BR112018067830B1

BR112018067830B1 - Dispositivo de desfosforação e processo para a fabricação de um revestimento de um dispositivo

Info

Publication number: BR112018067830B1
Application number: BR112018067830-9A
Authority: BR
Inventors: Olivier Francy; Michael Patrick Schnelzer
Original assignee: Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2023-02-14
Also published as: WO2017153428A1; FR3048428B1; BR112018067830A2; FR3048428A1; CN108779032A

Abstract

Um dispositivo para a desfosforação de um metal ferroso fundido, o dito forno compreendendo um revestimento refratário, do qual pelo menos uma região, particularmente uma região destinada a entrar em contato com o dito metal ferroso fundido, consiste em um material com a seguinte composição química média, como percentagens em massa com base nos óxidos refratários e para um total de 100%: -mais de 50% de AI2O3, -mais de 4% de Cr2O3, - menos de 20% de MgO, - menos de 5% de CaO, - menos de 3% de SiO2, - menos de 5% de Fe2O3, - menos de 30% de ZrO2, - menos de 10% de TiO2, os constituintes além de Al2O3, Cr2O3, MgO, CaO, SiO2, Fe2O3, ZrO2 e TiO2 constituindo o restante para 100%, a soma dos óxidos Al2O3 + Cr2O3 + Fe2O3 + ZrO2 + TiO2 representando mais de 80% da dita composição química.

Description

Campo Técnico

[0001] A invenção refere-se a um material destinado para um revestimento de um dispositivo, particularmente um forno de indução, para a desfosforação de um metal ferroso, especialmente um aço e/ou um ferro fundido.

[0002] A invenção também se refere a tal dispositivo.

Estado da técnica

[0003] O propósito da desfosforação é remover o fósforo contido em metais ferrosos. Ele é obtido por redox, opcionalmente combinado com o sopro de oxigênio através de uma lança e/ou soprando um gás neutro ou de redução através de um dispositivo de sopro na base do forno, como é descrito, por exemplo, em CN 102936638.

[0004] O uso de um forno de indução para desfosforação em vez de um forno de tipo VOD (Descarburização por Oxigênio a Vácuo) ou RH-OB (Desgaseificação por Oxigênio Ruhrstahl-Heraeus) ou um forno a arco, permite um menor investimento e maior flexibilidade. Ele também permite melhor controle da reação endotérmica relacionada à desfosforização. O aumento de temperatura de um forno de indução também é vantajosamente muito rápido. No entanto, ele exige revestimentos refratários mais eficientes para proteger a região do cadinho que está em contato com o metal fundido. Ademais, o ambiente corrosivo impõe preferencialmente revestimentos livres de juntas. As paredes de tijolos não são, portanto, as mais adequadas.

[0005] A Figura 1 mostra esquematicamente, em seção transversal, um cadinho de um forno de indução para desfosforação. Esse cadinho compreende uma parede lateral 10 que se estende, substancialmente verticalmente, a partir de uma base 12.

[0006] A parede lateral 10 do cadinho convencionalmente compreende, do exterior para o interior do cadinho: - uma camada de apoio 14, à qual é anexado o indutor 16; - pelo menos uma camada de isolamento térmico 18; - pelo menos uma camada eletricamente isolante 20; - um revestimento refratário 22, por si só compreendendo uma região não consolidada 24, preferencialmente na forma de um pó compactado, e uma região consolidada 26, definindo a superfície interna 28 do cadinho.

[0007] A ordem da camada de isolamento térmico 18 e camada eletricamente isolante 20 não é limitante.

[0008] A camada eletricamente isolante 20 feita de um material mineral dielétrico, por exemplo, de mica, tem a função de isolar eletricamente o indutor e o revestimento refratário.

[0009] A camada de isolamento térmico 18 pode ser especialmente de um tapete fibroso cerâmico, feito especialmente de um aluminossilicato. Vantajosamente, torna-se possível compensar o efeito de expansão térmica do revestimento refratário 22 durante o aquecimento e/ou proteger a camada eletricamente isolante.

[0010] A base 12 convencionalmente compreende, do exterior para o interior do cadinho: - um fundo substancialmente horizontal 30; - um revestimento refratário 22’, por si só compreendendo uma camada não consolidada 24’, preferencialmente na forma de um pó compactado, e uma camada consolidada 26’, definindo a superfície interna 28 do cadinho.

[0011] Convencionalmente, o revestimento é fabricado após ter fabricado o fundo 30 e a camada de suporte 14 e ter anexado as camadas de isolamento térmico e isolamento elétrico.

[0012] Um pó do material constituinte do revestimento é, em primeiro lugar, derramado sobre a superfície superior do fundo 30. A camada assim constituída é, então, por exemplo, mexida ou vibrada, até uma espessura correspondente substancialmente à espessura do revestimento acima do fundo ser obtida. Após uma operação de nivelamento que permite também à camada superior mais fracamente densificada do fundo ser removida, um molde é temporariamente colocado sobre a camada assim obtida.

[0013] O molde é preferencialmente configurado de modo a estender-se substancialmente paralelo à superfície definida pelas camadas de isolamento do calor e de isolamento elétrico, mantendo-se separadas dele por uma distância correspondente à espessura do revestimento da parede lateral do cadinho.

[0014] Um pó do material constituinte do revestimento é então derramado entre o molde, por um lado, e a superfície definida pelas camadas de isolamento do calor e de isolamento elétrico, por outro lado, preferencialmente até que o pó circunde o molde sobre toda a sua altura.

[0015] O pó é formado por compactação, preferencialmente por vibração, opcionalmente após a adição de um ligante temporário. Quaisquer meios conhecidos para a compactação de um pó são possíveis. A compactação pode ser realizada gradualmente à medida que a matéria- prima de partida é derramada.

[0016] A temperatura é então elevada dentro do cadinho de modo a consolidar pelo menos uma parte do pó. Se o pó contém um ligante temporário ou um ligante ativado por calor, elevar a temperatura torna possível remover o ligante temporário e ativar o ligante quente, sem fundir totalmente as partículas refratárias.

[0017] Preferencialmente, as condições de aquecimento tornam possível consolidar apenas uma parte do revestimento, que, assim, compreende uma região consolidada, na forma de uma camada no lado interior do cadinho, e uma camada não consolidada, na forma de uma camada no lado exterior do cadinho.

[0018] O molde pode ser removido após formar o pó ou após a consolidação.

[0019] Para desfosforizar um metal ferroso, o forno de indução é carregado com metal e/ou precursores, por exemplo, minério de ferro pré- reduzido. O metal resultante da fusão da matéria-prima, em seguida, é colocado em contato com uma escória desfosforizante básica.

[0020] A temperatura convencionalmente excede 1200 °C, ou até 1300 °C ou 1400°C durante a desfosforação. A te mperatura é geralmente abaixo de 1700 °C ou de 1650 °C.

[0021] Corrosão gradualmente desgasta a região consolidada. Este desgaste, assim, aumenta a quantidade de energia transmitida para a região não consolidada, especialmente pelo metal fundido e a escória. Isso resulta na consolidação gradual da região não consolidada, progressivamente, à medida que dito desgaste ocorre. A região consolidada é, portanto, permanentemente reconstituída, a jusante do fluxo de calor, em detrimento da região não consolidada. Após o total "consumo" da região não consolidada, a região consolidada não é mais reconstituída e a sua espessura reduzida. O revestimento deve então ser renovado.

[0022] Fornos de indução são conhecidos compreendendo uma mistura de compactação a seco ou revestimento "mistura suscetível a vibração a seco" (DVC - dry vibratable mix) ou "refratário seco" (dry refractory) à base de alumina-magnésia (espinélio MgAlO4).

