), então aquecendo o material até 350°F (177°F), e mantendo o forno a 350°F (177°C) por 8 horas. O forno é então elevado para 600°F (316°C) durante um período de 4 horas. Finalmente, o forno é embebido a 600°F (316°C) por 12 horas. Nesse ponto o forno está pronto para iniciar backup novamente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] A presente invenção refere-se a uma formulação para uso em reparar revestimentos de recipientes para a contenção de metais fundidos. A formulação pode ser usada, por exemplo, para reparar e proteger revestimentos de cadinho de alto-forno. A formulação é um sistema de um componente que adere ao tijolo de carbono quando a formulação é pulverizada sobre a superfície do tijolo de carbono localizado no cadinho de um alto-forno. A formulação contém agregado refratário, cimento, resina e polímero. O método de aplicação da formulação inclui limpeza, como por limpeza pneumática, a superfície de tijolo de carbono na qual a formulação deve aderir. O tijolo de carbono é então limpo do pó. A formulação inventiva é então pulverizada sobre o tijolo de carbono, em uma camada única de material. Algumas âncoras podem ser necessárias para áreas verticais grandes devido ao volume e densidade do material.

[00010] As formulações da presente invenção são formulações de pulverização ao invés de formulações de concreto projetado. Um material que é concreto projetado é um material que é misturado com água até uma consistência que possa ser bombeada através de uma bomba de concreto, e então pulverizada por injetar ar e um acelerador através de um bocal, para formar um revestimento monolítico sem a necessidade de formas. As misturas pulverizáveis (ou gunite) da presente invenção são aplicadas por serem transportadas pneumaticamente em forma seca até um bocal, onde água é adicionada. Misturas pulverizáveis têm uma vantagem em relação a misturas de concreto projetado em que as anteriores não necessitam ter uma distribuição de tamanho de partícula que é capaz de ser bombeada por uma bomba de concreto. Um pó seco acelerador de pega está contido na mistura pulverizável para endurecer após aplicação na parede. Aceleradores podem incluir, porém não são limitados a, silicato de sódio, aluminato de sódio, cal hidratada, e cloreto de cálcio. Em concreto projetado úmido, os mesmos aceleradores podem ser usados exceto que são separadamente bombeados para o bocal e podem ser um pó seco ou líquido de pasta.

[00011] A formulação inventiva cria um material pulverizável, pegajoso após ser combinado com água no bocal. O material resultante adere e se liga ao tijolo de carbono; a adesão ajuda a evitar rachadura e cisalhamento da formulação inventiva a partir do tijolo de carbono. Esse é um material tudo em um e aderirá a uma superfície isenta de tensoativo. Modalidades específicas da formulação inventiva aderem ao tijolo de carbono quando aplicada em temperaturas tão baixas quanto 45°F (7,2°C).

[00012] Polímero, resina e cimento são usados no sistema de ligação para a mistura de agregado de modalidades dessa formulação inventiva. Cada componente desempenha um papel para ligar adequadamente a formulação inventiva ao tijolo de carbono de cadinho de alto-forno. O polímero dissolvido em água permite que a formulação inventiva adira ao tijolo de carbono em temperaturas em uma faixa de temperatura inicial, por exemplo, de 59°F a 77°F (15°C a 25°C). O cimento endurece o material e desenvolve sua resistência à ligação inicial na faixa de temperatura inicial. A seguir, o material de resina começa a endurecer em torno de 200°F (93°C). A combinação desse sistema cria um material bem sucedido para ajudar a proteger o tijolo de carbono de alto-forno.

