BR112019019960A2

BR112019019960A2 - materiais moldados refratário poroso, recipiente metalúrgico e processo para a minimização de oxidação

Info

Publication number: BR112019019960A2
Application number: BR112019019960A
Authority: BR
Inventors: L Debastiani Duane; Zhou Xianxin
Original assignee: Vesuvius Usa Corp
Priority date: 2017-04-17
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2020-04-28
Also published as: AR111606A1; CA3057147A1; CN108727040A; TW201843127A; EP3612287A1; US20200087214A1; MA50248A; WO2018194831A1; MX2019012367A; EA201992113A1; CN108727040B; US11542206B2; JP2020516576A; US20230109549A1; JP7218300B2; EP3612287A4

Abstract

um material moldado refratário poroso contém uma fração de agregado refratário fechado (14, 34, 44) tendo um tamanho mínimo de partícula e um tamanho máximo de partícula; a razão de tamanho máximo de partícula para tamanho mínimo de partícula é de 10:1 ou menor. esta fração de agregado refratário fechado (14, 34, 44) compreende todo o material moldado refratário poroso que tem um diâmetro de partícula maior que 0,1 mm. o material moldado refratário poroso também contém uma fase aglomerante (16, 36, 46) contendo refratário selecionado a partir de cimento de aluminato de cálcio, fosfato de alumina, alumina hidratável, sílica coloidal e combinações dos mesmos. também é divulgado um recipiente metalúrgico com um revestimento interior que incorpora o material moldado refratário poroso.

Description

“MATERIAIS MOLDADOS REFRATÁRIO POROSO, RECIPIENTE METALÚRGICO E PROCESSO PARA A MINIMIZAÇÃO DE OXIDAÇÃO” Campo da Invenção [0001] A presente invenção geralmente se refere a um material moldado refratário usado em processos metalúrgicos e recipientes como uma panela intermediária (tundish), seu uso, e um método para a sua produção.

Antecedentes da Invenção [0002] Em processos de formação de metal, o metal fundido é transferido de um recipiente metalúrgico para outro, para um molde ou para uma ferramenta. Por exemplo, uma panela intermediária (tundish) de grande capacidade é regularmente alimentada com metal fundido por uma panela (ladle) que transfere metal fundido de um forno para uma panela intermediária (tundish). Isto permite a fundição contínua de metal da panela intermediária para uma ferramenta ou molde. O fluxo de metal fundido para fora de recipientes metalúrgicos é conduzido por gravidade através de sistemas de bocais localizados na parte inferior do recipiente, geralmente fornecido com um sistema de porta para controlar (abrir ou fechar) o fluxo de metal fundido através do dito sistema de bocal. A fim de resistir às altas temperaturas de metais fundidos, as paredes dos recipientes são revestidas com material refratário.

[0003] Metais fundidos, em particular aço, são altamente reativos à oxidação e devem, portanto, ser protegidos de qualquer fonte de espécies oxidativas. Pequenas quantidades de alumínio são frequentemente adicionadas para remover o oxigênio. Na prática, parece que com frequência isto não é suficiente para prevenir a formação de inclusões de óxido no fundido que produz defeitos em uma parte final produzida do fundido. É relatado que uma fundição de aço de10 kg pode conter até um bilhão de inclusões não metálicas, a maioria delas sendo óxidos. Foram feitas tentativas para remover inclusões por uma variedade de processos de filtração ou flotação.

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2/26 [0004] Inclusões podem ser o resultado de reações com o metal fundido; estas inclusões são conhecidas como inclusões endógenas. Inclusões exógenas são aquelas em que os materiais não resultam do metal fundido, como areia, escória e fragmentos de bocais; inclusões exógenas são geralmente mais predominantes do que inclusões endógenas.

[0005] As inclusões endógenas compreendem a maior parte óxidos de ferro (FeO), alumínio (AI2O3) e de outros compostos presentes em, ou em contato com 0 fundido, como MnO, CteOa, S1O2, T1O2. Outras inclusões podem compreender sulfetos e, em menor volume, nitretos e fosfetos. Visto que metais fundidos estão em temperaturas muito altas (da ordem de 1600^sC para aços de baixo carbono) é claro que a reatividade de um átomo de ferro com um óxido é muito alta e a reação não pode ser evitada.

[0006] Até a presente data, a maioria das medidas para reduzir a presença de inclusões em uma fundição de aço é mantê-lo no recipiente metalúrgico em que foram formados. Vários dispositivos compostos de materiais refratários foram projetados para reter seletivamente porções do metal fundido na qual estão concentradas inclusões. Estes dispositivos podem ser construídos com várias configurações físicas e podem ser fornecidos com aberturas, passagens, canais ou poros para este propósito.

[0007] Uma série de materiais cerâmicos porosos foram produzidos para propósitos especializados em recipientes e processos metalúrgicos.

[0008] A patente US 1.027.004 (1912) descreve a produção de cerâmicas porosas SiC (carborundum) produzidas finamente por trituração do pó de SiC para produzir uma pasta fluida ou pasta, e moldar e aquecer a pasta fluida ou pasta em uma atmosfera não oxidante. O resultado é uma cerâmica porosa com microporos usada para fabricação de diafragmas. A maioria dos poros são fechados e a eficiência de filtração é baixa.

[0009] A patente US 2.021.520 (1935) descreve a produção de

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3/26 cerâmicas porosas, como cerâmicas de alumina, pela produção de uma massa escorregadia ou quebradiça, em seguida, pressionando ou compactando, e finalmente aquecendo o material a uma temperatura acima de 1600^sC. Aplicações específicas para estas cerâmicas porosas incluem filtros úmidos para cadinhos de Gooch para líquidos alcalinos, placas porosas que permitem a passagem de ar em instalações de clarificação e placas para combustão de superfície.

[0010] A patente US 2.463.979 (1949) ensina a preparação de cerâmicas porosas de AI2O3 com 20% a 50% de porosidade misturando 40% a 80% de alumina sem terra (malha 200) e 60% a 20% de terra (malha 325) em uma pasta similar a lama, secando a pasta a 150^sC e aquecendo 0 material seco dentro de uma faixa de temperatura de 1300^sC a 1850^sC.

[0011] A patente US 5.177.035 (1993) divulga AI2O3 com base em filtros cerâmicos para filtração de líquidos fundidos. A composição de formação de filtro contém 65%, em vol, a 75%, em vol, de grânulos CaCk (ou uréia ou cera) malha +4 a 6 como formadores de poros para criar poros na faixa de tamanho de cerca de 500 microns a cerca de 1300 microns por meio de lixiviação ou fusão dos materiais formadores de poros. As resinas são usadas como aglomerantes.