[0023] Tal revestimento é dito como sendo "básico", ao contrário de revestimentos "ácidos" à base de sílica. Um revestimento à base de sílica é muito moderadamente resistente à corrosão em um forno de desfosforação. Uma escória de "desfosforação" é, de fato, altamente básica. Compreende, tipicamente, compostos à base de cálcio e/ou de bário, por exemplo, na forma de flúor ou de aluminato, geralmente com uma adição de FeO na forma de carepa. A sílica do revestimento, assim, reage fortemente com a escória.

[0024] O ambiente dos revestimentos é, portanto, variável: durante a fusão do metal, os revestimentos estão, inicialmente, em contato com uma escória ácida resultante dos óxidos contidos nas matérias-primas. Para desfosforação, eles são colocados em contato com uma escória muito básica. Esta escória, gradualmente, se torna acidificada no decorrer da desfosforação.

[0025] Uma mistura de compactação a seco resulta da consolidação térmica de um pó de "mistura de compactação a seco", isto é, um pó do tipo DVC, como descrito, por exemplo, em EP 1 224 153. Esse pó, ao contrário de um concreto, pode ser utilizado "seco", isto é, sem a adição de água ou de ligante líquido, ou, menos comum, com uma quantidade muito pequena de água ou de ligante líquido (tipicamente menos de 3%). Em contraste com um concreto, um pó de mistura de compactação a seco convencional não compreende qualquer ligante hidráulico, isto é, ligante que seja capaz de solidificar após a adição de água.

[0026] Quaisquer ensinamentos que podem ser tomados a partir do exame de documentos relativos a concretos, portanto, não são, em princípio, capazes de ser transponíveis a um pó de mistura de compactação a seco.

[0027] A formação de um pó de mistura de compactação a seco resulta convencionalmente de simples compactação à temperatura ambiente, a consolidação resultando de um subsequente tratamento térmico de consolidação. O uso de um pó de mistura de compactação a seco é, assim, rápido.

[0028] Também convencionalmente, um pó de mistura de compactação a seco é formado de partículas refratárias e de partículas de um ligante ativado por calor. A temperatura do tratamento térmico de consolidação está entre o ponto de fusão do ligante ativado por calor e aquela das partículas refratárias. Durante o tratamento térmico de consolidação, o ligante ativado por calor pode, assim, passar do estado sólido para um estado líquido viscoso, permitindo a adesão às partículas refratárias e a ligação entre ditas partículas. A mudança do estado sólido para esse estado líquido viscoso é referida como "ativação" do ligante.

[0029] O ligante ativado por calor também é escolhido de modo a ser capaz de estar neste estado líquido viscoso a uma temperatura próxima à temperatura operacional do forno, particularmente durante o primeiro aumento de temperatura. Esse estado líquido viscoso, portanto, vantajosamente torna possível reduzir a rigidez do produto consolidado, facilitando a sua deformação e, assim, aumentando a sua capacidade de adaptação a tensões termomecânicas locais. Durante os seguintes aumentos de temperatura, este estado líquido pode ser modificado e pode, particularmente, tornar-se rígido por enriquecimento com partículas finas.

[0030] O produto consolidado é formado a partir de um granulado refratário ligado por uma matriz. Seu comportamento termomecânico é superior àquele de concretos. Ademais, um revestimento de mistura de compactação a seco pode, vantajosamente, ser livre de juntas, ao contrário de uma montagem de tijolos ou de blocos. Agora, juntas são zonas favorecidas para a infiltração de metal. A ausência de juntas é particularmente vantajosa em um forno equipado com um indutor de refrigeração de água.

[0031] O artigo "Spinel formation in coreless induction furnace linings", Saikia et al., Anais do 4o Simpósio Internacional sobre Avanços em Refratários para as Indústrias Metalúrgicas, páginas 827-840 (2004) descreve pós de mistura de compactação a seco com base em alumina e/ou espinélio MgAl2O4. Os produtos aglomerados obtidos a partir desses pós mostram boa resistência à corrosão por metais fundidos. No entanto, eles têm limitado a resistência ao choque térmico, especialmente no caso da fusão de ligas leves ou ligas de alumínio, que é a causa de graves choques térmicos. Agora, choques térmicos criam fissuras, que são a causa de infiltração prejudicial por metais fundidos.

[0032] JP 3 183 656 descreve pós de mistura de compactação a seco à base de sílica cristalina. Os produtos sinterizados obtidos a partir desses pós possuem a vantagem de boa resistência ao choque térmico, especialmente durante repetidos aumentos e quedas de temperatura. No entanto, estes produtos sinterizados mostram limitada resistência à corrosão e à infiltração por metais fundidos. Eles também apresentam problemas de higiene durante a sua instalação e desmantelamento, especialmente devido à presença potencial de poeiras de sílica cristalina.

[0033] CN101717842 descreve um forno de indução de desfosforação equipado com um revestimento refratário à base de alumina- magnésia. Este revestimento pode, vantajosamente, ser obtido por sinterização in situ, a uma temperatura inferior a 1600 °C, de uma matéria- prima de partida formada. No entanto, a sua resistência à corrosão não é muito satisfatória.

[0034] Deformação térmica permanente é a variação irreversível nas dimensões do revestimento resultantes da consolidação da matéria- prima de partida formada, por exemplo, por sinterização, e voltam à temperatura ambiente. Esta deformação pode ser medida em conformidade com a recomendação EN-993-10.

[0035] O material cerâmico de CN 101717842 possui uma deformação térmica permanente muito alta, de +2% a +6%. O disparo inicial do forno revestido com este tipo de material leva, no entanto, a microfissura e consolidação imperfeita do revestimento refratário.

[0036] Ademais, um forno de desfosforação convencionalmente funciona de maneira descontínua, tipicamente com uma parada semanal ou mesmo diária. Particularmente, quando a deformação térmica permanente é superior a 3%, as operações de aquecimento são difíceis de realizar. Especificamente, a sinterização que resulta das sucessivas operações de fusão leva ao inchaço na região ainda não consolidada do revestimento. Este inchaço pode causar grandes danos à região anteriormente consolidada.

[0037] O revestimento de um forno de desfosforação, e mais geralmente de um dispositivo de desfosforação, pode, assim, encontrar inúmeras restrições específicas: resistência ao ambiente ácido da escória de derretimento, resistência ao ambiente muito básico da escória de desfosforação, resistência aos ciclos térmicos, resistência a altas temperaturas: tipicamente 1650 °C-1700 °C, resistên cia a abrasão e a impactos, resistência a choques térmicos, resistência a rápidos aumentos de temperatura, etc.

[0038] Assim, há a necessidade de um dispositivo de desfosforação cujo revestimento refratário possui uma vida útil mais longa do que aquela dos revestimentos atuais.

[0039] Há também a necessidade de um dispositivo de desfosforação cujo revestimento refratário pode ser sinterizado in situ a uma temperatura inferior ou igual a 1600 °C.

[0040] Um objetivo da invenção é atender a essa necessidade.

Resumo da invenção

[0041] A invenção propõe um material, particularmente na forma de um pó, referido como o "pó de acordo com a invenção" ou de um produto consolidado, referido como o "produto consolidado de acordo com a invenção", dito material possuindo a seguinte composição química média, como percentagens em massa com base nos óxidos refratários e para um total de 100%: - mais de 50%, preferencialmente mais de 60%, preferencialmente mais de 70%, preferencialmente mais de 80%, preferencialmente mais de 85% de Al2O3, - mais de 4%, preferencialmente mais de 5% ou mesmo de 7% de Cr2O3, - menos de 20%, preferencialmente menos de 15%, preferencialmente menos de 10%, preferencialmente menos de 5% de MgO, preferencialmente menos de 3,0%, preferencialmente menos de 2,0%, preferencialmente menos de 1,0%, preferencialmente menos de 0,5%, - menos de 5%, preferencialmente menos de 2,5%, preferencialmente menos de 1%, preferencialmente menos de 0,5% de CaO, - menos de 3%, preferencialmente menos de 2%, preferencialmente menos de 1%, preferencialmente menos de 0,9%, preferencialmente menos de 0,5% de SiO2, - menos de 5% de Fe2O3, - menos de 30% de ZrO2, - menos de 10% de TiO2,

[0042] os constituintes além de Al2O3, Cr2O3, MgO, CaO, SiO2, Fe2O3, ZrO2 e TiO2 constituem o restante para 100%,

[0043] a soma dos óxidos Al2O3+Cr2O3+Fe2O3+ZrO2+TiO2 representando mais de 80%, preferencialmente mais de 85%, preferencialmente mais de 90%, preferencialmente mais de 95%, preferencialmente mais de 97% da dita composição química.