[00013] Polímeros são um tipo de composto químico ou mistura de compostos que consistem em muitas estruturas de repetição. As estruturas de repetição são moléculas com massas moleculares baixas que são ligadas juntas por ligações químicas covalentes. Polímeros usados na formulação inventiva são polímeros solúveis em água que têm uma ampla faixa de funcionalidades e benefícios em uma variedade de aplicações. Polímeros usados na formulação inventiva são à base de carbono, e desse modo têm um rendimento de carbono que pode ser determinado em um teste de rendimento de carbono (Conradson) como teste de padrão ASTM D2416. Polímeros que podem ser usados na formulação inventiva podem incluir quaisquer polímeros solúveis em água que são disponíveis comercialmente, como celulose, dextrano, Poli(N-vinil piridina), poli(acrilamida/ácido acrílico), poli (ácido acrílico), poli(etileno glicol), poli(óxido de etileno), poli(N-vinil pirrolidona), poli(álcool de vinil), poliacrilamida, e polietilenimina, e combinações desses polímeros. A formulação inventiva é um material de pulverização que é pulverizado sobre a parede com água e ar pressurizado; um polímero solúvel em água dissolvido na formulação é capaz de ligar-se quimicamente ao tijolo de carbono. O polímero pode constituir de e incluindo 0,01% em peso até e incluindo 30% em peso, de e incluindo 0, 05% em peso até e incluindo 25% em peso de e incluindo 0,1% em peso até e incluindo 20% em peso como uma percentagem da batelada de formulação total, incluindo líquidos e sólidos.

[00014] Resinas são polímeros termorrígidos. Um polímero é um tipo de composto químico ou mistura de compostos que consiste em muitas estruturas de repetição. As estruturas de repetição são moléculas com massas moleculares baixas ligadas juntas por ligações químicas covalentes. Resinas são capazes de ligar e endurecer com temperatura crescente. Resinas começam a reticular em torno de 200°F (93°C) e essa propriedade provê resistência adicional em temperatura baixa da formulação inventiva. Resinas que podem ser usadas na presente invenção incluem, porém não são limitadas a esses polímeros: resinas fenólicas do tipo novolaca, resinas de resol fenólicas, resinas de epóxi, resinas de poliéster, resinas híbridas de epóxi-poliéster, resinas de poliuretano, poliéster, acrílico e misturas desses materiais. A resina pode constituir de e incluindo 0,01% em peso a e incluindo 30% em peso, de e incluindo 0,03 em peso a e incluindo 25% empeso de e incluindo 0,05 em peso a e incluindo 20% em peso como uma percentagem da batelada de formulação total, incluindo líquidos e sólidos.

[00015] Um cimento hidráulico é outro componente da formulação inventiva. Um cimento hidráulico é um tipo de aglutinante que endurece por formar compostos hidratados quando misturados com água, e é usado para ligar os componentes agregados juntos. Cimentos hidráulicos consistem em várias combinações de SiO2, Al2O3, Fe2, O3e CaO. Alguns exemplos incluem, porém não são limitados a esses cimentos: cimentos Portland de todos os tipos, cimento de alto-forno, cimento Portland de cinza de gás, Cimento composto, cimento pozolânico; Cimento com alto teor de alumina (cimento de aluminado de cálcio), cimento Brunauer, cimento Grenoble, e Cimento Roman. 0 cimento pode constituir de e incluindo 0,01% em peso a e incluindo 20% em peso, de e incluindo 0,05 em peso a e incluindo 18% em peso, de e incluindo 0,1% em peso a e incluindo 15% em peso como uma percentagem da batelada de formulação total, incluindo líquidos e sólidos. O cimento pode constituir de e incluindo 0,01% em peso e incluindo 15% em peso da formulação seca, 0,01% em peso a e incluindo 14% em peso da formulação seca, 0,01% em peso a e incluindo 13% em peso da formulação seca, 0,01% em peso a e incluindo 12% em peso da formulação seca, 0,01% em peso a e incluindo 11% em peso da formulação seca, ou 0,01% em peso a e incluindo 10% em peso da formulação seca.

[00016] Agregado é outro componente da formulação inventiva. O tipo de agregado usado pode incluir, porém não é limitado a argila de pedra calcinada (ou chamotte), caulim calcinado (como Mulcoa® 47), caulim de bauxita calcinado (como Mulcoa® 60 ou Mulcoa® 70), andaluzita, Alumina tabular, carbeto de silício, nitreto de silício, alumina calcinada, alumina reativa, alumina hidratada, sílica ativa (também chamada sílica pirogênica ou microsílica), alumina fundida branca, alumina fundida marrom, bauxita calcinada, areia de sílica, sílica, argila, cianita, espinélio, sílica fundida, zircônio, zircônia, e combinações dos mesmos. Mulcoa é um nome de marca para um processo específico de calcinar argila caolinita ou argila caolinita de bauxita que é extraída da terra, e para o produto resultante. Um exemplo da mistura inventiva inclui Mulcoa 60, Alumina tabular, carbeto de silício, alumina calcinada, alumina reativa, e sílica ativa como os agregados usados. Em algumas modalidades da formulação inventiva, agregados refratários estão presentes na formulação úmida em uma quantidade na faixa de e incluindo 5% em peso até e incluindo 90% em peso de e incluindo 8% em peso até e incluindo 85% em peso, de e incluindo 10% em peso até e incluindo 80% em peso, de e incluindo 40% em peso até e incluindo 90% em peso, de e incluindo 45% em peso até e incluindo 90% em peso de e incluindo 50% em peso até e incluindo 90% em peso e de e incluindo 55% em peso até e incluindo 90% em peso.

