BR112018076352B1 - DRY PARTICULATE REFRACTORY COMPOSITION, ITS USE, SINTERIZING AGENT, AND REFRACTORY FURNACE COATING - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um agente de sinterização para composições refratárias particuladas secas e a composições refratárias particuladas secas. O uso de composições refratárias particuladas secas também faz parte da presente invenção.The present invention relates to a sintering agent for dry particulate refractory compositions and dry particulate refractory compositions. The use of dry particulate refractory compositions also forms part of the present invention.
Description
[0001] A presente invenção se refere ao campo técnico de materi ais refratários. Em particular, a presente invenção se refere a um agente de sinterização para composição refratária particulada seca, com o referido agente resultando da combinação de pelo menos um composto mineral contendo feldspato e pelo menos um fosfato apresentando uma perda de ignição (a 900°C) inferior a 20%.[0001] The present invention refers to the technical field of refractory materials. In particular, the present invention relates to a sintering agent for dry particulate refractory composition, with said agent resulting from the combination of at least one mineral compound containing feldspar and at least one phosphate having a loss of ignition (at 900°C). less than 20%.
[0002] A invenção também se refere a composições refratárias particuladas secas contendo partículas (ou agregados) refratárias(os) e o referido agente de sinterização. Essas composições são, em particular, usadas para a fabricação de revestimento de fornos, por exemplo fornos de indução / cadinhos, para a fusão de metais em particular.[0002] The invention also relates to dry particulate refractory compositions containing refractory particles (or aggregates) and said sintering agent. These compositions are, in particular, used for the manufacture of furnace linings, for example induction furnaces/crucibles, for the melting of metals in particular.
[0003] Por último, a invenção se refere a produtos consolidados obtidos a partir de uma composição refratária particular seca de acordo com a invenção e ao processo para fabricar tais produtos.[0003] Lastly, the invention relates to consolidated products obtained from a particular dry refractory composition according to the invention and to the process for manufacturing such products.
[0004] As composições refratárias particuladas secas, também re feridas como misturas secas ou misturas secas adensadas por vibração (dry vibrating mixes - DVM), geralmente consistem de partículas refratárias (também chamadas de agregados) e um agente de sinteri- zação. Os agregados, consistindo de um ou mais minerais, geralmente representam a parte mais importante do produto em quantidade. O agente de sinterização constitui o meio essencial para garantir a coesão de todos os constituintes nos produtos refratários. O agente de sinterização é também referido como um agente ativado por calor. Embora presente em composições refratárias em um conteúdo relati- vamente pobre em comparação com a quantidade de agregados, o agente de sinterização tem um efeito substancial sobre as propriedades e desempenho final da carga refratária (refractory filling).[0004] Dry particulate refractory compositions, also referred to as dry mixes or dry vibrating mixes (DVM), generally consist of refractory particles (also called aggregates) and a sintering agent. Aggregates, consisting of one or more minerals, generally represent the most important part of the product in quantity. The sintering agent constitutes the essential means to guarantee the cohesion of all constituents in refractory products. The sintering agent is also referred to as a heat-activated agent. Although present in refractory compositions in a relatively poor content compared to the amount of aggregates, the sintering agent has a substantial effect on the properties and final performance of the refractory filling.
[0005] Em particular, o documento WO 2014/184145 (Calderys France) descreve composições refratárias particuladas de DVM formando uma espécie mineral específica chamada magnésio do tipo es- pinélio e óxido de alumínio.[0005] In particular, document WO 2014/184145 (Calderys France) describes particulate refractory compositions of DVM forming a specific mineral species called spinel-type magnesium and aluminum oxide.
[0006] Essas composições são implementadas "secas", nomea damente, sem adição de água ou ligante líquido, ou com uma quantidade muito reduzida de água ou ligante líquido (por exemplo, menos de 3%). A formação de um pó de mistura seca resulta tradicionalmente da compactação à temperatura ambiente, com a consolidação resultando do subsequente processamento térmico de sinterização. A temperatura de processamento de consolidação térmica, também referida como temperatura de sinterização, fica geralmente entre a temperatura de fusão do agente de sinterização e a das partículas refratárias. No entanto, a sinterização pode, em certos casos, ocorrer a uma temperatura inferior à temperatura de fusão do agente de sinterização e dos agregados - por exemplo, na formação de uma mistura eutética. Durante o processo de consolidação térmica, o agente de sinterização geralmente muda do estado sólido para um estado líquido viscoso, permitindo que os grãos se aglutinem.[0006] These compositions are implemented "dry", namely, without adding water or liquid binder, or with a very small amount of water or liquid binder (for example, less than 3%). The formation of a dry mix powder traditionally results from compaction at room temperature, with consolidation resulting from subsequent thermal sintering processing. The thermal consolidation processing temperature, also referred to as sintering temperature, is generally between the melting temperature of the sintering agent and that of the refractory particles. However, sintering can, in certain cases, occur at a temperature lower than the melting temperature of the sintering agent and aggregates - for example, in the formation of a eutectic mixture. During the thermal consolidation process, the sintering agent generally changes from a solid state to a viscous liquid state, allowing the grains to coalesce.
[0007] Diversos documentos descrevem o uso do agente de sinte- rização para composições particuladas de misturas vibratórias secas. Em particular, o uso de compostos contendo boro como agente de sin- terização para composições refratárias é bem conhecido. Em particular, o documento US 4 426 457 descreve pós refratários que consistem em 40 a 70% em peso % de Al2O3, 29 a 59% % de SiO2, 0,3 a 2% em peso de agente de sinterização, em particular ácido bórico (H3BO3) ou óxido de boro (B2O3). O uso de compostos contendo boro como agen- te de sinterização é, de fato, muito difundido com formuladores de composições refratárias particuladas.[0007] Several documents describe the use of sintering agent for particulate compositions of dry vibrating mixtures. In particular, the use of boron-containing compounds as a sintering agent for refractory compositions is well known. In particular, US 4,426,457 describes refractory powders consisting of 40 to 70 wt.% Al2O3, 29 to 59 wt.% SiO2, 0.3 to 2 wt.% sintering agent, in particular boric acid. (H3BO3) or boron oxide (B2O3). The use of boron-containing compounds as sintering agents is, in fact, very widespread among formulators of particulate refractory compositions.
[0008] Certos compostos que contêm boro foram recentemente submetidos a uma regulamentação que os classifica na Europa como cancerígenos, mutagênicos e reprotóxicos (Carcinogenic, Mutagenic and Reprotoxic - CMR) (Regulamento EC n.° 1272/2008 do Parlamento e Conselho Europeu (European Parliament and Council)), de 16 de dezembro de 2008, que se refere à classificação, rotulagem e embalagem de substâncias e misturas). Esses compostos também foram recentemente colocados na lista de candidatos classificados como "extremamente preocupantes" de acordo com os regulamentos REACH [Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (Registro, Avaliação, Autorização e Restrição de Substâncias Químicas)], o que pode levar a obrigações legais particularmente onerosas para companhias industriais que as manipulam. Mais precisamente, envolvem os seguintes compostos: ácido bórico (CAS 10043-35-3, 11113-50-1), trióxido de boro (CAS 1303-86-2), tetraborato dissódico anidro (CAS 1330-43-412179- 04-3, 1303-96-4), heptóxido de tetrabo- ro e dissódio hidratado (CAS 12267-73-1) e outras formas hidratadas destas substâncias.[0008] Certain boron-containing compounds have recently been subject to regulation classifying them in Europe as carcinogenic, mutagenic and reprotoxic (Carcinogenic, Mutagenic and Reprotoxic - CMR) (EC Regulation No. 1272/2008 of the European Parliament and Council (European Parliament and Council)), of 16 December 2008, which refers to the classification, labeling and packaging of substances and mixtures). These compounds were also recently placed on the list of candidates classified as "extremely concerning" under the REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) regulations, which could lead to to particularly onerous legal obligations for industrial companies that handle them. More precisely, they involve the following compounds: boric acid (CAS 10043-35-3, 11113-50-1), boron trioxide (CAS 1303-86-2), anhydrous disodium tetraborate (CAS 1330-43-412179-04- 3, 1303-96-4), hydrated disodium tetraboron heptoxide (CAS 12267-73-1) and other hydrated forms of these substances.