[0044] Como será visto em mais detalhes na continuação da descrição, os inventores verificaram, interessantemente, que tal material é particularmente vantajoso para a fabricação de um revestimento para um dispositivo de desfosforação. Sua composição, que compreende pouca magnésia, mas necessariamente óxido de cromo, consideravelmente melhora a vida útil do revestimento quando está em contato com um metal ferroso fundido sendo submetido à desfosforação.

[0045] Um material de acordo com a invenção também pode compreender uma ou mais das seguintes características opcionais e preferenciais: - o teor em massa de Cr2O3 é inferior a 60%, preferencialmente inferior a 50%, preferencialmente inferior a 25%, preferencialmente inferior a 20%, preferencialmente inferior a 15%, preferencialmente inferior a 12%, preferencialmente inferior a 10%; - o teor de Fe2O3 é inferior a 3%, preferencialmente inferior a 2%, preferencialmente inferior a 1%, preferencialmente inferior a 0,5%; - o teor de TiO2 é inferior a 7%, preferencialmente inferior a 5%, preferencialmente inferior a 3%; - o teor de TiO2 é superior a 0,5%, superior a 1%, superior a 1,1%, superior a 2%, que promove a formação da fase alumina-cromo e confere resistência à corrosão aprimorada; - o teor de ZrO2 é inferior a 20%, preferencialmente inferior a 10%, preferencialmente inferior a 5%, preferencialmente inferior a 2%, preferencialmente inferior a 1%, preferencialmente inferior a 0,5%; - o material compreende um ligante ativado por calor escolhido a partir do grupo formado por óxido de boro, ácido bórico, boratos, criolita, sais de fluoreto, compostos de silicato, compostos de fosfato, feldspatos, cloretos de magnésio, colemanita, argila, caulim, sílica cristalina, sílica amorfa, particularmente sílica pirogênica, resinas orgânicas, especialmente resinas fenólicas, resinas de furano, sínters de cerâmica, e suas misturas; - o material é formado, para mais de 95% como percentagem em massa, de óxidos refratários, de ligante ativado por calor, opcionalmente de agente antipó, opcionalmente de agente antiumectante escolhido a partir de carboneto de silício, SiAlONs e nitretos e impurezas; - os óxidos refratários representam mais de 80%, preferencialmente mais de 85%, preferencialmente mais de 90% da massa do material; - preferencialmente, a quantidade de impurezas é inferior a 2%, inferior a 1%, inferior a 0,5% ou até substancialmente zero, como percentagens em massa; - em uma modalidade, o material não compreende qualquer ligante hidráulico ou qualquer ligante orgânico; - o material compreende: - entre 2% e 15% de um agente antiumectante escolhido a partir de carboneto de silício, SiAlONs, nitretos, e/ou - entre 0,1% e 1% de um agente antipó escolhidos a partir do grupo formado por óleos, particularmente óleos minerais, querosene, polímeros orgânicos e suas misturas; - o material está na forma de um pó, as partículas refratárias representando como um todo mais de 70%, preferencialmente mais de 80%, mais de 90% da massa do material; - o material está na forma de um produto consolidado, obtido através de um tratamento térmico de consolidação de um pó de acordo com a invenção, particularmente na forma de um bloco ou um revestimento, preferencialmente na forma de um revestimento; - o produto consolidade possui uma porosidade aberta preferencialmente superior a 10%, preferencialmente superior a 10%, preferencialmente superior a 10%, preferencialmente superior a 15% e/ou inferior a 30%, preferencialmente inferior a 25%, preferencialmente inferior a 20%.

[0046] Em uma modalidade, o material compreende mais de 60% de Al2O3, menos de 1% de sílica, e, em uma modalidade específica, mais de 1% de TiO2.

[0047] A invenção também se refere a um dispositivo para a desfosforação, preferencialmente um forno de desfosforação, preferencialmente um forno de indução de desfosforação, de um metal ferroso fundido, o dito dispositivo compreendendo um revestimento refratário do qual pelo menos uma região é formada a partir do material de acordo com a invenção.

[0048] Um dispositivo de desfosforação pode, particularmente, ser equipamento de transformação metalúrgica que é capaz de derreter o metal a ser desfosforizado ou de mantê-lo fundido.

[0049] É preferencialmente escolhido a partir do grupo formado por uma panela de tratamento, especialmente feita de aço ou ferro fundido, e um forno de desfosforação, preferencialmente um forno intermitente, particularmente um forno de poço, um forno de cadinho, um forno de base fixada, um forno de base móvel ou um forno de indução, preferencialmente um forno de indução.

[0050] Independentemente do dispositivo, agentes desfosforizantes são levados para o metal fundido, o que leva à formação de uma escória de desfosforação.

[0051] Um dispositivo e particularmente um forno, de acordo com a invenção, também pode compreender uma ou mais das seguintes características opcionais: - o material está preferencialmente na forma de um produto consolidado obtido pela consolidação de um pó de acordo com a invenção, particularmente quando se está em uma região que se destina a estar em contato com o dito metal ferroso fundido; - preferencialmente, o revestimento cobre pelo menos parcialmente um cadinho do dispositivo; - o revestimento compreende uma camada de um material consolidado, em contato com o metal ferroso fundido e/ou com uma escória de desfosforação e/ou um material em forma de pó, dito material consolidado e material em forma de pó, sendo, de acordo com a invenção; - preferencialmente, o material cobre a região do revestimento que está em contato ou suscetível a estar em contato com a escória de desfosforação; - o revestimento é livre de juntas.