[00017] Com relação aos tamanhos de partículas, Mulcoa 60 é US -4 + 8 malha (4,75 a 2,36 mm), alumina tabular é US - 6 a -50 malha (menos de 3,35 mm a menos de 0,3 mm), carbeto de silício é US -100 malha (menos de 0,15 mm) e US -200 malha (0,075 mm), e todos os outros componentes (polímero solúvel em água, resina, metal, cimento, alumina e aditivos) são US- 200 malha (0,075 mm). Essa seleção permitirá que a formulação inventiva seja capaz de ser pulverizável. Várias formulações inventivas podem conter frações que são retidas em uma peneira de 9,5 mm, uma peneira de 8 mm, uma peneira de 6 mm, uma peneira de 5 mm, uma peneira de 4 mm, uma peneira de 3 mm ou uma peneira de 2 mm.

[00018] A formulação inventiva pode incluir ainda substâncias contendo metal. Os componentes contendo metal que podem ser usados incluem, porém não são limitados a, alumínio, silício, ferrosilício, nitreto de ferrosilício, dióxido de titânio e combinações dos mesmos. Em certas modalidades da invenção, o composto de metal está presente na formulação úmida em uma quantidade na faixa de e incluindo 0, 01% em peso até e incluindo 10% em peso, de e incluindo 0,015% em peso até e incluindo 9% em peso, de e incluindo 0,02% em peso até e incluindo 8% em peso.

[00019] Essa invenção pode incorporar um dispersante que pode incluir, porém não é limitado a, vidros de polifosfato de sódio pulverizado (hexametafosfatos de sódio), outros fosfatos de sódio, dispersantes orgânicos como sais de sulfonato de naftaleno, lignossulfonatos de sódio. Em certas modalidades da invenção, vidro de polifosfato de sódio está presente na formulação em uma quantidade na faixa de e incluindo 0,01% em peso até incluindo 5% empeso, de e incluindo 0,015% em peso até e incluindo 4,5% em peso, de e incluindo 0,02% em peso até e incluindo 4% em peso.

[00020] A formulação inventiva pode conter um pó seco acelerador de pega para o cimento. Um exemplo de tal acelerador é cal hidratada (Ca(OH)2), porém muitos outros compostos conhecidos para acelerar cimentos, como óxido de magnésio (MgO), hidróxido de magnésio) e compostos de lítio também podem ser usados. Em certas modalidades da invenção, cal hidratada está presente na formulação em uma quantidade dada na faixa de e incluindo 0,01% em peso até e incluindo 5% em peso de e incluindo 0,015% em peso até e incluindo 4,5% em peso, de e incluindo 0,02% em peso até e incluindo 4% em peso.

[00021] A formulação inventiva pode conter fibras de polímero como poliolefina, polietileno (PE), polipropileno (PP), e uma combinação tanto de PE como de PP. Essas fibras são usadas para ajudar a criar porosidade aberta na mistura durante o ciclo de secagem para auxiliar no processo de secagem. Em certas modalidades da invenção, as fibras de polímero estão presentes na formulação úmida em uma quantidade na faixa de e incluindo 0,01% em peso até e incluindo 5% em peso, de e incluindo 0,015% em peso até e incluindo 4,5% em peso ou de e incluindo 0,02% em peso até e incluindo 4% em peso.