[0012] A patente US 5.861.057 (1999) contém uma descrição de um concreto de drenagem para a gestão de água que tem porosidade na faixa de 10%, em vol, a 35% em vol. O concreto consiste em 10%, em peso a 35%, em peso, de cimento hidráulico como aglomerante e 65%, em peso, a 85%, em peso, de agregados com um tamanho de 2 mm a 32 mm (5 mm a 8 mm, preferencial) e aditivos aglomerantes de 5%, em peso, a 40%, em peso, do aglomerante de cimento hidráulico.

[0013] A patente GB 2.410.282 (2005) é direcionada a um sistema de gestão de água que incluindo uma camada de concreto poroso. O concreto

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4/26 poroso compreende 15 a 21%, em peso, de cimento, 5%, em peso de areia fina e 65%, em peso a 75%, em peso, de agregados grossos como cascalhos, calcários, granitos, etc. tendo um tamanho único de 10 mm. A mistura de concreto também compreende um aditivo de microsílica na proporção de 5% a 15%, em peso, de cimento no concreto poroso. O concreto poroso tem um conteúdo mínimo de vazios de ar (porosidade) de aproximadamente 15%.

[0014] A patente US 2015/0145186 (2015) e o documento WO 2015/191426 (2015) referem-se a filtros de espuma cerâmica feitos pelo revestimento de uma pasta fluida às espumas de polímero reticulado (normalmente espuma de poliuretano) e, em seguida, secando e aquecendo a forma para queimar a espuma que tem uma estrutura porosa. A pasta fluida pode ser mulita, MgO ou outros materiais refratários.

[0015] A patente US 6.508.852 (2003) mostra um filtro particulado de colmeia porosa formado por um método de entupimento. Os filtros são usados, para um motor a diesel ou um motor automotivo. Os canais dos poros são retos e não tortuosos.

[0016] A patente US 3.524.548 (1970) é direcionada a um filtro rígido para filtração de alumínio fundido, contendo agregados de alumina fundida ou alumina tabular com fritas como aglomerantes. Os agregados têm tamanhos médios de partículas que variam de 0,165 mm a cerca de 2,8 mm; os poros têm um diâmetro médio de 0,25 mm a 0,92 mm, e a porosidade é baixa. O filtro, portanto, tem uma baixa eficiência de filtração. Pós de frita, contendo materiais de fusão baixa, como 15% a 80% de óxido de boro, são usados em um aglomerante para unir os agregados. As fritas devem ser queimadas a uma certa temperatura para permitir a adesão ao vidro, assim um item produzido com essa tecnologia terá baixa resistência de adesão no estágio verde. A patente não contém um ensinamento do uso de uma fração de agregado refratário fechado.

[0017] A patente US 4.528.099 (1985) é direcionada a uma

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5/26 estrutura de dois filtros que tem diâmetros de poro grande e pequeno para filtração de materiais fundidos. São usadas esferas ocas de corindo como agregados com fritas de baixa fusão como aglomerante misturando com uma mistura de vitrificação. A patente US 4.528.099 não ensina uma fração de agregado refratário fechado na qual a razão de tamanho máximo de partícula para tamanho mínimo de partícula é de 10:1 ou menor.

[0018] A patente US 5.998.322 (1999) é direcionada a um meio de filtro para metais fundidos com 5% a 12%, em peso de B2O3, como um aglomerante inorgânico à baixa temperatura. Não há ensinamento do uso de uma fração de agregado refratário fechado.

Descrição Resumida da Invenção [0019] A presente invenção refere-se a materiais refratários com porosidade configurada e ao uso de materiais refratários com porosidade configurada em várias estruturas para a redução da formação de inclusões endógenas em um recipiente metalúrgico, e para 0 isolamento e retenção de inclusões endógenas fora do corpo de um volume de metal fundido. Materiais da presente invenção são composições refratárias contendo agregados e aglomerantes que são capazes de resistir ao ambiente térmico, físico e químico de um processo metalúrgico. Materiais da presente invenção fazem uso de cimentos, como cimento de aluminato de cálcio ou aglomerantes como AI2O3 que dão resistência a verde para a formulação. Materiais da presente invenção podem ser usados verdes ou pré-queimados. Em materiais da presente invenção, a porosidade é aberta, contínua e tortuosa, sendo projetada para permitir a entrada de metal fundido e para reter 0 metal fundido.

[0020] Materiais da presente invenção podem ser usados para filtração, para permitir infiltração, para fornecer isolamento, para servir como difusores de gás, e para outras funções no processamento de gás quente ou metal fundido líquido.

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6/26 [0021] Descobriu-se que certas características composicionais, sozinhas ou em combinações particulares, produzem um material moldado refratário poroso, com uma configuração estrutural projetada, que podem ser usadas na contenção, direção, tratamento e retenção de materiais fundidos. Estas características incluem:

1) Uma fração de agregado refratário fechada, ou fração de grãos refratários mais grossos, perfaz 70% ou mais, em peso, 75% ou mais, em peso, 80% ou mais, em peso, 85% ou mais, em peso, 90% ou mais, em peso, ou 95% ou mais, em peso, da composição seca;

2) A fração de agregado refratário fechado é uma fração fechada em termos de tamanho de partícula, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 1,5 vezes, ou menor, do que os valores de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 2,0 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 2,5 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 3,0 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 4,0 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 5,0 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que

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7/26 é 8,0 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado, em que as maiores partículas na fração de agregado refratário fechado tem um valor de malha que é 10,0 vezes, ou menor, do que o valor de malha das menores partículas na fração de agregado refratário fechado;

3) A fração de agregado refratário fechado contém pelo menos 80%, em peso, da porção da composição composta de partículas com um diâmetro igual ou maior que 100 microns, pelo menos 85%, em peso, da porção da composição composta de partículas com um diâmetro igual ou maior que 100 microns, pelo menos 90%, em peso, da porção da composição composta de partículas com um diâmetro igual ou maior que 100 microns, pelo menos 95%, em peso, da porção da composição composta de partículas com um diâmetro igual ou maior que 100 microns, ou 100% da porção da composição composta de partículas com um diâmetro igual ou maior que 100 microns;

4) As menores partículas na fração de agregado refratário fechado são maiores por um fator de 2, 5 ou 10, do tamanho de malha ou diâmetro de partícula, do que as maiores partículas no restante da composição. Alternativamente, a composição pode ser descrita como tendo um vão não preenchido na distribuição de tamanho de partícula, com um fator de 2, 5 ou 10 entre o menor diâmetro de partícula ou limite de tamanho de malha para o vão e o maior diâmetro de partícula ou limite de tamanho de malha para o vão, em que o menor diâmetro de tamanho de partícula ou limite de tamanho de malha para o vão tem um valor de 45 microns ou menor. A porcentagem, em peso, excluindo o solvente, da formulação dentro do vão não preenchido é igual ou menor que 5 por cento, em peso, igual ou menor que 2 por cento, em peso, igual ou menor que 1 por cento, em peso, ou igual ou menor que 0,5 por cento, em peso;