[0009] Um objetivo da presente invenção é oferecer um agente de sinterização para composição refratária particulada que não inclua compostos contendo boro e que, apesar disso, possa manter as propriedades e o desempenho final dos materiais refratários.[0009] An objective of the present invention is to offer a sintering agent for particulate refractory composition that does not include boron-containing compounds and that, despite this, can maintain the properties and final performance of refractory materials.
[0010] Embora não descreva o problema da classificação como CMR de compostos contendo boro, o documento WO 00/01639 (FOS- ECO) propõe evitar o uso de um aditivo contendo boro e descreve composições refratárias secas ativadas por calor que incluem um li- gante orgânico de endurecimento por calor com uma base de resina de formaldeído ou resina epóxi.[0010] Although it does not describe the problem of CMR classification of boron-containing compounds, document WO 00/01639 (FOS-ECO) proposes to avoid the use of a boron-containing additive and describes heat-activated dry refractory compositions that include a boron-containing additive. Heat-hardening organic gant with a formaldehyde resin or epoxy resin base.
[0011] No entanto, o uso dessas resinas, de resinas orgânicas de endurecimento por calor ou de resinas termoplásticas em geral, não é adequado. De fato, tais resinas só permitem ligação em temperaturas inferiores às temperaturas de sinterização (na faixa de temperatura de 100°C a 400°C) e não garantem a coesão da mistura particulada na faixa de temperatura, geralmente superior a 1000°C. Além disso, o uso dessas resinas, uma vez completamente pirolisadas, promove porosidade dentro da mistura particulada que é particularmente prejudicial ao desempenho do material refratário.[0011] However, the use of these resins, heat-hardening organic resins or thermoplastic resins in general, is not suitable. In fact, such resins only allow bonding at temperatures lower than sintering temperatures (in the temperature range of 100°C to 400°C) and do not guarantee the cohesion of the particulate mixture in the temperature range, generally higher than 1000°C. Furthermore, the use of these resins, once completely pyrolyzed, promotes porosity within the particulate mixture which is particularly detrimental to the performance of the refractory material.
[0012] Um objetivo da presente invenção é, portanto, oferecer uma alternativa ao uso de compostos contendo boro como agentes de sin- terização para composições refratárias particuladas secas. Essas composições refratárias secas, usadas para revestir fornos para fusão de metais, devem, em particular, apresentar uma resistência eficaz à infiltração pelo metal fundido e à infiltração por escória líquida (misturas de óxidos metálicos).[0012] An objective of the present invention is, therefore, to offer an alternative to the use of boron-containing compounds as sintering agents for dry particulate refractory compositions. These dry refractory compositions, used to line furnaces for melting metals, must, in particular, present effective resistance to infiltration by molten metal and infiltration by liquid slag (mixtures of metal oxides).
[0013] A presente invenção se refere a um agente de sinterização para composição refratária particulada seca contendo pelo menos 70% em peso de agregados refratários, o referido agente de sinterização incluindo:[0013] The present invention relates to a sintering agent for dry particulate refractory composition containing at least 70% by weight of refractory aggregates, said sintering agent including:
[0014] - 1% a 99% em peso % de pelo menos um composto fosfa to com perda por ignição (a 900°C) inferior a 20%,[0014] - 1% to 99% by weight % of at least one phosphate compound with loss on ignition (at 900°C) of less than 20%,
[0015] - 1% a 99% em peso % de pelo menos um mineral conten do feldspato.[0015] - 1% to 99% by weight % of at least one mineral containing feldspar.
[0016] Este agente de sinterização pode também incluir silicato alcalino.[0016] This sintering agent may also include alkaline silicate.
[0017] De acordo com um aspecto da presente invenção, o referi do agente de sinterização não inclui ácido bórico, trióxido de boro, te- traborato dissódico anidro, heptóxido de tetraboro e dissódio hidratado, ou quaisquer outras formas hidratadas destas substâncias.[0017] According to one aspect of the present invention, the sintering agent referred to does not include boric acid, boron trioxide, anhydrous disodium tetraborate, tetraboron heptoxide and hydrated disodium, or any other hydrated forms of these substances.
[0018] A invenção também se refere a uma composição refratária particulada seca contendo:[0018] The invention also relates to a dry particulate refractory composition containing:
[0019] - pelo menos 70 % em peso de agregados refratários,[0019] - at least 70% by weight of refractory aggregates,
[0020] - pelo menos 0,5 peso % de agente de sinterização de acordo com a invenção.[0020] - at least 0.5 weight % of sintering agent according to the invention.
[0021] A invenção também se refere a uma composição refratária particulada seca contendo:[0021] The invention also relates to a dry particulate refractory composition containing:
[0022] - pelo menos 70 % em peso de agregados refratários,[0022] - at least 70% by weight of refractory aggregates,
[0023] - pelo menos 0,5 % em peso de agente de sinterização de acordo com a invenção.[0023] - at least 0.5% by weight of sintering agent according to the invention.
[0024] De acordo com um aspecto da invenção, os agregados re fratários são óxido de alumínio, sílica, sílica-alumina ou uma mistura destes.[0024] According to one aspect of the invention, the refractory aggregates are aluminum oxide, silica, silica-alumina or a mixture thereof.
[0025] A invenção se refere também à utilização da composição refratária particulada seca de acordo com a invenção para carga refratária, em particular revestimento refratário para fornos de indução.[0025] The invention also relates to the use of the dry particulate refractory composition according to the invention for refractory filler, in particular refractory lining for induction furnaces.
[0026] A invenção se refere também ao revestimento refratário de fornos de indução susceptíveis de serem obtidos a partir da composição refratária particulada seca de acordo com a invenção, ou de acordo com o uso acima mencionado.[0026] The invention also relates to the refractory lining of induction furnaces capable of being obtained from the dry particulate refractory composition according to the invention, or according to the aforementioned use.
[0027] A presente invenção se refere a um agente de sinterização para composição refratária particulada seca contendo pelo menos 70% em peso de agregados refratários, o referido agente de sinterização incluindo:[0027] The present invention relates to a sintering agent for dry particulate refractory composition containing at least 70% by weight of refractory aggregates, said sintering agent including:
[0028] - 1 a 99 % em peso de pelo menos um composto fosfato com perda por ignição (a 900°C) inferior a 20%,[0028] - 1 to 99% by weight of at least one phosphate compound with loss on ignition (at 900°C) of less than 20%,
[0029] - 1 a 99 % em peso de pelo menos um mineral contendo feldspato.[0029] - 1 to 99% by weight of at least one feldspar-containing mineral.
[0030] No que diz respeito à presente invenção, o agente de sinte- rização é particularmente adequado para uma composição refratária particulada seca contendo pelo menos 70% em peso. % de agregados refratários, por exemplo pelo menos 80% em peso, pelo menos 90% em peso ou pelo menos 95% em peso de agregados refratários. Estas percentagens são expressas em comparação com o peso total da composição refratária seca.[0030] With regard to the present invention, the sintering agent is particularly suitable for a dry particulate refractory composition containing at least 70% by weight. % refractory aggregates, for example at least 80% by weight, at least 90% by weight or at least 95% by weight refractory aggregates. These percentages are expressed in comparison with the total weight of the dry refractory composition.
[0031] Este agente de sinterização consiste em pelo menos dois componentes, a saber, um componente orgânico contendo pelo menos um grupo fosfato, e um componente mineral contendo feldspato. As percentagens respectivas destes dois componentes mínimos são expressos em comparação com o peso total do agente de sinterização.[0031] This sintering agent consists of at least two components, namely, an organic component containing at least one phosphate group, and a mineral component containing feldspar. The respective percentages of these two minimum components are expressed in comparison with the total weight of the sintering agent.