[00022] Misturas pulverizáveis pneumaticamente transportadas, secas, oferecem, quando comparadas com misturas de concreto projetado bombeado úmido, partida fácil, parada, e limpeza. Nenhuma água é necessária para limpeza de misturas pulverizáveis. Quando misturas pulverizáveis são usadas, o bocal pode estar até 1000 pés (300 metros) horizontalmente ou 500 pés (150 metros) verticalmente a partir da pistola. Misturas pulverizáveis secas são ideais para pequenas instalações, de aproximadamente 10 a 15 toneladas (9000 kg a 14000 kg). Equipamento de aplicação de mistura pulverizável seca é de custo mais baixo e tem exigências de manutenção mais baixas que misturadores de concreto projetado e bombas e é prontamente disponível na maioria dos mercados. Material de concreto projetado é transportado em forma úmida, ao passo que material de pulverização seco é propelido por ar; portanto, controle cuidadoso de dimensionamento de partícula e tempo de endurecimento é menos crítico para misturas pulverizáveis do que para concreto projetado.

[00023] Materiais pulverizados ou fundidos produzidos pela formulação inventiva podem possuir densidades maiores que 122 libras por pé cúbico (1,95 gramas por centímetro cúbico), 125 libras por pé cúbico (2,00 gramas por centímetro cúbico), 130 libras por pé cúbico (2,08 gramas por centímetro cúbico), maiores que 135 libras por pé cúbico (2,16 gramas por centímetro cúbico), maiores que 140 libras por pé cúbico (2,24 gramas por centímetro cúbico), ou maiores que 145 libras por pé cúbico (2,32 gramas por centímetro cúbico). Materiais pulverizados ou fundidos produzidos pela formulação inventiva podem possuir porosidades menores que 25 por cento em volume, menores que 22 por cento em volume, menores que 20 por cento em volume, ou menores que 18 por cento em volume.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00024] A figura 1 é uma fotografia de uma camada de formulação inventiva A em um tijolo de carbono após queima;

[00025] A figura 2 uma fotografia de uma camada de fórmula da técnica anterior B em um tijolo de carbono após queima;

[00026] A figura 3 é uma fotografia de uma seção transversal de um bloco de formulação inventiva A após um teste de copo de exposição a Zn/Fe;

[00027] A figura 4 é uma fotografia de uma seção transversal de um bloco de formulação da técnica anterior B após um teste de copo de exposição a Zn/Fe;

[00028] A figura 5 é uma fotografia de uma seção transversal de um bloco de formulação inventiva A após um teste de copo de exposição a Pb/Fe;

[00029] A figura 6 é uma fotografia de uma seção transversal de um bloco de formulação da técnica anterior B após um teste de copo de exposição a Pb/Fe;

[00030] A figura 7 é uma fotografia de uma seção transversal de um bloco da formulação inventiva A após um teste de copo de exposição de escória de alto-forno;

[00031] A figura 8 é uma fotografia de uma seção transversal de um bloco da formulação da técnica anterior B após um teste de copo de exposição de escória de alto-forno; e

[00032] A figura 9 é um desenho em perspectiva dos componentes de um bloco de teste de cisalhamento inclinado.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00033] Recipientes projetados para conter metais fundidos são revestidos com uma camada de proteção contendo agregado refratário. Um alto-forno que é um recipiente grande que é usado para processar minério de ferro em ferro, é um exemplo de tal recipiente.

[00034] Uma formulação que contém agregado refratário, cimento, resina e polímero pode ser combinada com água no bocal e pode ser aplicada ao interior de um recipiente, um alto-forno por exemplo, projetado para conter metal fundido. Essa formulação forma uma camada de proteção no revestimento do recipiente. Também, a presente formulação inventiva pode ser usada para reparar um revestimento de proteção de corrente.

[00035] Essa formulação, quando combinada com água, produz um material de pulverização (ou gunite) que pode ser ligado ao tijolo de carbono que está no interior do cadinho de alto-forno (BF). Esse gunite será usado para reparar e proteger o tijolo de carbono do cadinho de alto-forno. Esse gunite é o componente principal de um procedimento de reparo do cadinho de alto-forno porque pode ser aplicado em uma camada única que é pulverizado diretamente sobre o tijolo de carbono. Também, contém resina que pode produzir, dependendo da resina usada, endurecimento térmico em uma temperatura de aproximadamente 200°F (93°C).