Breve descrição das figuras

[0052] Outras características e vantagens da invenção surgirão mais adiante mediante o exame da descrição que se segue e, com relação ao desenho anexo no qual a figura 1 representa esquematicamente, na seção transversal, a estrutura de um forno de indução de desfosforação. Definições - O termo "pó" significa uma mistura de particulado seca. - O termo "partículas" refere-se aos elementos sólidos constituintes de um pó. As partículas da fração de matriz são referidas como "partículas finas" e as partículas dos granulados são referidas como "grãos". - O "tamanho" de uma partícula é convencionalmente dado por uma caracterização de distribuição de tamanho de partícula. Um analisador de tamanho de partículas a laser permite que tamanhos inferiores ou iguais a 5 mm, por exemplo, sejam medidos. - Os percentis ou "centis" 10 (D10), 50 (D50), 90 (D90) e 99,5 (D99,5) de um pó são os tamanhos de partículas correspondentes às percentagens em peso, de 10%, de 50%, de 90% e de 99,5%, respectivamente, sobre a curva de distribuição de tamanho de partícula cumulativa das partículas do pó, os tamanhos de partícula sendo categorizados por ordem crescente. Por exemplo, 10% em massa das partículas do pó têm um tamanho inferior a D10 e 90% em massa das partículas têm um tamanho superior a D10. Os percentis podem ser determinados usando uma distribuição de tamanho de partícula produzida usando-se um analisador de tamanho de partícula a laser. - O termo "tamanho máximo" refere-se ao percentil de 99,5 (D99,5) do dito pó. - O termo "tamanho mediano" refere-se ao percentil de D50, isto é, ao tamanho que divide as partículas em primeira e segunda populações que são iguais em massa, estas primeira e segunda populações compreendendo apenas partículas possuindo um tamanho superior a, ou, respectivamente, inferior ao, tamanho mediano. - O termo "impurezas" refere-se aos constituintes inevitáveis, involuntária e necessariamente introduzidos com os materiais de partida ou resultantes das reações com esses constituintes. As impurezas não são constituintes necessários, mas meramente constituintes tolerados. - O termo "refratário" significa "ter um ponto de fusão superior a 1500 °C". Essa definição é comumente empregada por uma pessoa versada na técnica e é citada em "Matériaux réfractaires et céramiques techniques (éléments de céramurgie et de technologie [Materiais cerâmicos e refratários técnicos (componentes de ceramurgia e tecnologia])", G. Aliprandi, publicado por Septima Paris, 1979. Essa publicação também rende, nas páginas 297 a 301, exemplos de materiais refratários, particularmente óxidos, carbonetos e nitretos. - O termo "consolidação" refere-se a um tratamento térmico, por exemplo, sinterização e/ou ativação de um ligante ativado por calor, levando à rigidificação de uma matéria-prima de partida, convencionalmente de um pó formado. - O termo "ligante ativado por calor" refere-se a um constituinte que, sob o efeito de um aumento de temperatura, torna-se liquefeito em uma forma viscosa que é adequada para aglomerar as partículas de um pó refratário no qual é misturado. A título de exemplo, ácido bórico, tetrafluoroborato de potássio e criolita derretem em pontos de fusão entre 150 e 300 °C, cerca de 530 °C e 1010 °C, respectiva mente, rendendo fases viscosas que são capazes de aglomerar as partículas de um pó de acordo com a invenção, ou seja, que são capazes de conduzir a um produto estruturado (autossustentável). - O termo "borato" significa um composto oxoânion à base de boro e elementos eletropositivos. O oxoânion à base de boro pode ser o oxoânion de borato BO2-o oxoânion de diborato B2O54-, o oxoânion de triborato B3O5- ou o oxoânion de tetraborato B4O72-. Tetraborato de sódio Na2B4O7, triborato de lítio LiB3O5 e diborato de magnésio Mg2B2O5 são exemplos de boratos. Os boratos também pode ser hidratados, por exemplo, o bórax Na2B4O7.10H2O. - O termo "temporário" significa "removido do produto durante o tratamento térmico de consolidação". - "+" convencionalmente significa "e/ou". Por exemplo, "MgO+Cr2O3" significa "MgO e/ou Cr2O3". - Diz-se que uma fase está "em menor quantidade", quando outra fase possuindo um teor em massa mais elevado está presente. - Todas as percentagens são expressas como a massa do material, a menos que seja indicado o contrário. - Convencionalmente, as características relativas ao estado do material (ponto de fusão, a viscosidade, etc.) são dadas a uma pressão de 1 bar, a menos que seja indicado o contrário.

Descrição detalhada Pó de acordo com a invenção

[0053] Um pó de acordo com a invenção compreende, preferencialmente, mais de 70%, preferencialmente mais de 80%, mais de 90%, preferencialmente substancialmente 100% de partículas refratárias, uma partícula do dito pó sendo classificada na fração conhecida como a "fração de matriz" ou na fração conhecida como o "granulado" dependendo de ter um tamanho inferior ou igual a 200 μm ou superior a 200 μm, respectivamente.

[0054] Um pó de acordo com a invenção pode ser fabricado pela mistura de materiais de partida que possuem tamanhos e composições de partícula adequados.

[0055] As partículas refratárias podem, particularmente, ser partículas sinterizadas ou derretidas.

• Tamanho de partícula

[0056] Preferencialmente, a fração de matriz representa mais de 10%, mais de 15%, preferencialmente mais de 20% e/ou menos de 40%, preferencialmente menos de 35% da massa do pó, o restante para 100% sendo, por definição, formada do granulado.

[0057] Preferencialmente, o pó compreende mais de 10%, mais de 20% ou até mais de 30% e/ou menos de 50% ou até menos de 40% de partículas superiores a 1 mm de tamanho.

[0058] Mais preferencialmente, o pó compreende mais de 10%, mais de 20% ou até mais de 30% e/ou menos de 50% ou até menos de 40% de partículas entre 0,1 mm e 1 mm de tamanho.

[0059] Em uma modalidade preferencial, o pó possui as seguintes características:

[0060] - o tamanho de partícula máxima é inferior a 5 mm e

[0061] - a quantidade de partículas superiores a 300 μm de tamanho é superior a 50% e inferior a 70% e

[0062] - a quantidade de fração de matriz é superior a 15%, preferencialmente superior a 20% e inferior a 40% e

[0063] - a quantidade de partículas inferiores a 75 μm de tamanho é superior a 10% e inferior a 35%.

[0064] Preferencialmente, a distribuição de tamanho de partículas de um pó de acordo com a invenção é adaptada para promover a sua compactação. Modelos de compactação, tais como o modelo de Fuller- Bolomey ou o modelo de Andreassen, podem ser usados para determinar a distribuição de tamanho de partícula mais adequada.

• Composição

[0065] Preferencialmente, as partículas refratárias e as partículas do ligante ativado por calor, juntas, representam mais de 81%, mais de 85%, mais de 90%, mais de 93% ou até mais de 95% ou até mais de 98% da massa do pó. Preferencialmente, um pó de acordo com a invenção é formado unicamente pela mistura de partículas refratárias e partículas de ligante ativado por calor.

[0066] Todas as partículas refratárias utilizadas de acordo com a técnica anterior podem ser consideradas, tanto pela fração de matriz quanto pelo granulado, contanto que o pó tenha uma composição química de acordo com a invenção.

[0067] Em uma modalidade preferencial, o material, preferencialmente na forma de pó, compreende: - mais de 85% de Al2O3, e/ou - menos de 15% de Cr2O3, e/ou - menos de 2% de MgO, e/ou - menos de 2% de Fe2O3, e/ou - menos de 5% de TiO2, e/ou - menos de 10% de ZrO2, e/ou - menos de 0,5% de P2O5, e/ou - menos de 0,5% de óxidos metálicos alcalinos K2O + Na2O.

[0068] Em uma modalidade, mais de 80%, mais de 90%, preferencialmente substancialmente 100% por número das partículas refratárias são substancialmente puras, ou seja, são formadas, cada uma, para mais de 80%, mais de 90%, mais de 95%, mais de 99% ou até mesmo substancialmente 100% de sua massa, do mesmo óxido refratário.

[0069] Preferencialmente, a fim de limitar o risco de poluição do banho de metal fundido, o teor de P2O5 e/ou de óxidos metálicos alcalinos K2O + Na2O é menos de 1%, preferencialmente menos de 0,5%. Preferencialmente, esses óxidos são impurezas.

[0070] O ligante ativado por calor deve ser escolhido para ser ativado a uma temperatura abaixo da temperatura operacional.

[0071] O ligante ativado por calor também deve ser escolhido de modo a ter um ponto de fusão abaixo daquele das partículas refratárias. Durante o tratamento térmico de consolidação, o ligante ativado por calor pode, assim, passar do estado sólido para um estado líquido viscoso, permitindo a adesão às partículas refratárias e a ligação entre ditas partículas.

[0072] Em uma modalidade, o pó compreende mais de 0,1% e/ou menos de 5%, preferencialmente menos de 3% ou até menos de 1% de ligante ativado por calor.

[0073] Preferencialmente, mais de 80%, mais de 90% ou até substancialmente 100% das partículas do ligante ativado por calor são na fração de matriz, como uma percentagem em massa com base na massa do ligante ativado por calor.

[0074] Em uma modalidade, o ligante ativado por calor possui um ponto de fusão superior a 5 °C, preferencialment e superior a 15 °C, preferencialmente superior a 20 °C ou até superior a 30 °C, superior a 50 °C, superior a 70 °C, superior a 80 °C, superior a 150 °C e/ou menos de 1500 °C, menos de 1300 °C ou menos de 1200 °C.