[0032] "Composto de fosfato com perda na ignição (a 900°C) infe rior a 20%" significa um composto que é de natureza química que inclui pelo menos um grupo fosfato e apresenta uma perda na ignição (ou "perda de massa no aquecimento") a 900°C, inferior a 20%.[0032] "Phosphate compound with a loss on ignition (at 900°C) of less than 20%" means a compound that is chemical in nature that includes at least one phosphate group and presents a loss on ignition (or "loss of mass in heating") at 900°C, less than 20%.
[0033] A perda por ignição é determinada ao ar ou em atmosfera oxidante, por calcinação da amostra a uma temperatura de 900°C ± 25°C. A perda por ignição, portanto, representa uma diferença na massa, ou mais precisamente, a massa antes da calcinação m0 menos a massa após a calcinação m1.[0033] Ignition loss is determined in air or in an oxidizing atmosphere, by calcining the sample at a temperature of 900°C ± 25°C. Ignition loss therefore represents a difference in mass, or more precisely, the mass before calcination m0 minus the mass after calcination m1.
[0034] Isso às vezes é expresso como uma porcentagem, como se segue: perda na ignição (%) = 100 x (m0 - mi) / mo.[0034] This is sometimes expressed as a percentage, as follows: ignition loss (%) = 100 x (m0 - mi) / mo.
[0035] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o agente de sinterização inclui pelo menos um composto fosfato com uma perda na ignição (a 900°C) inferior a 18%, por exemplo a 15% em peso.[0035] According to one embodiment of the present invention, the sintering agent includes at least one phosphate compound with a loss on ignition (at 900°C) of less than 18%, for example 15% by weight.
[0036] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o referido composto fosfato é um fosfato alcalino e em particular inclui pelo menos um dos seguintes compostos químicos (NaPO3)n, KH2PO4, K2HPO4, K3PO4 ou uma mistura destes compostos.[0036] According to another embodiment of the present invention, said phosphate compound is an alkaline phosphate and in particular includes at least one of the following chemical compounds (NaPO3)n, KH2PO4, K2HPO4, K3PO4 or a mixture of these compounds.
[0037] O agente de sinterização de acordo com a presente inven ção também usa um mineral contendo feldspato.[0037] The sintering agent according to the present invention also uses a feldspar-containing mineral.
[0038] O termo "mineral contendo feldspato" também significa "fel dspato" ou "feldspatoide".[0038] The term "feldspar-containing mineral" also means "feldspar" or "feldspathoid".
[0039] Feldspato é um mineral com uma base dupla de silicato, alumínio, potássio, sódio ou cálcio.[0039] Feldspar is a mineral with a double base of silicate, aluminum, potassium, sodium or calcium.
[0040] O feldspato faz parte do grupo dos tectossilicatos. Existem numerosos feldspatos, dos quais os principais são ortoclase, albita e anortita. Em particular, "feldspato" neste contexto significa minerais como plagioclases (por exemplo albita, oligoclase, andesina, labradori- ta, bonite [sic] (bitownita?) e anortita), ortoclases e outros feldspatos de potássio contendo sanidina, microlina e anortoclase, petalitas, feldspatos contendo bário. como hialofano e celsiana e outros minerais semelhantes que são encontrados em granitos, dioritos, granodioritos, leptinitas, albititas, areia feldspática e outros materiais similares.[0040] Feldspar is part of the tectosilicate group. There are numerous feldspars, the main ones being orthoclase, albite and anorthite. In particular, "feldspar" in this context means minerals such as plagioclases (e.g. albite, oligoclase, andesine, labradorite, bonite [sic] (bitownite?) and anorthite), orthoclases and other potassium feldspars containing sanidine, microlin and anorthoclase, petalites, barium-containing feldspars. such as hyalophane and celsian and other similar minerals that are found in granites, diorites, granodiorites, leptinites, albitites, feldspathic sand and other similar materials.
[0041] "Mineral contendo feldspato" também significa "feldspatoi- de". Os feldspatoides são um grupo de minerais que se assemelham a feldspatos, mas que possuem uma estrutura diferente e tipicamente um nível muito menor de sílica. Pode ser feita referência, em particular, a minerais como noseana, analcima, cancrinita, leucita, nefelina (por exemplo, sienito nefelínico), sodalita (por exemplo, hauína) e plagioclases, ortoclases, petalitas, hialofanos e outros materiais similares como a lazurita produzidos em granitos, dioritos, granodioritos, leptini- tas, albititas, areia feldspática e outros materiais similares.[0041] "Feldspar-containing mineral" also means "feldspar". Feldspathoids are a group of minerals that resemble feldspars but have a different structure and typically a much lower level of silica. Reference may be made, in particular, to minerals such as noseana, analcime, cancrinite, leucite, nepheline (e.g. nepheline syenite), sodalite (e.g. hauine) and plagioclases, orthoclases, petalites, hyalophanes and other similar materials such as lazurite produced in granites, diorites, granodiorites, leptinites, albitites, feldspathic sand and other similar materials.
[0042] Em certas modalidades, o referido mineral contendo fel dspato inclui ou consiste principalmente em feldspato. Em alguns métodos de modalidades da invenção, o referido mineral contendo feldspato compreende ou consiste principalmente em um mineral fel- dspatoide. Em algumas modalidades, o referido mineral contendo feldspato compreende ou consiste principalmente de uma mistura de feldspato e um mineral feldspatoide. Em uma modalidade, o feldspato contendo um material de carga é um mineral albítico, isto é, um material de alimentação contendo albita, por exemplo, um mineral albítico turco, por exemplo, um depósito de albita na cidade de Milas na região de Mugla da Turquia. Em algumas modalidades, o feldspato contendo o material de alimentação é um depósito de albita contendo albita, um ou mais minerais contendo Fe e um ou mais minerais portadores de Ti, por exemplo, um depósito de albita contendo albita, biotita, rutilo e / ou esfeno, e um ou mais quartzo, muscovita e apatita, por exemplo, um depósito contendo albita, biotita, rutilo, quartzo, muscovita, esfeno e apatita.[0042] In certain embodiments, said feldspar-containing mineral includes or consists primarily of feldspar. In some methods of embodiments of the invention, said feldspar-containing mineral comprises or consists primarily of a feldspar mineral. In some embodiments, said feldspar-containing mineral comprises or consists primarily of a mixture of feldspar and a feldspathoid mineral. In one embodiment, the feldspar containing a filler material is an albite mineral, that is, an albite-containing feed material, for example, a Turkish albitic mineral, for example, an albite deposit in the city of Milas in the Mugla region of Turkey. In some embodiments, the feldspar containing feed material is an albite deposit containing albite, one or more Fe-bearing minerals, and one or more Ti-bearing minerals, e.g., an albite deposit containing albite, biotite, rutile, and/or sphene, and one or more quartz, muscovite and apatite, for example, a deposit containing albite, biotite, rutile, quartz, muscovite, sphene and apatite.
[0043] Os inventores perceberam que uma combinação dos dois elementos, ou seja, um composto de fosfato com perda na ignição (a 900°C) inferior a 20% e um mineral contendo feldspato, oferecia uma alternativa ao uso de compostos contendo boro como agente de sinte- rização para composição refratária particulada seca. Estas composições refratárias particuladas secas, usadas para revestir fornos utilizados para a fusão de metais, apresentam resistência eficaz à infiltração por metal fundido, como mostrado nos exemplos fornecidos abaixo.[0043] The inventors realized that a combination of the two elements, i.e. a phosphate compound with a loss on ignition (at 900°C) of less than 20% and a feldspar-containing mineral, offered an alternative to the use of boron-containing compounds such as sintering agent for dry particulate refractory composition. These dry particulate refractory compositions, used to line furnaces used for melting metals, exhibit effective resistance to infiltration by molten metal, as shown in the examples provided below.
[0044] O agente de sinterização de acordo com a invenção é tal que permite o início da fase de sinterização a baixa temperatura, por exemplo, cerca de 700°C.[0044] The sintering agent according to the invention is such that it allows the sintering phase to begin at low temperature, for example, about 700°C.