[00036] Quando água dissolve o polímero da formulação inventiva, cria uma mistura clara, altamente viscosa e pegajosa. Essa mistura pegajosa, quando combinada com os outros componentes da formulação, permite que a formulação adira aos tijolos de carbono do revestimento de recipiente para proteger os mesmos. O polímero juntamente com a resina, fornece carbono elementar para permitir que a formulação se ligue covalentemente ao tijolo de carbono. Essa ligação química permite que a formulação proteja o tijolo de carbono contra-ataque químico e mecânico no fundo do recipiente. O cimento presente na formulação é um tipo de aglutinante que endurece por formar compostos hidratados quando misturado com água, e é usado para ligar os componentes de agregado juntos.

[00037] Os componentes de seco das formulações inventivas podem ser combinados em um misturador. Mistura seca pode ser realizada por aproximadamente 10 a 20 minutos em uma mistura Simpson, e a formulação misturada pode ser ensacada em sacos de 50 libras (22,6 quilogramas). Sacos da formulação misturada devem ser mantidos em um ambiente isento de umidade, seco, para evitar a formação de torrões a partir da reação de água com o cimento.

[00038] Recipientes são resfriados para aplicação de materiais inventivos do mesmo modo que foram resfriados para aplicação de materiais anteriormente conhecidos. Para aplicar material de reparo de acordo com a invenção, o recipiente é resfriado até aproximadamente 70°F (21°C). A seguir, após o material ser instalado, o recipiente é aquecido de acordo com os procedimentos usados para o material da técnica anterior. Aumentos graduais ou em etapas em temperatura permitem tempo suficiente para que a água livre e água química escapem sem esboroamento do material para fora do tijolo de carbono.

Exemplo 1

[00039] Em uma comparação da diferença em propriedades obtidas da formulação da técnica anterior e formulação inventiva, dois materiais de teste foram feitos com o mesmo agregado refratário.

[00040] A formulação inventiva A contém 20,5% em peso de Mulcoa® 60, 38,5% em peso de alumina tabular, 12% em peso de carbeto de silício, 2% em peso de polímero solúvel em água, 0,5% em peso de resina fenólica do tipo novolaca, 1,2% em peso de dióxido de titânio, 10% em peso de alumina, 10% em peso de cimento de aluminato de cálcio, 5% em peso de sílica pirogênica e 0,3% em peso de aditivos. A seguir, 7,25% em peso de água são adicionados a essa combinação para tornar a mesma fundível. Os ingredientes secos foram misturados em um misturador refratário convencional. Amostras resultantes de material fundido foram submetidos a módulo de ruptura (MOR), resistência a trituração fria (CCS), densidade a granel, e percentagem de porosidade aparente após secagem do material a 230°F (110°C).

[00041] Os resultados na Tabela 1 são valores médios para três amostras da formulação inventiva A. Tabela 1

[00042] A formulação da técnica anterior B contém 20,5% em peso de Mulcoa® 60, 38% em peso de alumina tabular, 12% em peso de carbeto de silício, 2% em peso de areia de sílica, 2% em peso de cianita, 15% em peso de alumina, 5% em peso de cimento de aluminato de cálcio, 5% em peso de sílica pirogênica, e 0,5% em peso de aditivos. 5,8% em peso de água foram então adicionados à mistura para tornar a mesma fundível. Estes ingredientes foram misturados em um misturador refratário convencional. Amostras resultantes foram submetidas a módulo de ruptura (MOR), resistência a trituração a frio (CCS), densidade a granel, e percentagem de porosidade aparente após secagem do material a 230°F (110°C). Os resultados desses testes em uma amostra de formulação da técnica anterior B são mostrados na Tabela II. Tabela II

Exemplo II

[00043] 0 teste foi realizado em amostras de formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B para comparar suas capacidades em aderir ao tijolo de carbono. As camadas da formulação inventiva A e formulação da técnica anterior aproximadamente meia poleada (12 mm) de espessura foram colocadas no topo de peças respectivas de tijolo de carbono. As duas peças de tijolo de carbono, cobertas com as respectivas formulações, foram queimadas em uma atmosfera de redução a 2500°F (1371°C). A figura 1 mostra formulação inventiva A em um tijolo de carbono após queima. A figura 2 mostra formulação da técnica anterior B em um tijolo de carbono após queima. A formulação inventiva A aderida ao tijolo; a formulação da técnica anterior B não aderiu; a formulação da técnica anterior B pode ser puxada a partir do tijolo de carbono com a mão.