[0075] Preferencialmente, o ligante ativado por calor possui um ponto de fusão entre 150 °C e 1200 °C.

[0076] Preferencialmente, o ligante ativado por calor não é um metal.

[0077] O ligante ativado por calor é preferencialmente escolhido a partir do grupo formado por óxido de boro, ácido bórico, boratos, criolita, sais de fluoreto, compostos de silicato, compostos de fosfato, feldspatos, cloretos de magnésio, colemanita, argila, caulim, sílica cristalina, sílica amorfa, particularmente sílica pirogênica, resinas, sínters de cerâmica, e suas misturas. A resina pode ser escolhido particularmente a partir de resinas fenólicas, resinas de furano, resinas acrílicas, resinas de poliéster, resinas epóxi, resinas de silicone, resinas de siloxano, resinas alquídicas, resinas de polivinila, e suas misturas. Em uma determinada modalidade, a resina é escolhida a partir de produtos de particulado que podem ser transformados em um polímero durante o tratamento térmico de consolidação.

[0078] Preferencialmente, o ligante ativado por calor é escolhido a partir do grupo formado por boratos de sódio, boratos de potássio, boratos de cálcio, ácido bórico, óxido de boro, argila, sais de fluoreto e suas misturas. Preferencialmente, o ligante ativado por calor é escolhido a partir do grupo formado por ácido bórico, óxido de boro, argila, sais de fluoreto e suas misturas.

[0079] Preferencialmente, o ligante ativado por calor é inorgânico.

[0080] O pó pode particularmente compreender mais de 0,1% e/ou menos de 5%, preferencialmente menos de 3% ou até menos de 1% de ligante ativado por calor e particularmente de argila e/ou ácido bórico.

[0081] Em uma modalidade, o pó contém um agente para reduzir ou até eliminar poeiras durante a inserção do pó. Esse "agente antipó" pode ser escolhido a partir do grupo formado por óleos, particularmente óleos minerais, querosene, polímeros orgânicos e suas misturas. Preferencialmente, esse agente é querosene. Preferencialmente, a quantidade de agente antipó é entre 0,1% e 1%.

[0082] Em uma modalidade, o pó contém pelo menos um agente para reduzir a molhabilidade com metais fundidos do dito pó e/ou do produto consolidado obtido do dito pó. Preferencialmente, esse "agente antiumectante" é escolhido a partir do carboneto de silício, SiAlONs e nitretos. Preferencialmente, esse agente é escolhido a partir de carboneto de silício. Preferencialmente, o agente antiumectante é introduzido na forma de partículas inferiores ou iguais a 100 μm de tamanho. Preferencialmente, a quantidade de agente antiumectante é entre 5% e 15%, preferencialmente entre 5% e 10%.

[0083] Preferencialmente, o pó é formado, para mais de 95% ou até mais de 98% ou até substancialmente 100%, de partículas refratárias, de partículas de ligante ativado por calor, opcionalmente de partículas de agente antipó e opcionalmente de partículas de agente antiumectante, o restante possível para 100% sendo formado de impurezas, por exemplo, ferro originando de uma etapa de moagem.

[0084] Preferencialmente, o pó não contém qualquer ligante hidráulico ou ligante orgânico, com a exceção opcional de uma resina. Em uma modalidade, o pó não contém qualquer ligante hidráulico ou qualquer ligante orgânico. Em uma primeira modalidade, o pó não contém qualquer ligante hidráulico ou qualquer ligante orgânico, com a exceção opcional de uma resina. Em uma segunda modalidade, o pó não contém qualquer ligante hidráulico ou qualquer ligante orgânico.

[0085] As partículas refratárias são preferencialmente escolhidas de modo a serem capazes de ser consolidadas, preferencialmente sinterizadas, a uma temperatura de pelo menos 1000 °C na ausência de ligante ativado por calor.

• Especificidades dos granulados

[0086] O granulado, cujas partículas são referidas como "grãos", também pode compreender uma ou mais das seguintes características opcionais:

[0087] A quantidade de grãos superior a 300 μm de tamanho é preferencialmente superior a 30%, superior a 40% ou até superior a 50% e/ou inferior a 70%.

[0088] Mais preferencialmente, o granulado compreende ou até é formado a partir de, grãos refratários feitos de um material escolhido a partir do grupo formado por aluminas, magnésia, óxido de cromo, magnésias-cromitas, bauxita, zircônia, zircônia parcialmente estabilizada, zircônia estabilizada, alumina-zircônia, espinélio de magnésia-alumina, zirconita, cordierita, titanato de alumínio, materiais de óxido de alumina- zircônia-sílica-cromo (ou AZS-Cr), bauxita, zircônias reforçadas com alumina, e suas misturas.

[0089] Preferencialmente, ditos grãos refratários são feitos de um material escolhido a partir do grupo formado por corindo branco, alumina tabular, corindo marrom e corindo preto, preferencialmente a partir do grupo formado por corindo branco e alumina tabular.

[0090] O tamanho máximo dos grãos é inferior ou igual a 10 mm, preferencialmente inferior ou igual a 8 mm, preferencialmente inferior ou igual a 6 mm, ou até mesmo inferior ou igual a 4 mm.

[0091] O granulado compreende, preferencialmente, menos de 20%, menos de 10% ou até menos de 5% ou até mesmo substancialmente nenhuma partícula do dito ligante ativado por calor, referido como "grãos de ligante", como percentagens em massa com base no pó.

• Especificidades da fração de matriz

[0092] A fração de matriz, cujas partículas são referidas como "partículas finas", também pode compreender uma ou mais das seguintes características opcionais: - A quantidade de partículas finas de menos de 75 μm de tamanho é entre 10% e 35%, com base na massa do material - A fração de matriz contém partículas refratárias finas feitas de um material refratário escolhido a partir do grupo formado por alumina, magnésia, óxido de cromo, bauxita, zircônia, zircônia parcialmente estabilizada, zircônia estabilizada, mulita-zircônia, alumina-zircônia, espinélio de magnésia-alumina, zirconita, titanato de alumínio, materiais de óxido de alumina-zircônia-sílica-cromo (ou AZS-Cr), bauxita, zircônias reforçadas com alumina, e suas misturas. Preferencialmente, ditas partículas refratárias finas são feitas de um material refratário escolhido a partir do grupo formado por alumina, mulita, chamotas argilosas contendo entre 30% e 50% de alumina, preferencialmente entre 35% e 45% de alumina, bauxita e suas misturas. Mais preferencialmente, ditas partículas refratárias finas são feitas, cada uma, de alumina ou de cromo. Preferencialmente, as partículas refratárias finas mencionadas acima, juntas, representam mais de 80%, mais de 90%, ou até substancialmente 100% das partículas refratárias finas da fração de matriz. - Mais de 80% ou até mais de 90% ou até substancialmente 100% do ligante ativado por calor pertencem à fração de matriz, como uma percentagem com base na massa do ligante ativado por calor. - A quantidade de partículas finas de ligante ativado por calor é preferencialmente superior a 0,1% e/ou preferencialmente inferior a 5%, preferencialmente inferior a 3%, preferencialmente inferior a 1%, com base na massa do material.

Processo para a fabricação de um produto consolidado

[0093] A invenção também se relaciona a um processo para a fabricação de um produto consolidado de acordo com a invenção, compreendendo as seguintes etapas sucessivas: a) preparação de uma matéria-prima de partida utilizando um pó de acordo com a invenção; (1) a matéria-prima de partida compreendendo um pó de acordo com a invenção opcionalmente compreendendo um ligante ativado por calor, a fase líquida na dita matéria- prima de partida representando menos de 3%, preferencialmente menos de 2%, mais preferencialmente substancialmente 0% da massa da matéria-prima de partida; ou (2) a matéria-prima de partida sendo formada a partir de uma mistura compreendendo um pó de acordo com a invenção opcionalmente compreendendo um ligante ativado por calor e água e/ou um ligante temporário, como descrito abaixo; b) formação da dita matéria-prima de partida, especialmente por pressão, compressão ou vibração; c) consolidação do tratamento térmico da matéria-prima de partida formada a uma temperatura acima do ponto de fusão do ligante ativado por calor e abaixo do ponto de fusão das partículas refratárias.