[0045] Além disso, o agente de sinterização de acordo com a in venção apresenta a vantagem de incluir uma mistura de diferentes agentes apresentando assim uma temperatura de sinterização ao longo de uma ampla faixa de temperatura, por exemplo entre 500°C e 950°C no caso de um sistema de agregados do tipo sílica como agente de sinterização. Isto constitui uma vantagem comparada particular- mente com o uso de compostos contendo um átomo de boro cuja temperatura de sinterização é fixa e definida pela temperatura eutética do sistema SiO2B2O3. Isto tem a vantagem de promover um bom equilíbrio entre a camada sinterizada projetada para ficar em contato com o metal a ser fundido e a camada pulverulenta / esfarelada na parte de trás do produto refratário. A presença da camada sinterizada tem a vantagem de levar à impermeabilidade do metal a ser fundido na zona de contato (aumento da espessura da sinterização). Além disso, a presença de uma camada pulverulenta / esfarelada impede qualquer perfuração do metal a ser fundido e, como resultado, preserva a instalação tal como está. A presença de uma camada pulverulenta permite também a participação na flexibilidade do revestimento refratário, nomeadamente a capacidade de resistir sem rachar a qualquer deformação geométrica no decurso da utilização, o que preserva a durabilida-de da instalação. Além disso, existe a vantagem adicional de que a superfície que deverá ficar em contato com o metal a ser fundido tem uma resistência mecânica eficaz, preservando a estrutura de quaisquer choques ao carregar o forno. O uso do agente de sinterização de acordo com a invenção, que consiste em uma combinação de um agente de sinterização com uma composição química contendo pelo menos um grupo fosfato com um agente de sinterização mineral contendo feldspato proporciona todas as vantagens referidas acima na consolidação do material refratário. e, assim, garante a sustentabilida- de do material refratário ao longo do tempo.[0045] Furthermore, the sintering agent according to the invention has the advantage of including a mixture of different agents thus presenting a sintering temperature over a wide temperature range, for example between 500°C and 950° C in the case of a silica-type aggregate system as sintering agent. This constitutes an advantage compared particularly with the use of compounds containing a boron atom whose sintering temperature is fixed and defined by the eutectic temperature of the SiO2B2O3 system. This has the advantage of promoting a good balance between the sintered layer designed to be in contact with the metal to be cast and the powdery/crumbled layer on the back of the refractory product. The presence of the sintered layer has the advantage of making the metal to be melted in the contact zone impermeable (increased sinter thickness). Furthermore, the presence of a powdery/crumbly layer prevents any perforation of the metal to be cast and, as a result, preserves the installation as is. The presence of a powdery layer also allows for the flexibility of the refractory lining, namely the ability to resist any geometric deformation during use without cracking, which preserves the durability of the installation. Furthermore, there is the additional advantage that the surface that must be in contact with the metal to be melted has effective mechanical resistance, preserving the structure from any shocks when loading the furnace. The use of the sintering agent according to the invention, which consists of a combination of a sintering agent with a chemical composition containing at least one phosphate group with a mineral sintering agent containing feldspar provides all the advantages mentioned above in the consolidation of the material refractory. and, thus, guarantees the sustainability of the refractory material over time.
[0046] De acordo com uma modalidade da invenção, o agente de sinterização compreende:[0046] According to one embodiment of the invention, the sintering agent comprises:
[0047] - 10% a 50% em peso de pelo menos um composto fosfato com perda na ignição (a 900°C) inferior a 20%, por exemplo de 12 a 40% em peso ou de 15 a 30% em peso[0047] - 10% to 50% by weight of at least one phosphate compound with loss on ignition (at 900°C) of less than 20%, for example 12 to 40% by weight or 15 to 30% by weight
[0048] - 50% a 90% em peso % de pelo menos um mineral con- tendo feldspato, por exemplo de 60 a 88% em peso ou 70 a 85% em peso.[0048] - 50% to 90% by weight % of at least one mineral containing feldspar, for example from 60 to 88% by weight or 70 to 85% by weight.
[0049] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o agente de sinterização compreende também entre 1 e 50% em peso de pelo menos um silicato alcalino, por exemplo de 2 a 40% em peso ou de 3 a 30% em peso %.[0049] According to another embodiment of the present invention, the sintering agent also comprises between 1 and 50% by weight of at least one alkaline silicate, for example from 2 to 40% by weight or from 3 to 30% by weight. .
[0050] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o silicato alcalino é escolhido no grupo que consiste em silicato de sódio, silicato de potássio, silicato de lítio e uma mistura destes compostos.[0050] According to an embodiment of the present invention, the alkali silicate is chosen from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate and a mixture of these compounds.
[0051] De acordo com outra modalidade, o agente de sinterização de acordo com a invenção compreende ou consiste principalmente de:[0051] According to another embodiment, the sintering agent according to the invention comprises or consists mainly of:
[0052] - 1 a 98 em peso de pelo menos um composto fosfato com perda na ignição (a 900°C) inferior a 20%, por exemplo de 10 a 48% em peso.[0052] - 1 to 98 by weight of at least one phosphate compound with a loss on ignition (at 900°C) of less than 20%, for example 10 to 48% by weight.
[0053] - 1 a 98 em peso % de pelo menos um mineral contendo feldspato, por exemplo de 50 a 88% em peso e[0053] - 1 to 98 wt% of at least one feldspar-containing mineral, for example from 50 to 88 wt% and
[0054] - 1 a 50% em peso de pelo menos um silicato alcalino, por exemplo de 2 a 40% em peso.[0054] - 1 to 50% by weight of at least one alkaline silicate, for example from 2 to 40% by weight.
[0055] De acordo com outra modalidade da presente invenção, o agente de sinterização não inclui qualquer composto contendo um átomo de boro. Em particular, de acordo com esta modalidade, o agente de sinterização não inclui ácido bórico, trióxido de boro, tetra- borato dissódico anidro, nem heptóxido de tetraboro e dissódio hidratado, ou quaisquer outras formas hidratadas destas substâncias.[0055] According to another embodiment of the present invention, the sintering agent does not include any compound containing a boron atom. In particular, according to this embodiment, the sintering agent does not include boric acid, boron trioxide, anhydrous disodium tetraborate, nor hydrated disodium tetraboron heptoxide, or any other hydrated forms of these substances.
[0056] Uma vantagem da presente invenção é oferecer um agente de sinterização para composição refratária particulada que não inclui compostos contendo boro de acordo com os regulamentos REACH e que, apesar disso, permite que as propriedades e o desempenho final dos materiais refratários sejam mantidos .[0056] An advantage of the present invention is to offer a sintering agent for particulate refractory composition that does not include boron-containing compounds in accordance with REACH regulations and that, despite this, allows the properties and final performance of refractory materials to be maintained.
[0057] A presente invenção se refere a uma composição refratária particulada seca. Esta composição é em particular uma mistura seca ou mistura vibratória seca. Essas composições são usadas como revestimentos refratários em várias aplicações industriais, como colheres de fundição para moldagem e / ou recebimento de metais. Essas composições são comummente instaladas dentro de bolsas metalúrgicas (metallurgic pockets), depois compactadas mecanicamente, por exemplo, utilizando uma ferramenta vibratória mecânica. A composição compactada é então suficientemente estável para formar um revestimento intermediário, algumas vezes chamado de revestimento verde ou revestimento após compactação, que é então sinterizado durante o uso da panela de fundição, por exemplo, pela introdução de aço ou ferro fundido a uma alta temperatura da ordem de 1.500°C ou mais. A sinterização do revestimento refratário pode, portanto, ocorrer durante a operação de colocar a panela de fundição em serviço.[0057] The present invention relates to a dry particulate refractory composition. This composition is in particular a dry mix or dry vibrating mix. These compositions are used as refractory linings in various industrial applications, such as casting spoons for molding and/or receiving metals. These compositions are commonly installed inside metallurgical pockets, then mechanically compacted, for example, using a mechanical vibrating tool. The compacted composition is then sufficiently stable to form an intermediate coating, sometimes called a green coating or after compaction coating, which is then sintered during use of the casting ladle, for example by introducing steel or cast iron at a high temperature. of the order of 1,500°C or more. Sintering of the refractory lining may therefore occur during the operation of placing the casting ladle into service.