Exemplo III

[00044] O teste foi realizado em amostras da formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B para comparar suas capacidades de resistir à erosão química. Em um alto- forno, ataque químico é o resultado de exposição a chumbo/ferro, zinco/ferro, e escória. Um bloco de cada material, medindo 2 polegadas por 2 polegadas (5 cm x 5 cm), foi preparado. Um furo foi perfurado no meio de cada bloco para reter amostras de metal no material.

[00045] Testes de copo foram realizados em amostras da formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B nos quais Zn/Fe foi colocado. As amostras contendo o Zn/Fe foram expostas a uma temperatura reduzida a 1400°F (760°C) por 5 horas. 1400°F (760°C) é levemente abaixo da temperatura na qual Zn ferve e se torna um vapor. A razão em peso da amostra de Zn/Fe usada era aproximadamente 1 Zn: 6 Fe.

[00046] A figura 3 mostra uma seção de um bloco da formulação inventiva após teste. A figura 4 mostra uma seção de um bloco da formulação da técnica anterior após teste. Essas imagens não mostram diferença na erosão da amostra de formulação inventiva e amostra da técnica anterior após o teste de exposição de Zn/Fe.

Exemplo IV

[00047] Blocos de formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B, cada medido 2 polegadas por 2 polegadas (5 cm x 5 cm) foram preparados. Um furo foi feito no meio de cada bloco para manter amostras de metal no material. Os testes de copo foram realizados em amostras da formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B nos quais Pb/Fe foi colocado. As amostras contendo o Pb/Fe foram expostas a uma atmosfera reduzida a 2500°F (1400°C) por 5 horas, 2500°F (1400°C) é levemente abaixo da temperatura na qual Pb ferve e se torna um vapor. A razão de peso da amostra de Pb/Fe usada foi aproximadamente 1 Pb : 3,5 Fe.

[00048] A figura 5 mostra uma seção de um bloco da formulação inventiva após teste. A figura 6 mostra uma seção de um bloco da formulação da técnica anterior após teste. Essas imagens não mostram diferença na erosão da amostra de formulação inventiva e a amostra da técnica anterior após o teste de exposição de Pb/Fe.

Exemplo V

[00049] Blocos da formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B, cada medindo 2 polegadas por 2 polegadas (5 cm x 5 cm), foram preparados. Um furo foi preparado no meio de cada bloco para manter as amostras de metal no material. Testes de copo foram realizados em amostras da formulação inventiva A e formulação da técnica anterior B com os quais 100% de escória de alto-forno C foi usado. A composição das amostras da escória de alto-forno C é fornecida na Tabela III. As amostras contendo a escória foram expostas a uma atmosfera reduzida a 2800°F (1540°C) por 5 horas. Escória é fundida a 2800°F (1540°C) e essa é a temperatura do ferro fundido que sai de um furo de alto- forno. Tabela III Composição de escória de alto-forno C, análise semi- quantitativo uniquant Tabela III

[00050] A figura 7 mostra uma seção de um bloco da formulação inventiva após teste. A figura 8 mostra uma seção de um bloco da formulação da técnica anterior após teste. A seção perfurada do bloco de formulação inventiva reteve a escória de alto-forno, ao passo que o bloco da composição da técnica anterior apresentou penetração de escória estendendo quase através do bloco a partir do copo até o exterior do bloco.

Exemplo VI

[00051] Propriedades físicas de blocos fundidos a partir da formulação inventiva A foram medidas após exposição a 1500°F, 2000°F, 2500°F, e 2700°F, seguido por resfriamento. Os resultados do teste são apresentados na Tabela IV. Tabela IV Propriedades físicas da formulação inventiva "A"

Exemplo VII

[00052] Um teste de copo álcali foi realizado em amostras da formulação inventiva para determinar resistência a álcali. Três amostras de copo da formulação inventiva foram colocadas em uma atmosfera de oxidação, e três amostras da formulação inventiva foram colocadas em uma caixa de coque sagger tendo uma atmosfera de redução. Quatro gramas de sal foram colocados em cada dos copos. Amostras A2 continha Na2CO3, amostras B2 continham K2CO3 e amostra C2 tinham uma mistura de 50:50 dos dois. As amostras de copo foram lentamente elevadas (300°F (149°C)/hora) a 2500°F (1371°C) e mantidas a 2500°F (1371°C) por 5 horas. A tabela V mostra os dados para os cubos colocados em uma atmosfera de oxidação e a Tabela VI mostra os dados para os cubos colocados em uma atmosfera de redução. Tabela V: teste de copo de álcali de amostras em atmosfera de oxidação