5) A fração de agregado refratário fechado é inteiramente composta de agregado, ou partículas, com valores de malha de diâmetros de

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8/26 partícula de e incluindo 12 mm até e incluindo 6 mm, de e incluindo 6 mm até e incluindo 3 mm, de e incluindo 3 mm até e incluindo e incluindo 20 mm até e incluindo 6 mm, ou de e incluindo 20 mm até e incluindo 10 mm;

6) A fração de agregado refratário fechado é inteiramente composta, consiste ou consiste essencialmente, em material refratário de alta temperatura. Os materiais altamente refratários incluem alumina (incluindo formas tabular, fundida e fundida marrom), bauxitas, magnésia, zircônia, óxido de cálcio, silica, espinélio, aluminatos de cálcio, mulita, olivina, forsterita, zircônio, silicato de cálcio, silicato de zircônio e alumina e combinações destes materiais, e exclui frita;

7) A composição contém, além da fração de agregado refratário fechado, um sistema aglomerante contendo aglomerante refratário que é apto para ferrosos. Um aglomerante refratário apto para ferrosos é um aglomerante que é capaz de produzir uma formulação que pode ser usada em temperaturas acima de 1400^sC. Exemplos de aglomerantes refratários com capacidade para ferrosos são cimento de aluminato de cálcio, fosfato de alumina, alumina hidratável e silica coloidal;

8) A composição tem uma porosidade aberta de e incluindo 20%, em vol, até e incluindo 60%, em vol, 20%, em vol, até e incluindo 50 vol%, 25%, em vol, até e incluindo 45%, em vol, 20%, em vol, até e incluindo 40%, em vol, 25%, em vol, até e incluindo 40%, em vol, 30%, em vol, até e incluindo 60%, em vol, 30%, em vol, até e incluindo 50%, em vol, ou 30%, em vol, até e incluindo 40%, em vol;

9) A composição tem uma porosidade tortuosa. Porosidade tortuosa é a porosidade na qual os poros não assumem a forma de uma linha reta ou de um arco, ou na qual os poros exibem uma pluralidade de voltas;

10) Uma fase aglomerante produzida a partir de (a) finos, (b) aglomerantes e/ou (c) uma pasta fluida; e

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11) Uma estrutura bicamada, contendo duas camadas em comunicação uma com a outra. As duas camadas se diferem nos valores de malha, ou distribuições de tamanho de partícula, da fração de agregado refratário fechado. Alternativamente, uma estrutura multicamada, contendo uma pluralidade de camadas em comunicação sequencial umas com as outras. Cada uma das camadas se difere das outras camadas nos valores de malha, ou distribuições de tamanhos de partículas, da fração de agregado refratário fechado.

[0022] A invenção também se refere a estrutura de revestimento para um recipiente metalúrgico, que compreende um material refratário poroso que compreende pelo menos uma dentre as características 1 a 11, descritas anteriormente. A invenção também se refere ao uso dessa estrutura de revestimento em um recipiente metalúrgico.

[0023] A invenção também se refere a um recipiente metalúrgico que tem um interior e um exterior, em que o interior do recipiente metalúrgico compreende uma estrutura de revestimento que compreende um material refratário poroso que compreende pelo menos uma das características 1 a 11 anteriormente descritas.

[0024] A invenção também se refere a um processo para a minimização de oxidação de um metal fundido, que compreende (a) transferir metal fundido para um recipiente que tem uma estrutura de revestimento que compreende um material refratário poroso que compreende pelo menos uma das características 1 a 11 descritas anteriormente, e (b) transferir o metal fundido para fora do recipiente.

[0025] Realizações particulares da invenção referem-se a um material moldado refratário poroso que compreende uma fração de agregado refratário fechado que tem um tamanho mínimo de partícula e um tamanho máximo de partícula, em que a razão de tamanho máximo de partícula para

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10/26 tamanho mínimo de partícula é de 10:1 ou menor, 5:1 ou menor, ou 2:1 ou menor; e uma fase aglomerante que compreende aglomerante refratário, em que a fração de agregado refratário fechado compreende 100%, em peso, do material que tem um diâmetro de partícula maior que 0,1 mm, maior que 0,2 mm, maior que 0,5 mm, maior que 1 mm, maior que 2 mm ou maior que 5 mm. A porcentagem, em peso, da fração de agregado para o peso combinado da fração de agregado e a fase aglomerante podem estar dentro da faixa de, e incluindo 70 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso, de e incluindo 75 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso, de e incluindo 80 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso, de e incluindo 85 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso, e de e incluindo 90 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso. A razão entre o tamanho da menor partícula de agregado refratário e das maiores partículas na fase aglomerante é pelo menos 2:1, pelo menos 5:1, pelo menos 10:1 ou pelo menos 20:1. O material moldado refratário poroso da presente invenção pode ter uma porosidade na faixa de e incluindo 20%, em vol, até e incluindo 60%, em vol, 20%, em vol, até e incluindo 50%, em vol, 25%, em vol, até e incluindo 45%, em vol, 20%, em vol, até e incluindo 40%, em vol, 25%, em vol, até e incluindo 40%, em vol, 30%, em vol, até e incluindo 60%, em vol, 30%, em vol, até e incluindo 50%, em vol, ou 30%, em vol, até e incluindo 40%, em vol. Os poros podem ser tortuosos.

[0026] Em realizações particulares da invenção, 100%, em peso, da fração de agregado refratário fechado tem um tamanho de partícula com um diâmetro maior que 1 mm, com um diâmetro maior que 2 mm, com um diâmetro maior que 5 mm ou com um diâmetro maior que 10 mm. A fração de agregado refratário fechado pode compreender alumina (incluindo formas tabular, fundida e fundida marrom), bauxita, magnésia, zircônia, óxido de cálcio, silica, espinélio, aluminatos de cálcio, mulita, olivina, forsterita, zircônio, silicato de cálcio, silicato

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11/26 de zircônio e alumina e combinações destes materiais.

[0027] Em realizações particulares da invenção, a fase aglomerante pode compreender aluminas reativas, alumina calcinada, alumina tabular, alumina, fundida, mulita, carbono, carbeto de silício, dióxido de zircônio, óxido de magnésio, silicatos de alumínio, silica nas formas coloidal ou nanosílica, fumo de silica, espinélio, bauxita, óxido de cromo e combinações dos mesmos. 100%, em peso, da fase aglomerante pode consistir de partículas que têm diâmetros de 500 microns ou menor, de 200 microns ou menor, de 100 microns ou menor, ou 50 microns ou menor.