[0058] Estas composições são denominadas composições refratá rias particuladas secas. Neste contexto, a palavra "seco" deve ser entendida como apresentando um nível de umidade menor que 1 % em peso, por exemplo, inferior a 0,5% em peso, que para a composição refratária particulada seca, sem a adição do agente de sinterização, é determinado por perda por ignição após secagem a 110°C.[0058] These compositions are called dry particulate refractory compositions. In this context, the word "dry" should be understood as having a moisture level of less than 1% by weight, for example, less than 0.5% by weight, that for the dry particulate refractory composition, without the addition of the sintering, is determined by ignition loss after drying at 110°C.
[0059] A presente invenção se refere a uma composição refratária de partículas secas consistindo em:[0059] The present invention relates to a refractory composition of dry particles consisting of:
[0060] - pelo menos 70 % em peso de agregados refratários, por exemplo pelo menos 80% em peso, pelo menos 90% em peso ou pelo menos 95% em peso.[0060] - at least 70% by weight of refractory aggregates, for example at least 80% by weight, at least 90% by weight or at least 95% by weight.
[0061] - pelo menos 0,5 % em peso de agente de sinterização de acordo com a presente invenção, por exemplo pelo menos 1% em peso ou pelo menos 1,5 % em peso[0061] - at least 0.5% by weight of sintering agent according to the present invention, for example at least 1% by weight or at least 1.5% by weight
[0062] com as percentagens em peso sendo calculadas em com- paração com o peso total da composição refratária seca.[0062] with the weight percentages being calculated in comparison to the total weight of the dry refractory composition.
[0063] A composição refratária particulada seca contém pelo me nos 70% em peso de agregados refratários (também referidos como partículas refratárias), com base no peso seco total da composição refratária seca. O termo "agregados refratários" significa qualquer material mineral além do agente de sinterização, independentemente de seu tamanho. Em relação à presente invenção, o termo "agregado" também significa partículas finas, em particular de um tamanho inferior a 100 mícrons (em alguns casos considerado como sendo uma parte do molde). Em um método de realização, a composição refratária par- ticulada seca contém 70% em peso a 99,5% em peso, por exemplo, 75%. % a 99% % ou 80% em peso % a 98 peso % de agregado. Por exemplo, a composição refratária particulada seca contém cerca de 75% em peso, cerca de 80% em peso, cerca de 85% em peso ou cerca de 90% em peso de agregado.[0063] The dry particulate refractory composition contains at least 70% by weight of refractory aggregates (also referred to as refractory particles), based on the total dry weight of the dry refractory composition. The term "refractory aggregates" means any mineral material other than the sintering agent, regardless of its size. In connection with the present invention, the term "aggregate" also means fine particles, in particular of a size less than 100 microns (in some cases considered to be a part of the mold). In one method of embodiment, the dry particulate refractory composition contains 70% by weight to 99.5% by weight, for example, 75%. % to 99% % or 80 wt % to 98 wt % aggregate. For example, the dry particulate refractory composition contains about 75% by weight, about 80% by weight, about 85% by weight, or about 90% by weight aggregate.
[0064] As composições refratárias particuladas secas, uma vez colocadas no receptáculo e compactadas, devem apresentar um alto grau de compactação. Isto significa que a distribuição granulométrica das partículas refratárias deve ser otimizada para ter uma boa relação entre partículas grandes, finas e ultrafinas, evitando ao mesmo tempo qualquer compactação lenta ou ineficaz ao longo do tempo.[0064] Dry particulate refractory compositions, once placed in the receptacle and compacted, must present a high degree of compaction. This means that the particle size distribution of refractory particles must be optimized to have a good ratio between large, fine and ultrafine particles, whilst avoiding any slow or ineffective compaction over time.
[0065] É preferível que os agregados refratários sejam alumina, sílica, sílica-alumina ou uma mistura dos mesmos. Quando são do tipo alumina (por exemplo, alumina tabular, alumina calcinada, corindo branco ou marrom, bauxita, alumina reativa, alumina semirreativa), os agregados refratários contêm 52% em peso a 99% em peso de Al2O3, por exemplo, 60% em peso a 99% em peso ou 70% em peso a 99% em peso. Quando são do tipo sílica, os agregados refratários contêm um mínimo de 90% em peso de SiO2, por exemplo um mínimo de 95% em peso de SiO2 ou um mínimo de 96% em peso ou 97% em peso. Quando são sílica-alumina (por exemplo, chamota, mulita, cianita, andaluzita), os agregados refratários contêm de 5 a 70% em peso de Al2O3, por exemplo, 10 a 60% em peso, e contêm 40 a 75% em peso de SiO2.[0065] It is preferable that the refractory aggregates are alumina, silica, silica-alumina or a mixture thereof. When they are of the alumina type (e.g. tabular alumina, calcined alumina, white or brown corundum, bauxite, reactive alumina, semi-reactive alumina), the refractory aggregates contain 52% by weight to 99% by weight Al2O3, e.g. 60% by weight to 99% by weight or 70% by weight to 99% by weight. When they are of the silica type, the refractory aggregates contain a minimum of 90% by weight SiO2, for example a minimum of 95% by weight SiO2 or a minimum of 96% by weight or 97% by weight. When they are silica-alumina (e.g. chamotte, mullite, kyanite, andalusite), the refractory aggregates contain 5 to 70% by weight of Al2O3, e.g. 10 to 60% by weight, and contain 40 to 75% by weight of SiO2.
[0066] De acordo com uma modalidade da presente invenção, a composição refratária particulada seca inclui agregados refratários escolhidos no grupo que consiste de zircônia, zircão, magnesita, olivina, óxido de cromo ou minério de cromo, espinélio, carbeto de silício quar- tzito, quartzo, sílica vítrea, corindo marrom, corindo branco, alumina tabular, alumina calcinada, alumina reativa ou semirreativa, bauxita, sinterizado ou eletro-fundido, e chamota calcinada com uma taxa de alumina entre 30 e 75% em massa , andaluzita, cianita, silimanita ou uma mistura destes agregados.[0066] According to one embodiment of the present invention, the dry particulate refractory composition includes refractory aggregates chosen from the group consisting of zirconia, zircon, magnesite, olivine, chromium oxide or chromium ore, spinel, silicon carbide, quartzite , quartz, vitreous silica, brown corundum, white corundum, tabular alumina, calcined alumina, reactive or semi-reactive alumina, bauxite, sintered or electro-fused, and calcined chamotte with an alumina content between 30 and 75% by mass, andalusite, kyanite , sillimanite or a mixture of these aggregates.
[0067] De acordo com uma modalidade preferida, a composição refratária particulada seca inclui agregados refratários de quartzo, quartzito, sílica vítrea ou uma mistura dos mesmos. O quartzo distingue-se do quartzito pelo tamanho dos cristalitos elementares, resultante do método geológico de formação. A sílica vítrea é obtida pela fusão de quartzo ou quartzito.[0067] According to a preferred embodiment, the dry particulate refractory composition includes refractory aggregates of quartz, quartzite, vitreous silica or a mixture thereof. Quartz is distinguished from quartzite by the size of the elementary crystallites, resulting from the geological method of formation. Vitreous silica is obtained by fusing quartz or quartzite.
[0068] A escolha dos agregados é geralmente baseada em uma combinação de características técnicas, incluindo composição mineral, composição química, densidade, distribuição granulométrica e forma.[0068] The choice of aggregates is generally based on a combination of technical characteristics, including mineral composition, chemical composition, density, particle size distribution and shape.
[0069] Agregados refratários podem conter, consistem principal mente de ou consistem de partículas cuja distribuição granulométrica é de tamanho entre 0,5 μm a 45 mm ou 0,5 μm a 40 mm, determinada pela quantidade de material conservado em uma peneira de tamanho adequado e expressa como uma percentagem da massa seca total inicial do material.[0069] Refractory aggregates may contain, consist mainly of or consist of particles whose particle size distribution is between 0.5 μm to 45 mm or 0.5 μm to 40 mm, determined by the amount of material preserved in a sieve of size appropriate and expressed as a percentage of the initial total dry mass of the material.