Tabela VI: teste de copo de álcali de amostras em atmosfera de reducão

Exemplo VIII

[00053] Um teste de choque térmico foi realizado em blocos formados a partir da formulação inventiva pulverizada. Dez cubos foram cortados de painéis pulverizados da formulação inventiva que já estavam secos a 230°F (110°C) por 24 horas. A seguir, os 10 cubos foram queimados a 2000°F (1093°C) por 5 horas antes do início do teste de ciclagem térmica. A ciclagem térmica foi realizada a 2000°F (1093°C) Um conjunto de 5 cubos a 77°F (25°C) foi colocado em um forno a 2000°F (1093°C) por 30 minutos. A seguir, os espécimes foram imediatamente colocados em um recipiente cheio de água fria em fluxo para causar choque nas amostras. Os mesmos foram deixados em água por 5 minutos, e então resfriados em temperatura ambiente sobre um fixador de alumina por 30 minutos com uma ventoinha que sopra ar sobre os mesmos. Finalmente, cada das amostras foi inspecionada em relação a fraturas. Esse processo foi repetido por 10 ciclos. Os resultados para o teste são mostrados na Tabela VII. As classificações para os cubos são relatadas em uma escala de 0 a 5, na qual 0 representa sem rachadura, 1 representa rachadura branda, 2 representa rachadura moderada, 3 representa rachadura intensa, 4 representa rachadura severa, e 5 representa um pedaço do cubo se quebrando totalmente. Classificações são reportadas para a condição do cubo após ciclo 10 (em uma escala de 0 a 5), e como uma soma das classificações após cada de ciclos 1 até 10 (em uma escala de 0 a 50). Tabela VII: Resultados de teste de choque térmico para amostras da formulação inventiva "A"

Exemplo IX

[00054] Um teste de cisalhamento inclinado foi realizado em conjuntos de blocos formados de tijolo de carbono (que é o mesmo tipo que é usado dentro de um cadinho de alto-forno), formulação inventiva, e uma combinação de composição inventiva pulverizada para sobre o tijolo de carbono. A figura 9 mostra um conjunto de bloco de teste 10 tendo um topo 12, uma parte inferior 14 e uma porção superior 20 em contato com uma porção inferior 22 ao longo de um plano de contato 24 inclinado com relação à horizontal. O conjunto de bloco de teste tem um comprimento 30, uma largura 32 e uma altura 34. A altura facial mínima de porção superior 36 representa a distância facial mínima na porção superior 20 entre o plano de contato 24 e o topo 12. A altura facial mínima de porção inferior 38 representa a distância facial mínima na porção inferior 22 entre o plano de contato 24 e aparte inferior 14. Dimensões usadas para teste de amostra são: 2,5 polegadas ou 63,5 mm para comprimento 30, 2 polegadas ou 60,8 mm para largura 32, 3 polegadas ou 76,2 mm para altura 34, 0,5 polegada ou 12,7 mm para altura facial mínima de porção superior 36 e 0,5 poleada ou 12,77 mm para altura facial mínima de porção inferior 38. O ângulo de inclinação do plano de contato 24 com a horizontal é 39°.

[00055] O seguinte procedimento foi usado para realizar a análise: 1. Secar o material de formulação inventiva/tijolo de carbono por 24 horas a 230°F (110°C). 2. Cortar o tijolo de carbono, formulação inventiva, e o tijolo de carbono com a formulação inventiva pulverizada em um modo para formar o design de cubo da figura 9. 3. Coqueificar os cubos em uma caixa de coque saggar a 2000°F (1039°C) por 5 horas com uma taxa de elevação de 300°F (149°C) por hora. 4. Executar o teste de resistência a trituração fria em cada cubo, fotografar cada cubo e registrar a pressão à trituração. 5. Triturar os cubos em uma taxa constante de 7000 lbs (3200 kg)/minuto.