[0028] A invenção também se refere a uma estrutura contendo pelo menos duas camadas conforme descrito anteriormente em comunicação uma com a outra, em que a primeira camada contém agregado tendo uma primeira camada de tamanho de partícula de agregado e uma segunda camada contém uma segunda camada de tamanho máximo partícula de agregado, e a primeira camada de tamanho mínimo de partícula de agregado é maior que a segunda camada de tamanho máximo de partícula de agregado. A invenção refere-se ainda a uma estrutura composta por uma estrutura contendo uma primeira composição conforme descrito anteriormente e uma segunda composição conforme descrito anteriormente, em que a primeira composição é formada em uma estrutura cilíndrica que pode ser sólida ou pode ser simetricamente oca em relação a um eixo cilíndrico, e em que a segunda composição está em comunicação com a primeira composição. Em certas realizações, a segunda composição é disposta no exterior radial da primeira composição.

[0029] A invenção também se refere ao uso do material moldado refratário poroso descrito anteriormente como estrutura de revestimento em recipientes metalúrgicos ou de fundição de alta temperatura, como panelas, panelas intermediárias e cadinhos. Os dispositivos formados a partir destes materiais podem ser usados como filtros de leito profundo para a purificação de

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12/26 líquidos de alumínio ou ligas metálicas. Os materiais da invenção podem ser infiltrados com metal para formar pastilhas de freio. Os materiais da invenção podem ser usados como difusores de gás ou líquido. A invenção se refere ainda a um recipiente metalúrgico que tem um interior e um exterior, em que o interior do recipiente metalúrgico compreende uma estrutura de revestimento que compreende um material moldado refratário poroso conforme anteriormente descrito. A invenção se refere ainda a um processo para produzir uma estrutura de revestimento em um recipiente metalúrgico, que compreende (a) fornecer um revestimento de apoio refratário, tendo uma superfície interna, no interior de um recipiente metalúrgico, e (b) afixar um material refratário poroso fundido conforme descrito anteriormente na superfície interna do revestimento de apoio refratário.

[0030] A invenção também se refere a um processo para a minimização de oxidação de um metal fundido, que compreende (a) transferir metal fundido para um recipiente que tem uma estrutura de revestimento que compreende um material moldado refratário poroso conforme descrito anteriormente, e (b) transferir o metal fundido para fora do recipiente.

Breve Descrição das Figuras [0031] Várias realizações da presente invenção são ilustradas nas Figuras anexas:

A Figura 1 é uma vista em corte esquemática da estrutura contendo material moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 é uma vista em corte esquemática de uma estrutura contendo material moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção.

A Figura 3 é uma vista em corte da estrutura contendo material moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção; e

A Figura 4 é uma vista em corte de uma estrutura contendo material

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13/26 moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção [0032] Descobriu-se que a presença ou combinação de certas características composicionais produz um material refratário moldado poroso que é capaz de resistir às altas temperaturas e reatividade química encontrada na contenção de processos metalúrgicos. O material exibe a resistência estrutural necessária em aplicações metalúrgicas, como revestimentos refratários. O material contém poros de uma largura suficiente para admitir materiais fundidos, e uma tortuosidade suficiente para restringir o material fundido e admitir impurezas.

[0033] Revestimentos refratários são compostos de materiais resistentes à alta temperatura sob a forma de uma parede ou painel para conter calor, metais fundidos e/ou escórias em fornos e/ou recipientes. Os materiais refratários podem incluir tijolos de alumina, bauxita, argila refratária (fireclay), MgO, ou tijolos ou formas prensadas contendo grafite; refratários monolíticos; materiais moldáveis por vibração, materiais moldáveis por autofluxo, refratários plásticos e misturas de projeção; e misturas secas de vibração. Revestimentos refratários podem ser usados em panelas intermediárias, panelas, calhas de fornos, interior de fornos de arco eléctrico (EAF), e recipientes ou dispositivos de confinamento como calhas, passagens e canais. O material refratário moldado poroso da presente invenção pode ser usado para atrair escória/impurezas, recipientes isolantes, que inibem a entrada de oxigênio em metais fundidos, e que reduzem erosão ou corrosão de um revestimento.

[0034] Os agregados úteis para praticar a presente invenção são materiais refratários, mantendo sua resistência a altas temperaturas. Refratários são considerados ser materiais não metálicos que têm as propriedades físicas e químicas que os tornam aplicáveis para estruturas, ou como componentes de sistemas, que são expostos a ambientes acima de 538^SC (1000^sF). Agregados

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14/26 refratários são distinguidos a partir de agregados usados em concreto para aplicações de construção, que podem consistir em rochas trituradas, como calcário, escória ou granito. Devido à presença de materiais como Na2O e K2O, e decomposição de carbonato dos agregados, a resistência do concreto e módulo de elasticidade destes materiais gradualmente diminuem com um aumento na temperatura, e quando a temperatura excede aproximadamente 300^sC, 0 declínio na resistência torna-se mais rápido. Quando se passa 0 limiar de 500^sC, a resistência à compressão do concreto geralmente cai 50% a 60%, e 0 concreto é considerado totalmente danificado. Ao secar material de concreto, a extensão do fenômeno é significativamente reduzida, ou até eliminada, em até 400^sC. Acima desta temperatura, a incompatibilidade de deformações térmicas entre os agregados, que se expandem, e pasta de cimento, que sofre encolhimento, prevalece e resulta no desenvolvimento de trincas. Rachaduras contínuas significativas, alterando assim as propriedades mecânicas do material. Agregados refratários também são distinguidos de fritas cerâmicas, que têm temperaturas de fusão abaixo de 800^sC), e podem conter silicato de sódio e silicato de potássio.

[0035] Os agregados grossos úteis na prática da presente invenção incluem alumina (AI2O3), magnésia (MgO), zircônia (ZrO2), óxido de cálcio (CaO), silica (S1O2) ou quaisquer materiais refratários combinados, como espinélio (AI2O3 + MgO), aluminatos de cálcio (CaO + AI2O3), mulita (AI2O3 + S1O2), olivina e forsterita, (MgO + S1O2), zircônio (ZrO2 + S1O2), silicato de cálcio (CaO + SiO2) e AZS (AI2O + ZrO₂ + S1O2).