[0070] Em algumas modalidades, o agregado contém, consiste principalmente de ou consiste de:[0070] In some embodiments, the aggregate contains, consists primarily of, or consists of:
[0071] partículas de até cerca de 10 mm,[0071] particles up to about 10 mm,
[0072] partículas de até cerca de 6 mm,[0072] particles up to about 6 mm,
[0073] partículas de até cerca de 4 mm,[0073] particles up to about 4 mm,
[0074] partículas de até cerca de 2 mm, até cerca de 1 mm de ta manho.[0074] particles up to about 2 mm, up to about 1 mm in size.
[0075] Em outra modalidade, o agregado contém, consiste princi palmente de ou consiste de[0075] In another embodiment, the aggregate contains, consists mainly of or consists of
[0076] 100% de partículas até cerca de 10 mm,[0076] 100% particles up to about 10 mm,
[0077] 80% de partículas até cerca de 6 mm,[0077] 80% of particles up to about 6 mm,
[0078] 75% de partículas até cerca de 4 mm,[0078] 75% of particles up to about 4 mm,
[0079] 60% de partículas até cerca de 1 mm de tamanho.[0079] 60% of particles up to about 1 mm in size.
[0080] Em outra modalidade, o agregado contém, consiste princi palmente de ou consiste de:[0080] In another embodiment, the aggregate contains, consists mainly of or consists of:
[0081] 100% de partículas até cerca de 10 mm,[0081] 100% particles up to about 10 mm,
[0082] 80% de partículas até cerca de 6 mm,[0082] 80% of particles up to about 6 mm,
[0083] 60% de partículas até cerca de 4 mm,[0083] 60% of particles up to about 4 mm,
[0084] 40% de partículas até cerca de 1 mm de tamanho.[0084] 40% of particles up to about 1 mm in size.
[0085] Ainda em outra modalidade, o agregado contém, consiste principalmente de ou consiste de:[0085] In yet another embodiment, the aggregate contains, consists mainly of or consists of:
[0086] 100% de partículas até cerca de 6 mm,[0086] 100% particles up to about 6 mm,
[0087] 95% de partículas até cerca de 4 mm,[0087] 95% of particles up to about 4 mm,
[0088] 65% de partículas até cerca de 1 mm de tamanho.[0088] 65% of particles up to about 1 mm in size.
[0089] As partículas agregadas podem ter várias formas, em parti cular esferoide ou angular. A forma dos agregados tem um efeito sobre o empilhamento granular e, portanto, na densidade vibratória seca do produto aplicado.[0089] The aggregated particles can have various shapes, in particular spheroidal or angular. The shape of the aggregates has an effect on the granular stacking and therefore on the dry vibratory density of the applied product.
[0090] De acordo com uma modalidade, a distribuição granulomé- trica das partículas, isto é, a proporção de cada faixa de tamanho do produto da mistura seca aplicada, é igual a pelo menos 78%, preferivelmente 80% a 82%, da densidade teórica da mistura agregada inicial com 100% de compactação (porosidade interparticulada zero). O ter mo "densidade vibratória" é conhecido pelos profissionais e eles sabem como medir esse parâmetro. Como indicação, é medida colocando-se uma mistura seca em um molde cilíndrico rígido apresentando um volume interno de 1 dm3, depois determinando a massa do material seco após compactação sob uma pressão de 4 kPa, por vibração em uma mesa vibratória a uma amplitude de 0,8 mm, uma frequência de 50 Hz e por um período de 90 segundos.[0090] According to one embodiment, the particle size distribution, that is, the proportion of each size range of the applied dry mixture product, is equal to at least 78%, preferably 80% to 82%, of the theoretical density of the initial aggregate mixture with 100% compaction (zero interparticulate porosity). The term "vibrational density" is known to professionals and they know how to measure this parameter. As an indication, it is measured by placing a dry mixture in a rigid cylindrical mold with an internal volume of 1 dm3, then determining the mass of the dry material after compaction under a pressure of 4 kPa, by vibration on a vibrating table at an amplitude of 0.8 mm, a frequency of 50 Hz and for a period of 90 seconds.
[0091] A composição refratária particulada seca de acordo com a presente invenção contém pelo menos 0,5% em peso. % de agente de sinterização de acordo com a invenção, com base no peso seco total da composição refratária seca. Em uma modalidade, a composição refratária particulada seca contém pelo menos 1% em peso. ou pelo menos 1,5 % em peso de agente de sinterização. Por exemplo, a composição refratária particulada seca de acordo com a presente invenção contém 1% em peso a 30% em peso, por exemplo, 1,5% em peso a 25% em peso ou 2 % em peso a 20% em peso de agente de sinterização. Por exemplo, a composição refratária particulada seca contém cerca de 1% em peso, cerca de 1,5% em peso, cerca de 2% em peso ou cerca de 5% em peso de agente de sinterização.[0091] The dry particulate refractory composition according to the present invention contains at least 0.5% by weight. % of sintering agent according to the invention, based on the total dry weight of the dry refractory composition. In one embodiment, the dry particulate refractory composition contains at least 1% by weight. or at least 1.5% by weight of sintering agent. For example, the dry particulate refractory composition according to the present invention contains 1 wt% to 30 wt%, for example, 1.5 wt% to 25 wt% or 2 wt% to 20 wt% of sintering agent. For example, the dry particulate refractory composition contains about 1 wt%, about 1.5 wt%, about 2 wt% or about 5 wt% sintering agent.
[0092] A composição refratária seca pode também incluir um ou mais aditivos, em particular um ou mais dos seguintes aditivos: agente antipoeira, agente lubrificante antiumidade e / ou agente de ligação temporário.[0092] The dry refractory composition may also include one or more additives, in particular one or more of the following additives: anti-dust agent, anti-moisture lubricating agent and/or temporary binding agent.
[0093] De acordo com uma modalidade, a composição refratária seca de acordo com a invenção inclui:[0093] According to one embodiment, the dry refractory composition according to the invention includes:
[0094] - 0,1 % em peso a 1,5 % em peso de agente antipoeira e / ou[0094] - 0.1% by weight to 1.5% by weight of anti-dust agent and/or
[0095] - 0,1 % em peso a 1,5 % em peso de agente lubrificante e / ou[0095] - 0.1% by weight to 1.5% by weight of lubricating agent and/or
[0096] - 0,1 % em peso a 5 peso %, por exemplo, 0,1 a 3% em pe so ou 0,1 a 1,5 % em peso de agente antiumidade e / ou[0096] - 0.1% by weight to 5% by weight, for example, 0.1 to 3% by weight or 0.1 to 1.5% by weight of anti-humidity agent and/or
[0097] - 0,1% em peso a 5% em peso de ligante temporário.[0097] - 0.1% by weight to 5% by weight of temporary binder.
[0098] A composição refratária seca pode conter um ou mais agentes antipoeira. Estes podem em particular incluir os seguintes compostos: óleo combustível, hidrocarbonetos, óleo mineral, por exemplo óleo de colza.[0098] The dry refractory composition may contain one or more anti-dust agents. These may in particular include the following compounds: fuel oil, hydrocarbons, mineral oil, for example rapeseed oil.
[0099] - A composição refratária seca pode conter um ou mais agentes lubrificantes. Estes incluem em particular, os seguintes: estea- ratos metálicos, como estearato de alumínio, estearato de magnésio, estearato de cálcio e estearato de zinco, negro de lâmpada, grafite ou uma mistura destes compostos.[0099] - The dry refractory composition may contain one or more lubricating agents. These include in particular the following: metallic stearates, such as aluminum stearate, magnesium stearate, calcium stearate and zinc stearate, lamp black, graphite or a mixture of these compounds.
[00100] A composição refratária seca pode conter um ou mais agentes antiumidade. Estes podem incluir, em particular, os seguintes compostos: silício, sulfato de bário, fluoreto de cálcio, negro de lâmpada, grafite, coque ou uma mistura destes compostos.[00100] The dry refractory composition may contain one or more anti-moisture agents. These may include, in particular, the following compounds: silicon, barium sulfate, calcium fluoride, lamp black, graphite, coke or a mixture of these compounds.