[0094] Este processo pode ser realizado para a fabricação de um revestimento da parede lateral e/ou da base de um cadinho de forno de indução.

[0095] No caso (1), água ou até a fase líquida na dita matéria- prima de partida, preferencialmente representa menos de 2% da massa da matéria-prima de partida. Mais preferencialmente e particularmente para um revestimento de um forno de indução com um cadinho, a matéria-prima de partida não compreende qualquer água ou qualquer ligante temporário.

[0096] Na etapa b), a formação preferencialmente resulta da implementação de um processo convencional como descrito na introdução da presente descrição. Particularmente, um pó de acordo com a invenção é preferencialmente derramado entre um molde, por um lado, e a superfície definida pelas camadas de isolamento de calor e de isolamento elétrico na superfície do fundo, por outro lado.

[0097] Um aumento de temperatura permite, então, a ativação do ligante ativado por calor, ou seja, permite que as partículas do ligante ativado por calor derretam em uma forma viscosa e, assim, assegura a coesão das partículas refratárias.

[0098] Na etapa c), o tratamento térmico de consolidação é realizado preferencialmente a uma temperatura acima da temperatura operacional. A duração do estágio na temperatura máxima atingida durante o tratamento térmico de consolidação é preferencialmente superior a 30 minutos, preferencialmente superior a 1 hora, e/ou inferior a 10 horas, preferencialmente inferior a 3 horas.

[0099] O tratamento térmico de consolidação pode levar a sinterização das partículas refratárias.

[00100] O tratamento térmico leva à ativação do ligante ativado por calor quando ele está presente e/ou à sinterização, que geram(s) uma fase de ligante entre as partículas refratárias. Um produto "consolidado" é, assim, obtido. Tipicamente, a porosidade aberta de tal produto consolidado é entre 10% e 30%.

[00101] Se a temperatura de ativação não tiver sido atingida ao longo de toda a espessura da parede lateral e da base do cadinho, uma parte do cadinho, particularmente em proximidade ao indutor de forno, não pode ser consolidada.

[00102] Após a etapa do tratamento térmico de consolidação, o molde pode ser removido ou derretido. O forno está, então, pronto para servir para o derretimento do metal.

[00103] Este processo para a fabricação de um produto consolidado também pode ser realizado para a fabricação de blocos de unidade pré-fabricados ou pré-formados, especialmente destinados para servir como região consolidada ou para ser montados com outros blocos.

[00104] Em uma modalidade, tal bloco de unidade é um cadinho pré-formado.

[00105] Para a fabricação de blocos, é preferencial, de acordo com (2), adicionar ao pó um ligante temporário e/ou um ligante hidráulico e água. Uma mistura é, então, obtida, a qual pode ser derramada em um molde e que permite a produção, após a etapa b), de uma pré-forma que tem, à temperatura ambiente, resistência à "temperatura fria".

[00106] A invenção também se refere a tal mistura.

[00107] Preferencialmente, a quantidade de ligante temporário nessa mistura é superior a 0,5% e/ou inferior a 6%, e a quantidade de água é superior a 2% e/ou inferior a 6% ou até inferior a 5%, como percentagens em massa em relação à massa do pó antes da adição do ligante temporário e da água.

[00108] Os ligantes temporários utilizados convencionalmente na fabricação de blocos cerâmicos sinterizados podem ser utilizados, por exemplo, destrina, um lignosulfonato de cálcio, CMC ou um PEG.

Produto consolidado

[00109] Preferencialmente, em um produto consolidado de acordo com a invenção: - o teor de massa de Cr2O3 é inferior a 60% ou até mesmo inferior a 50% ou até mesmo inferior a 20% ou até mesmo inferior a 15%; e/ou - o teor de massa de Fe2O3 é inferior a 5%, inferior a 2%, inferior a 1% ou até mesmo inferior a 0,5%; e/ou - o teor de TiO2 é inferior a 10%, inferior a 5% e/ou - o teor de ZrO2 é inferior a 30%, inferior a 10%, inferior a 5% ou até mesmo inferior a 2%.

[00110] Vantajosamente, as variações dilatométricas são, desse modo, reduzidas.

[00111] As fases principais presentes (ou seja, as fases predominantes em volume) observadas são fases de corindo (alfa alumina) e fases de espinélio (MgAl2O4; MgCr2O4; FeCr2O4; FeAl2O4). Óxido de cromo é preferencialmente predominantemente presente na forma de uma solução sólida (Al,Cr)2O3.

[00112] Uma fase de titanato de alumínio pode estar presente. Uma fase de anatásio ou rutilo tem sido observada apenas em uma região na qual o material não tenha sido consolidado.

[00113] Um produto consolidado de acordo com a invenção preferencialmente compreende mais de 0,1% e/ou menos de 5%, menos de 3%, menos de 1%, de ligante ativado por calor e/ou de produto de transformação de dito ligante ativado por calor resultante de dito tratamento térmico de consolidação.

[00114] Um produto consolidado de acordo com a invenção preferencialmente compreende mais de 80%, mais de 85%, mais de 90% de óxidos.

[00115] A densidade de um produto consolidado de acordo com a invenção é preferencialmente superior a 3,0 g/cm3, e/ou inferior a 3,7g/cm3, preferencialmente inferior a 3,5 g/cm3.

[00116] A deformação térmica permanente, medida como nos exemplos abaixo, de um produto consolidado de acordo com a invenção é preferencialmente inferior a 3,0%, preferencialmente inferior a 2,5%, preferencialmente inferior a 2,0%, preferencialmente inferior a 1,5%.

[00117] A resistência à compressão a frio, medida como nos exemplos abaixo, de um produto consolidado, de acordo com a invenção é preferencialmente superior a 18 MPa, preferencialmente superior a 25 MPa, preferencialmente superior a 30 MPa, preferencialmente superior a 40 MPa, preferencialmente superior a 50 MPa.

Dispositivo de desfosforação

[00118] Preferencialmente, o dispositivo de acordo com a invenção é do tipo "cadinho" ou "sem núcleo", como descrito na introdução da presente descrição.

[00119] A razão do diâmetro superior do cadinho para a altura do metal fundido é preferencialmente superior a 0,4 ou até mesmo superior a 0,5 ou até mesmo superior a 0,6, de modo a maximizar a desfosforação.

[00120] Preferencialmente, a camada não consolidada tem a mesma composição química que a camada consolidada.

[00121] A espessura total do revestimento refratário é preferencialmente superior a 5 cm, ou até mesmo superior a 6 cm ou superior a 8 cm, e/ou inferior a 30 cm, ou até inferior a 25 cm.

[00122] A camada consolidada define a superfície do cadinho em contato com o metal fundido.

[00123] A espessura da camada consolidada é preferencialmente superior a 5 mm, ou até superior a 1 cm, ou até superior a 2 cm.

[00124] A espessura das demonstrações camada é preferencialmente inferior à metade do revestimento refratário.

[00125] A composição e/ou estrutura do revestimento refratário pode ser variável na direção vertical.

[00126] Preferencialmente, a parte inferior do revestimento refratário do cadinho, que se estende desde a base do cadinho a uma altura superior a um terço da altura do cadinho, ou até mesmo até a meia altura do cadinho, é feita de um material refratário de tipo DVC ou mistura de compactação, por exemplo, com base no espinélio de alumina- magnésio.