[0036] Os agregados grossos úteis na prática da presente invenção podem ter um formato maciço, retangular, fibroso, de haste, angulares, esféricos, angulares ou de esferulita. Esferulitas cerâmica podem ser formadas a partir de minerais refratários como alumina, MgO, silica, ou materiais combinados, como mulita ou espinélio. Esferulitas estão disponíveis, por exemplo, com diâmetros

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15/26 na faixa de 1 mm a 25 mm. Esferulitas podem ter tamanhos uniformes ou ter uma variedade de tamanhos. Esferulitas podem ser densas ou leves. Esferulitas formada por granulação de rolo são porosas; e têm uma estrutura interna laminada parecida com o interior de um repolho. Estas esferulitas laminadas têm uma estrutura que pode reter as impurezas e escórias, e que fornece alguns efeitos isolantes.

[0037] A resistência do material refratário poroso é fornecida pelo componente aglomerante através de adesão cimentícia, adesão química ou adesão de sinterização cerâmica. Os três tipos de aglomerantes correspondentes são pasta fluida cimentícia, solução química e polímero orgânico. Os três tipos correspondentes de fases aglomerantes resultantes após processamento são aglomerante refratário, solução de precipitado e polímero orgânico.

[0038] Aglomerante cimentício pode ser feito de partículas refratárias finas (tendo diâmetros menores que 100 microns (100 micrômetros, 0,1 mm), ou menores que 88 microns (88 micrômetros, 0,088 mm), ou menores que 50 microns (50 micrômetros, 0,05 mm), ou menores que 25 microns (25 micrômetros, 0,025 mm) incluindo aglomerante refratário, pó fino refratário e alguns aditivos como um agente redutor de água. Os materiais secos finos são misturados com água para produzir uma pasta fluida (uma suspensão) para revestir e ligar os agregados refratários juntos. O cimento pode ser um aglomerante refratário de alta temperatura que é apto para ferrosos, e assim, é utilizável em temperaturas acima de 1400^sC. O aglomerante refratário pode ser cimento de aluminato de cálcio, fosfato de alumina, alumina hidratável, silica coloidal, e combinações destes materiais.

[0039] O aglomerante de solução química pode conter fosfato como monofosfato de alumina (quer como um líquido ou como uma solução produzida misturando pó com água), silica coloidal, alumina hidratável (quer como uma suspensão ou como uma solução produzida misturando pó com água) ou cola

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16/26 de silicone.

[0040] O aglomerante de polímero orgânico pode conter cola ou resina de polímero.

[0041] O aglomerante usado na matriz pode conter cimento de aluminato de cálcio, cimento de aluminato de cálcio-magnésio-aluminato, cimento de ligação alfa, cimento Portland, monofosfato de alumínio (MALP), argilas, alumina reativa, alumina hidratável, silica coloidal e combinações dos mesmos. Em certas realizações, o material da matriz de acordo com a presente invenção não contém cimento.

[0042] Outras matérias-primas usadas na matriz podem incluir aluminas reativas, alumina calcinada, alumina tabular, alumina fundida, mulita, carbono (grafite ou carbono preto), carboneto de silício, dióxido de zircônio, óxido de magnésio, silicatos de alumínio (como cianita, andaluzita ou silmanita), fumo de silica, bauxita, óxido de cromo e combinações dos mesmos. A porção da formulação tendo diâmetros na faixa de 0,01 a 10 microns, ou 0,01 a 50 microns, ou 0,01 a 100 microns, também conhecida como finos, pode conter aluminas reativas e fumo de silica.

[0043] A matriz também pode conter agentes dispersantes, agentes plastificantes, antiformação de espuma ou de formação de espuma e componentes de desaeração. Estes agentes são bem conhecidos na técnica.

[0044] A Figura 1 é uma vista em corte esquemática de uma estrutura (10) contendo material moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção. As partículas de fração de agregado refratário (14) são ligadas umas às outras pela fase aglomerante (16), mostradas como partículas individuais. Passagens tortuosas (18) fornecem porosidade aberta sem tomar a forma de uma linha reta ou arco.

[0045] A Figura 2 é uma vista em corte esquemática de uma estrutura multicamada (30) contendo material moldado refratário poroso de

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17/26 acordo com a presente invenção. A primeira camada (32) contém material moldado refratário poroso contendo partículas de fração de agregado refratário (34) que são ligadas umas às outras pela fase aglomerante (36), mostrado como partículas individuais. A segunda camada (42), em comunicação com a primeira camada (32), contém material moldado refratário poroso contendo partículas de fração de agregado refratário (44) que são ligadas umas às outras pela fase aglomerante (46). Passagens tortuosas (18) fornecem porosidade aberta sem tomar a forma de uma linha reta ou arco.

[0046] Cada camada da estrutura multicamada (30) possui duas faces principais. As faces principais são um par de faces, dispostas em lados opostos da camada e que têm as áreas máximas de todas as faces da camada. Na Figura 2, a primeira camada (32) tem faces principais (52) e (54). A segunda camada (42) tem faces principais (56) e (58). A face principal (54) da primeira camada (32) está em comunicação com a face principal (56) da segunda camada (42).

[0047] A Figura 3 é uma vista em corte de uma estrutura (10) contendo material moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção. As partículas de fração de agregado refratário (14) são ligadas umas às outras pela fase aglomerante (16). Passagens tortuosas (18) fornecem porosidade aberta sem tomar a forma de uma linha reta ou arco.

[0048] A Figura 4 é uma vista em corte de uma estrutura multicamada (30) contendo material moldado refratário poroso de acordo com a presente invenção. A primeira camada (32) contém material moldado refratário poroso contendo partículas de fração de agregado refratário (34) que são ligadas umas às outras pela fase aglomerante (36). A segunda camada (42), em comunicação com a primeira camada (32), contém material moldado refratário poroso contendo partículas de fração de agregado refratário (44) que são ligadas umas às outras pela fase aglomerante (46). Passagens tortuosas (18) fornecem porosidade aberta sem tomar a forma de uma linha reta ou arco.

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Exemplo I [0049] A composição da presente invenção pode ser preparada a partir de agregados e aglomerantes.

[0050] Aglomerantes que podem ser usados na presente invenção incluem suspensões particuladas ou pastas fluidas, soluções líquidas ou aglomerantes líquidos como colas à base de resinas ou polímeros.

[0051] Em um aglomerante cimentício, podem ser usadas partículas refratárias finas que têm diâmetros ou tamanhos de passagem de malha de 100 microns ou menor, compostas de materiais como alumina reativa, fumo de silica, MgO ou cimento de aluminato de cálcio. Aditivos como dispersantes podem ser adicionados para aprimorar fluxibilidade. Os ingredientes sólidos podem ser então misturados em água em um misturador de suspensão para produzir uma pasta fluida homogênea com boa fluidez. Para algumas formulações é aconselhável combinar a pasta fluida com agregado dentro de 1 hora da produção da pasta fluida.