[00101] A composição refratária seca pode conter um agente ligan- te temporário, visando assegurar a coesão da mistura particulada após aquecimento a uma temperatura entre 120°C e 500°C. O ligante temporário pode ser obtido com aquecimento, por exemplo, por meio de resinas de endurecimento pelo calor. Alternativamente, esta ligação temporária pode ser obtida após aquecimento à temperatura de fusão do agente ligante, seguida de resfriamento por meio de resinas termoplásticas, por exemplo. A ligação temporária, isto é, a coesão da mistura particulada a temperaturas inferiores à temperatura inicial de sin- terização, pode ser útil para garantir a resistência mecânica do revestimento refratário antes do desenvolvimento de resistências mecânicas resultantes da sinterização. As propriedades mecânicas desenvolvidas pelo agente ligante temporário podem ser vantajosas na retirada (withdrawal) da faixa de trabalho da instalação ou no carregamento de metais líquidos ou sólidos, para evitar danos ao revestimento refratário que ainda não foi sinterizado.[00101] The dry refractory composition may contain a temporary binding agent, aiming to ensure the cohesion of the particulate mixture after heating to a temperature between 120°C and 500°C. The temporary binder can be obtained by heating, for example by means of heat-hardening resins. Alternatively, this temporary bond can be obtained after heating to the melting temperature of the binding agent, followed by cooling using thermoplastic resins, for example. Temporary bonding, that is, the cohesion of the particulate mixture at temperatures lower than the initial sintering temperature, can be useful to guarantee the mechanical strength of the refractory lining before the development of mechanical strengths resulting from sintering. The mechanical properties developed by the temporary binding agent can be advantageous when withdrawing (withdrawal) from the installation's working range or when loading liquid or solid metals, to avoid damage to the refractory lining that has not yet been sintered.
[00102] A composição refratária particulada seca de acordo com a invenção é caracterizada por uma instalação e aplicação que facilita o fluxo.[00102] The dry particulate refractory composition according to the invention is characterized by an installation and application that facilitates flow.
[00103] A composição refratária seca de acordo com a invenção é preparada por uma mistura de matérias-primas por um período de tempo de vários minutos.[00103] The dry refractory composition according to the invention is prepared by mixing raw materials for a period of time of several minutes.
[00104] A presente invenção também se refere ao uso da composição refratária particulada seca de acordo com a invenção para formar um revestimento refratário (ou cobertura refratária) por aplicação em um receptáculo. A palavra "receptáculo" significa um forno de indução, por exemplo, um forno estilo cadinho, um forno de cimento, um forno para desenvolvimento e fundição de alumínio ou suas ligas, um forno para conversão ou fundição de aço e ferro fundido, ligas ferrosas e não ferrosas, um forno de indução ou um forno de canal.[00104] The present invention also relates to the use of the dry particulate refractory composition according to the invention to form a refractory coating (or refractory coating) by application to a receptacle. The word "receptacle" means an induction furnace, for example, a crucible-style furnace, a cement furnace, a furnace for developing and smelting aluminum or its alloys, a furnace for converting or smelting steel and cast iron, ferrous alloys and non-ferrous, an induction furnace or a channel furnace.
[00105] De acordo com um método de realização da presente invenção, a composição refratária particulada seca de acordo com a invenção é utilizada para revestimentos refratários, em particular o revestimento refratário de fornos de indução de cadinho, dos indutores de fornos de espera (holding furnaces) e dos tanques de fornos de espera ou fornos de fundição encontrados na indústria de fundição de metais ferrosos e não ferrosos.[00105] According to a method of carrying out the present invention, the dry particulate refractory composition according to the invention is used for refractory linings, in particular the refractory lining of crucible induction furnaces, holding furnace inductors furnaces) and holding furnace tanks or smelting furnaces found in the ferrous and non-ferrous metal smelting industry.
[00106] Essas composições refratárias secas, usadas para revestir fornos utilizados para fundir metais, devem em particular apresentar uma resistência eficaz à infiltração e ao desgaste pelo metal fundido. Devem também permitir uma camada de segurança grossa e quebradiça na face fria do forno.[00106] These dry refractory compositions, used to coat furnaces used to smelt metals, must in particular present effective resistance to infiltration and wear by molten metal. They must also provide a thick and brittle safety layer on the cold face of the oven.
[00107] De acordo com outro aspecto, a invenção se refere a um revestimento refratário que pode ser obtido a partir da composição refratária particulada seca da invenção, ou de acordo com o uso acima mencionado.[00107] According to another aspect, the invention relates to a refractory coating that can be obtained from the dry particulate refractory composition of the invention, or according to the aforementioned use.
[00108] A presente invenção também se refere a produtos consolidados obtidos a partir de uma composição refratária particulada seca de acordo com a invenção e dos processos usados para fabricar tais produtos.[00108] The present invention also relates to consolidated products obtained from a dry particulate refractory composition according to the invention and the processes used to manufacture such products.
[00109] Mais precisamente, o processo para fabricar um produto sinterizado de acordo com a invenção inclui as seguintes etapas:[00109] More precisely, the process for manufacturing a sintered product according to the invention includes the following steps:
[00110] a) preparação de uma composição refratária particulada seca de acordo com a invenção;[00110] a) preparation of a dry particulate refractory composition according to the invention;
[00111] b) moldagem da referida composição refratária de partículas secas, em particular através de prensagem, empacotamento ou vibração;[00111] b) molding said refractory composition of dry particles, in particular through pressing, packaging or vibration;
[00112] c) consolidação do tratamento térmico por sinterização.[00112] c) consolidation of heat treatment by sintering.
[00113] Este processo pode ser usado para fabricar a parede lateral e a parte inferior de um forno de indução de cadinho. A parede lateral e o fundo desse cadinho constituem a cobertura ou revestimento do forno.[00113] This process can be used to manufacture the side wall and bottom of a crucible induction furnace. The side wall and bottom of this crucible constitute the cover or lining of the furnace.
[00114] De acordo com uma modalidade, o uso do agente de sinte- rização de acordo com a invenção melhora a resistência ao choque térmico e, como resultado, melhora a vida útil do produto refratário.[00114] According to one embodiment, the use of the sintering agent according to the invention improves the resistance to thermal shock and, as a result, improves the useful life of the refractory product.
[00115] De acordo com uma modalidade preferida, a composição refratária particulada seca de acordo com a invenção é compactada por vibração. A compactação pode ser realizada de acordo com o progresso da transferência da composição para o receptáculo a ser revestido. Um aumento na temperatura permite então que o agente de sinte- rização seja ativado, isto é, permite que as partículas do agente de sin- terização se fundam ou reajam com as partículas refratárias para assegurar a coesão das partículas refratárias.[00115] According to a preferred embodiment, the dry particulate refractory composition according to the invention is compacted by vibration. Compaction can be carried out according to the progress of transferring the composition to the receptacle to be coated. An increase in temperature then allows the sintering agent to be activated, that is, it allows the sintering agent particles to fuse or react with the refractory particles to ensure the cohesion of the refractory particles.
[00116] Na etapa c), o tratamento térmico de consolidação, ou sin- terização, é preferencialmente realizado a uma temperatura maior que a temperatura em uso.[00116] In step c), the consolidation heat treatment, or sintering, is preferably carried out at a temperature higher than the temperature in use.
[00117] As composições refratárias particuladas secas de acordo com a presente invenção e fora da invenção foram preparadas como descrito abaixo.[00117] The dry particulate refractory compositions according to the present invention and outside the invention were prepared as described below.