[00056] Tabela VIII contém resultados para a trituração fria de cada amostra e uma média. Tabela VIII: dados de teste de cisalhamento inclinado

[00057] A figura 10 mostra a amostra de cisalhamento de mistura C6 após ter sido triturada. O tijolo de carbono está no topo do material de formulação inventivo.

[00058] Inúmeras modificações e variações da presente invenção são possíveis. Portanto, deve ser entendido que compreendido no escopo das reivindicações a seguir, a invenção pode ser praticada de outro modo do que como especificamente descrito.

Claims

1. Composição refratária seca, caracterizada pelo fato de compreender: 5 % em peso a 97 % em peso de um agregado compreendendo um material selecionado do grupo consistindo em argila de pedra calcinada, caulim calcinado, caulim de bauxita calcinado, andaluzita, alumina tabular, carbeto de silício, nitreto de silício, alumina calcinada, alumina reativa, alumina hidratada, sílica ativa, alumina fundida branca, alumina fundida marrom, bauxita calcinada, areia de sílica, sílica, argila, cianita, espinélio, sílica fundida, zircônio, zircônia, e combinações de cada um dos mesmos; 0,01 % em peso a 32 % em peso de um polímero solúvel em água selecionada do grupo que consiste em celulose, dextrano, poli(N-vinil piridina), poli(acrilamida/ácido acrílico), poli (ácido acrílico), poli(etileno glicol), poli(óxido de etileno), poli(N-vinil pirrolidona), poli(álcool de vinila), poliacrilamida, e polietilenimina, e combinações de cada um dos mesmos; 0,01 % em peso a 32 % em peso de uma resina selecionada do grupo que consiste em resina fenólica do tipo novolaca, resina de resol fenólica, resina de epóxi, resina de poliéster, resina de poliuretano, resina acrílica e combinações de cada uma das mesmas; e 0,01 % em peso a 15 % em peso de um cimento compreendendo um material selecionado do grupo que consiste em dióxido de silício, óxido de alumínio, óxido de ferro (III), óxido de cálcio e combinações de cada um dos mesmos.

2. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agregado compreende um material selecionado do grupo que consiste em caulim de bauxita calcinado, andaluzita, alumina tabular, carbeto de silício, nitreto de silício, alumina calcinada, alumina reativa, alumina hidratada, sílica pirogênica, alumina fundida branca, alumina fundida marrom, bauxita calcinada, e combinações dos mesmos.

3. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero solúvel em água compreende poli(N-vinil pirrolidona).

4. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a resina é selecionada do grupo que consiste em resina fenólica do tipo novolaca, resina de resol fenólica, resina epóxi, resina acrílica e combinações dos mesmos.

5. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cimento compreende cimento de aluminato de cálcio.

6. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cimento compreende um material selecionado do grupo que consiste em cimento Portland, cimento de alto-forno, cimento Portland de cinza de gás, cimento composto, cimento pozolânico, cimento de alto teor de alumina, cimento Brunauer, cimento Grenoble, cimento Roman e combinações dos mesmos.

7. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a resina compreende resina fenólica do tipo novolaca.

8. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de compreender ainda cal hidratada e fosfato de sódio.

9. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que ainda compreende um componente contendo metal selecionado do grupo que consiste em alumínio, silício, ferrosilício, nitreto de ferrosilício, dióxido de titânio e combinações de cada um dos mesmos.

10. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um dispersante.

11. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o dispersante é selecionado do grupo que consiste em fosfatos de sódio, sais de sulfonato de naftaleno e lignossulfatos de sódio.

12. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda um pó seco acelerador de pega.

13. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que opó seco acelerador de pega é um material selecionado do grupo que consiste em cal hidratada, hidróxido de magnésio e compostos contendo lítio.

14. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender ainda fibras de polímero.

15. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que as fibras de polímero são compreendidas de um material selecionado do grupo que consiste em poliolefina, polietileno, polipropileno, uma combinação de polietileno e polipropileno, e combinações desses materiais.

16. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o agregado está presente em uma quantidade de e incluindo 40% em peso até e incluindo 90% em peso da composição refratária seca.

17. Composição refratária seca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o cimento está presente em uma quantidade de e incluindo 0,01% em peso a e incluindo 14% em peso da composição refratária seca.