[0052] O aglomerante de solução líquida pode ser produzido pela mistura de um composto químico adequado com água. Os compostos que podem ser combinados com água para produzir um aglomerante de solução líquida incluem fosfato de hidrogênio de alumínio, fosfato de diidrogênio de alumínio, silicato de sódio, silicato de potássio, alumina hidratável sob a forma de um pó ultrafino ou nano alumina, ou podem ser usadas soluções líquidas comercialmente disponíveis, como silica coloidal ou alumina coloidal.

[0053] Aglomerantes líquidos como resinas, cola de polímero, cola de silicone ou cola de poliuretano podem ser usados para formar a composição da presente invenção.

[0054] Para formar uma composição refratária de acordo com a invenção, porções de agregados e aglomerantes podem ser ponderadas na razão, em peso, desejada. O aglomerante é adicionado lentamente aos agregados, e a

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19/26 combinação de aglomerante e agregados é misturada em um misturador, como um misturador de cimento. Depois de todo o aglomerante ser adicionado aos agregados, a mistura pode ser continuada por um período de tempo, como 5 minutos, para assegurar que todos os agregados têm um revestimento aglomerante.

[0055] A combinação de aglomerante e agregados pode, então, ser usada para formar uma peça refratária. Os agregados e aglomerante podem, então, ser colocados dentro de um molde, e a superfície pode ser alisada e acomodada por compactação ou vibração. Uma camada ou camadas subsequentes podem ser adicionadas ao molde desta maneira. O molde é então coberto com um filme plástico e a mistura é deixada endurecer ou se fixar. Após a fixação estar completa, o pedaço é desmoldado do molde e o filme é removido. Deixa-se a peça formada ser submetida a cura a temperaturas, na faixa de 15a 30^sC, por exemplo. A peça pode então ser seca em um forno a uma temperatura de, por exemplo, 110^sC por um período de tempo de, por exemplo, 24 horas. A peça resultante pode ser usada diretamente ou pode ser queimada a uma temperatura de, por exemplo, 1400 a 1600^sC por um período de tempo de, por exemplo, 3 horas, que depende das dimensões da peça.

[0056] A presente invenção também se refere ao uso da estrutura de revestimento contendo a composição refratária conforme descrito anteriormente em um recipiente metalúrgico, e um recipiente metalúrgico que tem um interior e um exterior, em que o interior do recipiente metalúrgico compreende uma estrutura de revestimento conforme descrito anteriormente.

[0057] A presente invenção também se refere a um processo para a minimização de oxidação de um metal fundido durante transferência, que compreende (a) transferir metal fundido para um recipiente que tem uma estrutura de revestimento conforme descrito anteriormente, e (b) transferir o metal fundido para fora do recipiente.

[0058] A presente invenção também se refere a um processo para

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20/26 formar um revestimento de um recipiente metalúrgico que compreende as etapas de (a) misturar uma fração de agregado refratário fechado que tem um tamanho mínimo de partícula e um tamanho máximo de partícula, em que a razão de tamanho máximo de partícula para tamanho mínimo de partícula é de 10:1 ou menor, com uma fase aglomerante que compreende aglomerante refratário selecionado a partir do grupo que consiste em cimento de aluminato de cálcio, fosfato de alumina, alumina hidratável, silica coloidal e combinações dos mesmos, em que fração de agregado refratário fechado compreende 100%, em peso, do material que tem um diâmetro de partícula maior que 0,1 mm, para formar uma mistura refratária moldável, e (b) fundir a mistura refratária moldável em contato com o interior do recipiente metalúrgico para formar o revestimento. Em realizações da invenção, a mistura refratária moldável é fundida em um volume definido entre um molde e o interior do recipiente metalúrgico.

[0059] Outras características e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada e da implementação de Exemplos.

Exemplo II [0060] Várias razões de agregado para aglomerante podem ser usadas na formulação inventiva.

[0061] Em realizações particulares da invenção, foram usados agregados de grãos T64 de alumina tabular (fornecida pela Almatis, Inc.) com variação de tamanho de partícula fechada entre 12 mm e 6 mm. A pasta fluida aglomerante continha alumina reativa, fumo de silica e cimento de aluminato de cálcio combinados com água e aditivos como agentes de dispersão. Para uma razão, em peso, de agregado para pasta fluida 70/30 ou menor, descobriu-se que o excesso de pasta fluida aglomerante bloqueia os poros (os vãos entre grãos individuais de agregado) e, em alguns casos, um agrupamento de pasta fluida formado na parte inferior da peça. Se a razão, em peso, é 85/15 ou mais altas, todos os poros estão abertos. Mas se a razão, em peso, é 95/5 ou mais alta, a resistência do aglomerante

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21/26 é insuficiente para ligar os agregados juntos. Descobriu-se que uma razão, em peso, de 90/10 fornece poros abertos e resistência aglomerante adequada.

Tabela 1

Porcentagens, em Peso, de Agregados e Pastas Fluidas Aglomerantes

Formulação n⁹	Tamanho da Partícula	Agregado	Pasta fluida aglomerante	Observação
TAB-1	12 a 6 mm	70%	30%	Bloqueado
TAB-2	12 a 6 mm	80%	20%	Parcialmente bloqueado
TAB-3	12 a 6 mm	85%	15%	Aberto
TAB-4	12 a 6 mm	90%	10%	Aberto
TAB-5	12 a 6 mm	95%	5%	Aberto

Exemplo III Comparação de Faixas de Tamanho de Partícula de Agregado na Formação de Refratários [0062] Foram estudadas formulações com a mesma composição química de agregados (T64 de alumina tabular) mas com várias faixas de distribuição de tamanho de partícula fechada. A maior variação de partículas de agregado usada foi uma fração de 20 mm a 6 mm; a menor variação de partícula de agregado usada foi uma fração de 1,0 mm a 0,5 mm. Observou-se que pedaços satisfatórios poderíam ser contidos para agregar faixas de distribuição de tamanho de partícula fechada se as partículas fossem maiores que 100 microns. A razão da maior para a menor partícula de agregado nas faixas de distribuição de tamanho de partícula fechada pode ser de 10 a 1 incluindo 10 e

1. As menores diferenças de tamanho entre as partículas maiores e menores na faixa de distribuição de tamanho de partícula fechada produzem pedaços com mais vãos e poros. Encontrou-se uma razão entre 5 e 1, uma razão entre 3 e 1, uma razão entre 2,5 e 1,5, e uma razão de 2 para produzir refratário satisfatório. TAB-7a é um exemplo de uma formulação, que tem uma faixa geral de distribuição de tamanho de partícula com uma razão de 4:1 de maior tamanho de partícula para o menor tamanho de partícula, em que uma única composição

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22/26 de agregado refratário fechado é formada a partir de duas composições de agregado refratário que têm distribuições de tamanho de partículas adjacentes.