[00118] As seguintes matérias-primas foram usadas para todos os exemplos: Tabela 1[00118] The following raw materials were used for all examples: Table 1
[00119] Os seguintes compostos foram utilizados:[00119] The following compounds were used:
[00120] - Feldspato anortita (Sibelco);[00120] - Anorthite feldspar (Sibelco);
[00121] - FFB393® (Budenheim): ortofosfato de di-hidrogênio e po tássio (principalmente fosfato de potássio);[00121] - FFB393® (Budenheim): dihydrogen and potassium orthophosphate (mainly potassium phosphate);
[00122] - Budit8® (Budenheim): ácido polifosfórico, citrato de sódio (principalmente fosfato de sódio);[00122] - Budit8® (Budenheim): polyphosphoric acid, sodium citrate (mainly sodium phosphate);
[00123] - FFB252® (Budenheim): ácido fosfórico, citrato trissódico, dodeca-hidrato;[00123] - FFB252® (Budenheim): phosphoric acid, trisodium citrate, dodecahydrate;
[00124] - FFB493® (Budenheim): ortofosfato de di-hidrogênio e só dio;[00124] - FFB493® (Budenheim): dihydrogen and sodium orthophosphate;
[00125] - Portil A® (Care Chemicals): silicato de sódio (Na2SiO3);[00125] - Portil A® (Care Chemicals): sodium silicate (Na2SiO3);
[00126] - FERRO Frit TF 9015 SE e Frit TF 90 5158 M de composi ção e perda por ignição de acordo com a Tabela 2. Tabela 2[00126] - IRON Frit TF 9015 SE and Frit TF 90 5158 M composition and ignition loss according to Table 2. Table 2
[00127] Perda por ignição de exemplos de compostos fosfato: Tabela 3[00127] Loss on ignition of examples of phosphate compounds: Table 3
[00128] A resistência à infiltração e desgaste e a espessura da camada de segurança friável na superfície posterior da cobertura refratária são avaliadas realizando um teste de corrosão em um forno de indução de cadinho de acordo com o método descrito abaixo.[00128] The infiltration and wear resistance and the thickness of the friable safety layer on the back surface of the refractory covering are evaluated by carrying out a corrosion test in a crucible induction furnace according to the method described below.
[00129] As várias matérias-primas e o agente de sinterização são introduzidos em um misturador e misturadas a seco durante 5 minutos a uma velocidade de 44 rotações por minuto.[00129] The various raw materials and the sintering agent are introduced into a mixer and dry mixed for 5 minutes at a speed of 44 rotations per minute.
[00130] As misturas secas são então vertidas em moldes adequados para fabricar as aduelas de uma altura de cerca de 20 cm. Em seguida, um estágio de compactação é realizado por um período de 1 minuto e 30 segundos em um banco vibratório (vibratory bench) (amplitude de 0,5 mm). As aduelas preparadas são utilizadas como peças de teste para a cobertura refratária do forno de indução de cadinho.[00130] The dry mixtures are then poured into suitable molds to manufacture staves of a height of about 20 cm. Then, a compaction stage is carried out for a period of 1 minute and 30 seconds on a vibratory bench (amplitude 0.5 mm). The prepared staves are used as test pieces for the refractory cover of the crucible induction furnace.
[00131] Uma vez instalados, os materiais passam por um estágio de filtragem de acordo com o ciclo de aquecimento definido abaixo; o fornecimento das calorias necessárias para a sinterização da cobertu- ra refratária é realizada utilizando o ferro líquido a alta temperatura presente no cadinho, como se segue:[00131] Once installed, the materials go through a filtration stage according to the heating cycle defined below; The supply of the necessary calories for the sintering of the refractory coating is carried out using the high temperature liquid iron present in the crucible, as follows:
[00132] - Aumento da temperatura até 1 550°C em três horas;[00132] - Temperature increase up to 1,550°C in three hours;
[00133] - Nível de temperatura a 1 550°C por três horas;[00133] - Temperature level at 1,550°C for three hours;
[00134] - Drenagem e redução de temperatura.[00134] - Drainage and temperature reduction.
[00135] O estágio de sinterização é seguido por pelo menos três fundições sucessivas de uma mistura de escória de ferro de acordo com o mesmo ciclo térmico definido acima. As aduelas das várias composições são, então, desmontadas e cortadas para obter duas seções iguais.[00135] The sintering stage is followed by at least three successive castings of an iron slag mixture according to the same thermal cycle defined above. The staves of the various compositions are then dismantled and cut to obtain two equal sections.
[00136] Usando as aduelas previamente cortadas, a resistência à corrosão e a espessura da camada de segurança friável na face fria do forno são avaliadas analisando as imagens comparativas das formulações.[00136] Using the previously cut staves, the corrosion resistance and the thickness of the friable safety layer on the cold face of the furnace are evaluated by analyzing the comparative images of the formulations.
[00137] Dois tipos de parâmetros são levados em consideração na avaliação da resistência à corrosão: desgaste e infiltração. Os resultados são classificados de acordo com uma escala que varia entre uma pequena quantidade de desgaste e/ou uma pequena quantidade de infiltração até muito desgaste e/ou muita infiltração.[00137] Two types of parameters are taken into consideration when evaluating corrosion resistance: wear and infiltration. The results are classified according to a scale ranging from a small amount of wear and/or a small amount of infiltration to a lot of wear and/or a lot of infiltration.
[00138] A camada de segurança friável na face fria do forno é levada em consideração para avaliar o desempenho do material refratário. Esta camada friável é necessária para interromper infiltrações de metal líquido e facilitar a desmontagem do forno. É classificada de acordo com os três critérios a seguir: inexistente, fina ou grossa.[00138] The friable safety layer on the cold face of the furnace is taken into account to evaluate the performance of the refractory material. This friable layer is necessary to stop liquid metal infiltrations and facilitate disassembly of the furnace. It is classified according to the following three criteria: non-existent, thin or thick.
[00139] Os resultados relativos aos testes comparativos de corrosão realizados usando várias composições são apresentados nas tabelas abaixo.[00139] The results relating to comparative corrosion tests carried out using various compositions are presented in the tables below.
[00140] Os exemplos das composições refratárias particuladas secas incluem dois constituintes essenciais, nomeadamente agregados e um agente de sinterização, cujas respectivas quantidades são expressas como uma percentagem ponderada. Assim, por exemplo, o Exemplo A1 consiste em 97,5% de agregados de quartzo e quartzito (Tabela 1) e 2,5% de agente de sinterização cuja natureza e quantidade também são dadas (Tabela 4). Tabela 4: Exemplos A1 e A2 são de acordo com a invenção. Exemplos Comp A1 e Comp A2 são fora da invenção. Os testes apresentados nesta tabela são realizados no mesmo teste.[00140] Examples of dry particulate refractory compositions include two essential constituents, namely aggregates and a sintering agent, the respective amounts of which are expressed as a weighted percentage. Thus, for example, Example A1 consists of 97.5% quartz and quartzite aggregates (Table 1) and 2.5% sintering agent whose nature and quantity are also given (Table 4). Table 4: Examples A1 and A2 are in accordance with the invention. Examples Comp A1 and Comp A2 are outside the invention. The tests presented in this table are performed in the same test.
[00141] ++ : muito boa resistência à infiltração e desgaste[00141] ++: very good resistance to infiltration and wear
[00142] - : resistência deficiente à infiltração e desgaste[00142] - : poor resistance to infiltration and wear
[00143] Deve-se observar que a composição da mistura seca A2 apresenta resistência mecânica maior que a composição A1, o que lhe confere uma vantagem adicional como cobertura refratária para as partes externas do tanque dos fornos de indução. Tabela 5: Exemplo B é de acordo com a invenção. Exemplo Comp B é fora da invenção. Tabela 6: Exemplos Comp C1 e Comp C2 são fora da invenção. Tabela 7: Exemplos Comp D1 e Comp D2 são fora da invenção. Tabela 8: Exemplo Comp E1 é fora da invenção. Tabela 9: Exemplo Comp F1 é fora da invenção.[00143] It should be noted that the dry mix composition A2 has greater mechanical resistance than composition A1, which gives it an additional advantage as a refractory covering for the external parts of the induction furnace tank. Table 5: Example B is in accordance with the invention. Example Comp B is outside the invention. Table 6: Examples Comp C1 and Comp C2 are outside the invention. Table 7: Examples Comp D1 and Comp D2 are outside the invention. Table 8: Example Comp E1 is outside the invention. Table 9: Example Comp F1 is outside the invention.
Claims (14)
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|---|---|---|---|
| FR1670355A FR3053327A1 (en) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | SINKING AGENT FOR DRY REFRACTORY PARTICULATE COMPOSITION |
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Publications (2)
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