[00127] Preferencialmente, a parte intermediária do revestimento refratário do cadinho, que se estende desde a parte inferior até uma altura acima do nível da escória de desfosforação, e que está em contato com o metal fundido e/ou com a escória, é um produto consolidado de acordo com a invenção.

[00128] Preferencialmente, a parte superior do revestimento refratário do cadinho, que se estende desde a parte intermediária até para cima do cadinho, é feita de um material monolítico tal como concreto, DVC ou massa plástica. A consolidação deste material pode, vantajosamente, ser realizada a uma temperatura inferior àquela das outras zonas que estão em contato permanente com a escória e metal fundidos.

Processo para a fabricação do revestimento

[00129] A fabricação de um revestimento para o cadinho de um dispositivo de acordo com a invenção e, particularmente, de um forno de indução de desfosforação de acordo com a invenção, é convencional, como descrito no preâmbulo da presente descrição.

[00130] Preferencialmente, antes da introdução do metal não- ferroso, o dispositivo é aquecido a uma temperatura acima de 1450 °C, preferencialmente acima de 1500 °C, para assegurar a sinterização da região consolidada.

[00131] Preferencialmente, o revestimento refratário se estende de modo a definir uma superfície interna 28 do cadinho que é livre de juntas.

[00132] O metal ferroso fundido no cadinho pode ser um aço ou um ferro fundido. O ferro fundido pode ser obtido particularmente por redução direta ou a partir de minério de ferro pré-reduzido.

Exemplos

[00133] Os seguintes materiais de partida foram utilizados: - pó de corindo branco com um tamanho mediano de 1 mm, um tamanho mínimo de 75 μm e um tamanho máximo de 4 mm, com um teor de alumina superior a 99,6%, a densidade do material constituinte das partículas sendo igual a 3,95 g/cm3; - pó de corindo branco com um tamanho inferior a 200 μm e um tamanho mediano de 30 μm; - pó de alumina calcinado AC44B6, com um tamanho mediano de 6 μm aproximadamente e possuindo um teor de alumina superior a 99%, vendido por Alteo; - areia de quartzo fina com um tamanho mediano de 20 μm, vendido por Sibelco; - óxido de cromo pigmentar tipicamente contendo 98% em massa de Cr2O3, com um tamanho mediano D50 de 0,3 μm e uma densidade de grão de 5,0, vendido por Bayferrox; - Pó de magnésia calcinada (óxido de magnésio), contendo 97% em massa de MgO, o tamanho de partícula sendo entre 500 μm e 4 mm, vendido por MAF Magnesite; - Pó de magnésia calcinada, contendo 97% em massa de MgO, o tamanho de partícula sendo 200 μm, o tamanho mediano sendo 90 μm, vendido por MAF Magnesite.

[00134] Os diversos materiais de partida de particulado são introduzidos em um agitador e misturados a seco por 5 minutos.

[00135] Para exemplo 1, magnésia foi misturada com alumina calcinada e areia de quartzo em proporções adequadas para obter a composição química mineral apresentada na Tabela 1.

[00136] Exemplo 2 é obtido pela substituição de corindo branco por uma grande parte da magnésia e toda a sílica cristalina provida na forma de areia de quartzo fino utilizada na mistura de exemplo 1.

[00137] No exemplo 3, a menos que a mistura de exemplo 2, parte da alumina calcinada e da magnésia calcinada fina foi substituída com uma massa equivalente de óxido de cromo pigmentar.

[00138] No exemplo 4 de acordo com a invenção, o teor de óxido de cromo é multiplicado por mais de 2,5 em relação ao exemplo 3 pela substituição de parte da alumina calcinada.

[00139] No exemplo 5 de acordo com a invenção, ao contrário do exemplo 3, a magnésia foi totalmente substituída com óxido de cromo pigmentar.

[00140] Exemplo comparativo 6 tem um teor de óxido de cromo ainda maior. Isso foi alcançado pela mistura de uma fração de 0,2 para 2 mm obtida pela moagem por esmagamento de um produto refratário, Zirchrom 90®, com 18% de alumina, 5% de óxido de cromo pigmentar e 3% de areia de quartzo.

[00141] Após homogeneização dos pós minerais, 1% de pó de dextrina também é colocado em um agitador, essa percentagem sendo relativa à massa de dito pó. Após mistura por 5 minutos, 3% de água, como uma percentagem em relação à massa do pó inicial (assim excluindo o pó de dextrina) é adicionado, sem parar o agitador. Após a introdução de toda a água, a mistura continua por 5 minutos.

[00142] A adição de um ligante temporário, tal como dextrina e água, é necessária para a fabricação de pequenas amostras, mas não é necessária em aplicação industrial, particularmente para formar um revestimento de forno.

[00143] As misturas molhadas são, em seguida, derramadas em moldes adequados para a fabricação das seguintes partes: - um cilindro de 50 mm de diâmetro e 60 mm de comprimento perfurado no centro com um furo de 12 mm de diâmetro, destinado a medir a deformação térmica permanente, - três cilindros com as mesmas dimensões, sem um furo, para medir a resistência à compressão a frio, - um cilindro de 70 mm de diâmetro e 380 mm de comprimento, destinado ao ensaio de corrosão.

[00144] Para este fim, a mistura molhada derramada nos moldes passa por prensagem uniaxial, a uma pressão de 90 MPa. As pré-formas assim obtidas são removidas do molde e, em seguida, secas por 24 horas a 110 °C.

[00145] O cilindro destinado à medições de deformação térmica permanente não é tratado de maneira térmica.

[00146] Os outros cilindros são consolidados de acordo com o seguinte ciclo térmico: - aumento da temperatura, de 20 °C até 1600 °C a 15 0 °C/h; - estágio de 2 horas a 1600 °C; - diminuição a 150 °C/h até 20 °C.

Caracterização

[00147] A análise química é realizada por espectroscopia de fluorescência de raios X para os elementos cujo teor é superior a 0,1% em massa. Se o teor de um elemento é inferior a 0,1% em massa, é determinado por ICP (Plasma Indutivamente Acoplado), sobre um modelo Vista AX (vendido pela empresa Varian).

[00148] As medições da aparente densidade e da porosidade aberta após o tratamento térmico de consolidação são realizadas de acordo com o seguinte método: os cilindros mencionados acima são, em primeiro lugar, pesados secos para determinar sua massa seca Ms. Eles são, então, colocados em uma câmara sob vácuo por 30 minutos. A câmara é, então, preenchida com água, de modo que as barras sejam totalmente imersas. Após a imersão, o vácuo é mantido por 30 minutos. A pressão atmosférica é, em seguida, re-estabelecida na câmara e o sistema é deixado para descansar por mais 30 minutos. As amostras são, então, submetidas à pesagem hidrostática, rendendo uma massa Mi. Elas são, então, limpas com um pano úmido e a sua massa úmida Mh é medida.

[00149] A densidade aparente é dada pela razão p.Ms/(Mh-Mi), em g/cm3, com p sendo a densidade de água, tirada igual a 1 g/cm3.

[00150] A porosidade aberta é dada pela razão 100(Mh-Ms)/(Mh- Mi), em %.

[00151] Medição da deformação térmica permanente é realizada de acordo com a norma EN 993-10, por comparação das dimensões do cilindro entre o estado "bruto seco", ou seja, precedendo um tratamento térmico e o estado subsequente ao dito tratamento térmico a 1600 °C por 2 horas e devolver à temperatura ambiente.

[00152] As medições de resistência mecânica à compressão a frio são realizadas de acordo com a norma EN 993-5.

[00153] A resistência a corrosão é avaliada em um forno de indução de metal ferroso do laboratório de 250 kg. O cilindro, introduzido no forno, é colocado em rotação axial a uma velocidade linear de 10 cm/s (30 rpm), e, então, imerso por 20 minutos em um banho de metal ferroso fundido a uma temperatura de 1580 °C, a uma profund idade entre 10 e 15 cm abaixo da superfície do banho. A composição de massa inicial do metal ferroso fundido de metal é a seguinte: 0,2% de C; 0,3% de Si; 0,7% de Mn e 0,08% de P. A composição de massa inicial da escória de desfosforação é como a seguir: 58,8% de CaO, 10,6% de CaF2 e 30,3% de FeO.