Tabela 2 Comparação de Material Refratário Formado a Partir de Agregados de Vários Tamanhos

Formulação n³	i Tamanho da Partícula	. , I Pasta fluida I Agregado _aqlomerante	Observação
TAB-6	6 a 3 mm	90% [ 10% \|	Aberto
TAB-7	3 a 1,0 mm	90%	10%	Aberto
TAB-7a	12 a 6 mm 6 a 3 mm	45% í H---------------------------------! 10% í 45%
TAB-8	1,0 a 0,5 mm	90%	\| 10%	Aberto
TAB-9	20 a 10 mm	90%	10%	Aberto
TAB-10	20 a 6 mm	90%	10%	Aberto

Exemplo IV Comparação de Composição Química de Agregado na Formação de Refratários [0063] Foram testadas formulações com a mesma razão de agregado para pasta fluida aglomerante, mas com diferentes composições químicas de agregado. Os agregados incluem espinélio AR 90 ou AR 78, magnesita queimada morta, magnesita fundida, hexa-aluminato de cálcio (CA6, conforme fornecido pela Almatis Ltd. sob o nome comercial Bonite), alumina fundida branca, alumina dundida marrom e bauxita. Descobriu-se que todos são capazes de formar pedaços com poros abertos.

Tabela 3

Comparação de Composições Químicas de Agregados

Formulação n³	Materiais	Agregado	Pasta fluida i aglomerante i	Observação i
TAB-11	Espinélio 6 a 3 mm	90%	10%	Aberto
TAB-12	Magnesita 6 a 3 mm	90%	10%	Aberto
TAB-13	Bonita 6 a 3 mm	90%	10%	Aberto
TAB-14	Alumina fundida 6 a 3 mm	90%	10%	Aberto
TAB-15	Bauxita 6 a 3 mm	90%	10%	Aberto
TAD 1A	Magnesita 6 a 3 mm	45%	10%	Aberto
	Alumina tabular 6 a 3 mm	45%

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Exemplo V

Comparação de Formato do Agregado na Formação de Refratários [0064] Os agregados podem assumir a forma de esferas ou grãos angulares. Os poros no refratário resultante serão abertos se for usada uma razão apropriada de agregado para pasta fluida aglomerante e os agregados têm um revestimento uniforme de pasta fluida aglomerante.

Tabela 4

Comparação de Tamanhos e Formatos de Agregados

Formulação Ϊ n⁹ §	Materiais	\| Agregado ξ	Pasta fluida aglomerante	Observação
TAB-17	Esferas de alimentação de alumina 20 a 10 mm	90%	10%	Aberto
TAB-18	Esferas de mulita 8 a 7 mm	90%	10%	Aberto
TAB-19	Esferas de mulita 3 a 2 mm	90%	10%	Aberto
TAB-20	Alumina angular	90%	10%	Aberto

Exemplo VI

Pasta Fluida Aglomerante Cimentícia [0065] A pasta fluida aglomerante pode ser ligada hidraulicamente por ligante refratário. A pasta fluida aglomerante pode incluir o cimento de aluminato de cálcio Secar-71 (da Kerneos Aluminate Technologies), alumina reativa A-3000FL (da Almatis Ltd EUA), fumo de silica 955U (da ELKEM AS Materiais) e/ou vidros de polifosfato de sódio pulverizado sob a forma, por exemplo, de aditivo Budit 8 H (da BASSTECH). A Tabela 5 mostra, com 90% de alumina tabular T64 de tamanho 12 mm a 6 mm, as diferentes combinações de aglomerantes que podem ser usadas para ligar os agregados juntos.

Tabela 5

Pasta Fluida Aglomerante Cimentícia

Formulação n⁹	Cimento	Alumina Reativa	Ϊ Fumo de Silica	Aditivos	Água
TAB-21	10%			] õj%	3,5%
TAB-22	5%	5%	í	0,1%	3,5%
TAB-23	5%		5%	0,1%	3,5%
TAB-24	4%	3%	\| 3%	\| 0,1%	3,5%

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Formulação n⁹ § Cimento cxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxvovcxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxvo TAB-25 3%	Alumina Fumo de § ..... Reativa Silica ^{1 lvos}	Água 3,5%
TAB-26 3%	4% 3%	4,5%

Exemplo VII

Solução ou Aglomerantes de Polímero [0066] A pasta fluida aglomerante também está sob a forma de solução química / líquido ou resina de polímeros. A Tabela 6 mostra, com 96% de alumina tabular T64 de tamanho 12 mm a 6 mm, os diferentes aglomerantes químicos líquidos ou resinas de polímeros que podem ser usados para ligar os agregados juntos.

Tabela 6

Solução ou Aglomerantes de Polímero

Formulação n⁹ §	Silica coloidal	Alumina Hidratável	Fosfato	Silicato de Sódio	Resina Epóxi
TÀB-27	4%
TAB-28		4%
TAB-29			4%
TAB-30				4%
TAB-31					4%

Exemplo VIII

Formulações Completas [0067] A Tabela 7 fornece algumas formulações. As primeiras três formulações (TAB 32 a TAB 34) usam os mesmos agregados e aglomerantes, mas com diferentes razões de agregado/aglomerante. As 5 formulações TAB 35 a TAB 39 usam diferentes agregados mas com as mesmas pastas fluidas aglomerantes. As três formulações TAB-40 a TAB-42 usam os mesmos agregados, mas com diferentes pastas fuidas aglomerantes.

Tabela 7

Formulações Completas

Formulação η⁹ -> ξ TAB-32 Componente 4 ÀÍ2Õ312 a 6 mm ] 85%	TAB-33 ,\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ 90%	TAB-34 TAB-35	TAB-36 TAB-37
AI2O3 6 a 3 mm		- - \| 90%

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Formulação n⁹ Componente 4 AI2O3 3 a 1 mm	TAB-32 Κ^ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΧΧ	TAB-33 TAB-34	TAB-35 Χ^ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΧ	TAB-36 TAB-37
ΎΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΧΧ	ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΧ	90%	\ΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛΛ?
MgO 6 a 3 mm						85% í
Cimento	5%	3%	2%	§ 3%	3%	\| 5% i
Alumina Reativa	5%	4%	2%	4%	4%	5%
Fumo de silica	5%	3%	1%	3%	3%	5% í
Aditivos	0,1%	0,1%	0,1%	0,1%	0,1%	0,1%
Água	3%	3%	3%	3%	3%	3%

Formulação n⁹ -> Componente 4	TAB-38	TAB-39	TAB-40	TAB-41	TAB-42
AI2O312 a 6 mm			90%	90%	i 90%
Espinélio 6 a 3 mm	85%		í		: - - :
Bonita 6 a 3 mm		85%	Ϊ		: - - :
Cimento	5%	5%	10%	5%	i 5% í
Alumina Reativa	5%	5%	Ϊ	5%	: - - :
Fumo de silica	5%	5%	1		5%
Aditivos	0,1%	0,1%	0,1%	0,1%	i 0,1% i
Água	3,5%	3,5%	3%	3%	3% [

[0068] As porcentagens na Tabela são porcentagens, em peso, em relação ao peso total dos componentes sólidos da formulação.

[0069] Uma formulação da presente invenção pode ser instalada no interior de um recipiente metalúrgico sob a forma de um painel pré-fabricado, e fixado no lugar por cimento ou suporte mecânico. Pode ser realizada instalação no local da formulação da presente invenção colocando um molde em um recipiente metalúrgico de modo que a folga entre a parede interior do recipiente metalúrgico e a parede externa do molde defina um volume a ser ocupado pela formulação. A formulação é então colocada neste volume e acomodada. A formulação é deixada endurecer ou se fixar. Ela pode, então, ser submetidas a um processo de cura e um processo de secagem.

[0070] Os dispositivos formados a partir dos materiais da presente invenção contêm uma estrutura porosa controlável e exibem resistência a altas temperaturas. Portanto, vários usos podem ser contemplados por eles. Os materiais podem ser formados em painéis pré-moldados (pré-fabricados) ou

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26/26 diretamente fundidos em moldes para formar formas específicas. Os dispositivos formados a partir destes materiais podem ser usados como dispositivos de filtração, por exemplo, para remover inclusões de metal líquido quente, ou impurezas de quaisquer soluções ou gases. O material pode ser usado para formar represas, barragens ou defletores para uso em dispositivos refratários para filtrar o metal fundido. Os materiais podem ser usados para formar revestimentos para recipientes metalúrgicos ou de fundição de alta temperatura, como panelas, panelas intermediárias e cadinhos. Os dispositivos formados a partir destes materiais podem ser usados como filtros de leito profundo para a purificação de líquidos de alumínio ou ligas metálicas. Os materiais da invenção podem ser infiltrados com metal para formar pastilhas de freio. Os materiais da invenção podem ser usados como difusores de gás ou líquido.

[0071] Numerosas modificações e variações da presente invenção são possíveis. Portanto, deve-se entender que dentro do escopo das reivindicações a seguir, a invenção pode ser praticada de outra forma que a especificamente descrita.

Claims

Reivindicações

1. MATERIAL MOLDADO REFRATÁRIO POROSO, caracterizado por compreender:

uma fração de agregado refratário fechado tendo um tamanho mínimo de partícula e um tamanho máximo de partícula, em que a razão de tamanho máximo de partícula para tamanho mínimo de partícula é de 10:1 ou menor; e uma fase aglomerante que compreende aglomerante refratário selecionado a partir do grupo que consiste em cimento de aluminato de cálcio, fosfato de alumina, alumina hidratável, silica coloidal e combinações dos mesmos;

em que a fração de agregado refratário fechado compreende 100%, em peso, do material que tem um diâmetro de partícula maior que 0,1 mm, e em que a porcentagem, em peso, da fração de agregado para o peso combinado da fração de agregado e a fase aglomerante está dentro da faixa de, e incluindo 85 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso.
2. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela razão de tamanho máximo de partícula para tamanho mínimo de partícula ser de 5:1 ou menor.
3. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela razão de tamanho máximo de partícula para tamanho mínimo de partícula ser de 2:1 ou menor.
4. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela porcentagem, em peso, da fração de agregado para o peso combinado da fração de agregado e a fase aglomerante estar dentro da faixa de, e incluindo 90 por cento, em peso, até e incluindo 98 por cento, em peso.
5. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a

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2/4 reivindicação 4, caracterizado pelo aglomerante refratário compreender cimento de aluminato de cálcio, e em que a fase aglomerante ainda compreende:

(a) alumina reativa; e (b) silica.
6. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 100%, em peso, da fração de agregado refratário fechado ter um tamanho de partícula com um diâmetro de pelo menos 5,0 mm.
7. MATERIAL MOLDADO REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fração de agregado refratário fechado compreender um material selecionado a partir do grupo que consiste em alumina, magnésia, zircônia, óxido de cálcio, silica, espinélio, aluminatos de cálcio, mulita, olivina, forsterita, zircônio, silicato de cálcio, AZS, e combinações destes materiais.
8. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fase aglomerante compreender um material selecionado a partir do grupo que consiste em alumina reativa, alumina calcinada, alumina tabular, alumina fundida, carbono, zircônia, magnésia, fumo de silica, bauxita, óxido de cromo, e combinações dos mesmos.
9. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela razão entre o tamanho das menores partículas de agregado refratário e as maiores partículas na fase aglomerante ser pelo menos 10:1.
10. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela razão entre o tamanho das menores partículas de agregado refratário e as maiores partículas na fase aglomerante ser pelo menos 2:1.

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11. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 100%, em peso, da fase aglomerante consistir em partículas que têm um tamanho de 100 microns ou menos.
12. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela porosidade estar na faixa de e incluindo 20%, em vol, de porosidade aberta até e incluindo 60%, em vol, de porosidade aberta.
13. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela porosidade ser tortuosa.
14. MATERIAL MOLDADO REFRATÁRIO POROSO, caracterizado por compreender:

uma primeira camada compreendendo um primeiro material refratário poroso de acordo com a reivindicação 1, e tendo uma primeira camada de tamanho mínimo de partícula de agregado; e uma segunda camada compreendendo um segundo material refratário poroso de acordo com a reivindicação 1, e tendo uma segunda camada de tamanho mínimo de partícula de agregado; e em que a primeira camada de tamanho mínimo de partícula de agregado é maior que a segunda camada de tamanho mínimo de partícula de agregado.
15. RECIPIENTE METALÚRGICO, que tem um interior e um exterior, caracterizado pelo interior do recipiente metalúrgico compreender uma estrutura de revestimento que compreende um material moldado refratário poroso, de acordo com a reivindicação 1.
16. PROCESSO PARA A MINIMIZAÇÃO DE OXIDAÇÃO de um metal fundido, caracterizado por compreender:

a) transferir metal fundido para um recipiente que tem uma estrutura de revestimento que compreende um material moldado refratário poroso, de acordo com a reivindicação 1, e

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b) transferir o metal fundido para fora do recipiente.
17. MATERIAL REFRATÁRIO POROSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 100%, em peso, da fração de agregado refratário fechado ter um tamanho de partícula com um diâmetro de pelo menos 3,0 mm, e pelo menos 6,0 mm.