Resultados

[00154] A tabela 1 abaixo resume as composições e os resultados obtidos.

N/A: não medido *: exemplo comparativo

[00155] Os produtos de tipo alumina-magnésia e aqueles de exemplos comparativos 1 a 3 mostram deformação térmica permanente excessivamente alta ou baixa resistência à corrosão. Os produtos com um alto teor de óxido de cromo, tal como exemplo 6, possuem a desvantagem de baixa resistência mecânica.

[00156] Os testes mostram que a deformação térmica permanente é muito menor para os exemplos de acordo com a invenção. O risco de fissuração da mesma é reduzido e o tempo de vida útil do revestimento aumentado. A espessura do revestimento também pode ser reduzida.

[00157] Os testes também mostram que a resistência à corrosão, para a aplicação pretendida, é melhor para os exemplos de acordo com a invenção.

[00158] Exemplo 5 é o exemplo que é preferencial entre todos. Como agora é claramente visto, a invenção provê um material que tem boa resistência à corrosão, alta resistência mecânica e deformação térmica permanente inferior a 5%, preferencialmente inferior a 3%.

[00159] Desnecessário dizer, a invenção não é limitada às modalidades providas a título de exemplos.

Claims

1. Dispositivo para a desfosforação de um metal ferroso fundido, o dito dispositivo caracterizado pelo fato de que compreende um revestimento refratário, do qual pelo menos uma região destinada a estar em contato com o dito metal ferroso fundido é formada a partir de um material com a seguinte composição química média, como percentagens em massa com base nos óxidos refratários e para um total de 100%: - mais de 50% de Al2O3, - mais de 4% e menos de 15% de Cr2O3, - menos de 20% de MgO, - menos de 5% de CaO, - menos de 3% de SiO2, - menos de 5% de Fe2O3, - menos de 30% de ZrO2, - menos de 10% de TiO2, os constituintes além de Al2O3, Cr2O3, MgO, CaO, SiO2, Fe2O3, ZrO2 e TiO2 constituem o restante para 100%, a soma dos óxidos Al2O3+Cr2O3+Fe2O3+ZrO2+TiO2 representando mais de 80% da dita composição química.

2. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende: - mais de 60% de Al2O3, e/ou - mais de 5% de Cr2O3, e/ou - menos de 15% de MgO, e/ou - menos de 2,5% de CaO, e/ou - menos de 2% de SiO2, e/ou - mais de 0,5% de TiO2, e/ou no qual a soma dos óxidos Al2O3+Cr2O3+Fe2O3+ZrO2+TiO2 representa mais de 90% da dita composição química.

3. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 2, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende: - mais de 70% de Al2O3, e/ou - mais de 7% de Cr2O3, e/ou - menos de 10% de MgO, e/ou - menos de 1% de CaO, e/ou - menos de 1% de SiO2, e/ou - mais de 1% de TiO2, e/ou no qual a soma dos óxidos Al2O3+Cr2O3+Fe2O3+ZrO2+TiO2 representa mais de 95% da dita composição química.

4. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende: - mais de 80% de Al2O3, e/ou - menos de 5% de MgO, e/ou - menos de 0,5% de CaO, e/ou - menos de 0,5% de SiO2, e/ou - menos de 5% de Fe2O3, e/ou - menos de 10% de TiO2, e/ou - menos de 30% de ZrO2, e/ou - menos de 1% de P2O5, e/ou - menos de 1% de óxidos metálicos alcalinos K2O + Na2O; e/ou no qual a soma dos óxidos Al2O3+Cr2O3+Fe2O3+ZrO2+TiO2 representa mais de 97% da dita composição química.

5. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende: - mais de 85% de Al2O3, e/ou - menos de 2% de MgO, e/ou - menos de 2% de Fe2O3, e/ou - menos de 5% de TiO2, e/ou - menos de 10% de ZrO2, e/ou - menos de 0,5% de P2O5, e/ou - menos de 0,5% de óxidos metálicos alcalinos K2O + Na2O.

6. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 5, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende: - menos de 1% de MgO, e/ou - menos de 1% de Fe2O3, e/ou - menos de 3% de TiO2, e/ou - menos de 5% de ZrO2.

7. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que está na forma de um pó, as partículas refratárias do dito pó representando como um todo mais de 70%, preferencialmente mais de 80%, mais de 90% da massa do dito pó.

8. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o granulado é formado a partir de grãos refratários feitos de um material escolhido a partir do grupo formado por aluminas, magnésia, óxido de cromo, magnésia-cromitas, bauxita, zircônia, zircônia parcialmente estabilizada, zircônia estabilizada, alumina-zircônia, espinélio de magnésia-alumina, zirconita, cordierita, titanato de alumínio, materiais de alumina-zircônia-sílica-óxido de cromo, bauxita, zircônias reforçadas com alumina e suas misturas.

9. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende um ligante ativado por calor escolhido a partir do grupo formado por óxido de boro, ácido bórico, boratos, criolita, sais de fluoreto, compostos de silicato, compostos de fosfato, feldspatos, cloretos de magnésio, colemanita, argila, caulim, sílica cristalina, sílica amorfa, particularmente sílica pirogênica, resinas fenólicas, especialmente resinas de furano, sínters de cerâmica e suas misturas.

10. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que não compreende qualquer ligante ativado por calor.

11. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que é formado, para mais de 95% como percentagem em massa, de óxidos refratários, opcionalmente de ligante ativado por calor, opcionalmente de agente antipó, opcionalmente de agente antiumectante escolhido a partir de carboneto de silício, SiAlONs e nitretos e impurezas.

12. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que não compreende qualquer ligante hidráulico ou qualquer ligante orgânico.

13. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que compreende: - entre 2% e 15% de um agente antiumectante escolhido a partir de carboneto de silício, SiAlONs, nitretos e/ou - entre 0,1% e 1% de um agente antipó escolhido a partir do grupo formado por óleos, particularmente óleos minerais, querosene, polímeros orgânicos e suas misturas.

14. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, o dito material caracterizado pelo fato de que está na forma de um produto consolidado ou um pó.

15. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento compreende uma camada feita do dito material, em forma consolidada, em contato com o metal ferroso fundido e/ou com uma escória de desfosforação e/ou na forma de pó.

16. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento é livre de juntas.

17. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é escolhido a partir do grupo formado por uma panela de tratamento e um forno de desfosforação, preferencialmente um forno intermitente.

18. Dispositivo de desfosforação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é formado por um forno de indução.

19. Processo para a fabricação de um revestimento de um dispositivo, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 ou 11, o dito processo caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas sucessivas: a) preparação de uma matéria-prima de partida, (1) a matéria-prima de partida compreendendo um pó com uma composição em conformidade com aquela do dito material do dito dispositivo e compreendendo um ligante ativado por calor, a fase líquida na dita matéria-prima de partida representando menos de 3% da massa da matéria-prima de partida; ou (2) a matéria-prima de partida sendo formada a partir de uma mistura compreendendo um pó com uma composição em conformidade com aquela do dito material do dito dispositivo e compreendendo um ligante ativado por calor, por um lado, e - um ligante temporário em uma quantidade superior a 0,5% e inferior a 6%, e/ou - água em uma quantidade superior a 2% e inferior a 6%, por outro lado, como percentagens em massa em relação à massa do pó antes da adição do ligante temporário e da água, b) formação da dita matéria-prima de partida por pressão, compressão ou vibração; c) consolidação do tratamento térmico da matéria-prima de partida formada a uma temperatura acima do ponto de fusão do ligante ativado por calor.