BRPI0718655A2

BRPI0718655A2 - Tijolo de manga de alta durabilidade

Info

Publication number: BRPI0718655A2
Application number: BRPI0718655-0A
Authority: BR
Inventors: Masato Tanaka; Eiichiro Hatae; Toshiyuki Hokii; Joki Yoshitomi
Original assignee: Krosakiharima Corp
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2013-11-19
Also published as: JPWO2008056655A1; CA2668707C; ES2609510T3; CN101535212B; KR20090082203A; EP2103580A4; AU2007318642A1; WO2008056655A1; EP2103580B1; JP5016609B2; CN101535212A; CA2668707A1; US20100092750A1; US8093169B2; EP2103580A1; AU2007318642B2

Description

"TIJOLO DE MANGA DE ALTA DURABILIDADE" DESCRIÇÃO CAMPO TÉCNICO

A presente invenção diz respeito a um tijolo de manga para

conversores de fabricação de aço. TÉCNICA FUNDAMENTAL

Um conversor de fabricação de aço é provido com um orifício de saída para a descarga do aço em fusão para uma panela ou semelhante através deste, em que o orifício de saída é definido por um membro refratário de forma tubular. No geral, este membro refratário é chamado de "tijolo de manga de orifício de saída" ou simplesmente "tijolo de manga".

Requer-se que o tijolo de manga de orifício de saída tenha resistência ao choque térmico e resistência à oxidação, porque o mesmo é exposto a mudanças rápidas na temperatura e atmosfera durante um período de espera ou paralisação depois de uma operação de corrida em um conversor e requerido ainda ter resistência à abrasão (erosão) e dureza alta, porque o mesmo é severamente exposto a uma corrente de aço em fusão em alta temperatura durante a operação de corrida.

Um material de base não queimado de magnésia-carbono, é amplamente usado como um material refratário para o tijolo de manga de orifício de saída. Embora o material com base em magnésia-carbono seja excelente em resistência ao choque térmico e portanto adequado para o tijolo de manga de orifício de saída a ser usado sob condições de choque térmico severo, permanece uma alta necessidade quanto a prolongar ainda mais um período durável do tijolo de manga de orifício de saída para melhorar uma taxa de operação de conversor.

Até agora, de modo a realçar a resistência à oxidação e dureza de modo a obter período durável mais longo, um aditivo metálico, tal como alumínio ou boreto, foi usado como meios eficazes para tal. A adição de um pó metálico, tal como um pó de alumínio, tem um efeito realçador de dureza significante que surge da criação de ligações secundárias com base na formação de carbeto e espinélio e da densificação de matriz com base na expansão volumétrica e simultaneamente realça a resistência à abrasão. Por outro lado, isto causa deterioração significante na resistência ao choque térmico. Assim, o pó metálico é no geral adicionado em uma pequena quantidade.

Também foi praticado reduzir um teor de carbono, tal como grafita, isto é, usar um material de carbono baixo, para obter uma matriz forte com base na densificação e formação de matriz de uma camada rica em MgO em uma superfície de operação, de modo a suprimir a abrasão (erosão) devido a uma corrente de aço em fusão e oxidação. Tipicamente, um tijolo de magnésia-carbono contém grafita em flocos em uma quantidade de cerca de 20% em massa. É conhecido que, se a grafita em flocos é drasticamente reduzida a um nível de 10% em massa ou menos, a resistência à abrasão e resistência à oxidação serão realçadas, o que leva à melhora na durabilidade.

Por exemplo, o seguinte Documento de Patente 1 divulga um material refratário de MgO-C de carbono baixo para um orifício de saída de conversor, que contém de 1 a 8% em peso de um material bruto de carbono, de 0,3 a 5% em peso de piche, de 0 a 1,5% em peso de um aditivo metálico e de 0 a 0,8% em peso de haleto. É descrito que este material refratário é caracterizado por conter uma quantidade relativamente pequena (la 8% em massa) de carbono e uma dada quantidade de pó de piche, que torna possível obter uma vantagem de ser capaz de suprimir o dano de oxidação sem deteriorar a excelente resistência ao choque térmico do material refratário com base em MgO e ter resistência ao curvamento após a queima alta e excelente resistência à escória-corrosão.

O seguinte Documento de Patente 2 divulga um tijolo de manga conversor produzido pela adição de 3 a 5% em massa de aglutinante orgânico, alcatrão ou piche, a um material refratário que compreende de 60 a 90% em massa de magnésia, de 5 a 35% em massa de grafíta, de 1 a 10% em massa de pó de alumínio e de 0,1 a 20% em massa de fibras de liga de cromo e submetendo a mistura resistente ao amassamento e formação. Também é divulgado que a resistência à oxidação e a resistência ao choque térmico no tijolo de manga de orifício de saída de conversor obtido são realçadas pela adição/mistura das fibras de aço liga com cromo a este.

O seguinte Documento de Patente 3 divulga um orifício de saída de manga para conversores de fabricação de aço, excelentes na resistência à escória, que é preparada submetendo-se uma mistura contendo partículas de magnésia revestidas com resina e carbono, a um processo de formação.

[Documento de Patente 1 ] JP 8-259312A

[Documento de Patente 2] JP 6-220517A [Documento de Patente 3] JP 2000-309818A

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO [PROBLEMA A SER RESOLVIDO PELA INVENÇÃO!

Entretanto, cada um dos tijolos de manga divulgados nos Documentos de Patente acima não pode obter um resultado satisfatório em termos de período durável desejado. Além disso, o tijolo de manga mostra variações grandes em durabilidade dependendo de um conversor usando o mesmo e deste modo não pode obter um resultado estável.

Um fator que domina a durabilidade de um tijolo de manga é a rachadura ou fratura que ocorrem no próprio tijolo de manga. A fratura inevitavelmente leva à substituição do tijolo de manga repentinamente.

Uma causa para a fratura pode incluir: choque térmico causado por uma elevação de temperatura durante a passagem de aço em fusão; estresse aplicado a um furo interno do tijolo de manga durante a passagem de aço em fusão; e a fratura causada por uma força externa que surge do aço em fusão agitado durante uma operação de corrida. Um diâmetro interno, uma forma externa, um comprimento e outras dimensões/configurações do tijolo de manga também têm um impacto na fratura e cada um deles varia dependendo de um conversor usando o tijolo de manga. Assim, é extremamente difícil identificar a causa para a fratura.

Como acima, até agora, um critério claro para a seleção de material tem faltado em especificar e designar um material com base em magnésia-carbono a ser usado para um tijolo de manga de orifício de saída, resultando em dificuldade em melhorar a qualidade do material e seleção de material com base na repetição de tentativa e erro.

Em um tijolo de manga com base em magnésia-carbono para conversores de fabricação de aço, é um objetivo da presente invenção impedir a fratura que de outro modo ocorreria no próprio tijolo de manga, para permitir que o tijolo de manga tenha durabilidade realçada. [MEIOS PARA RESOLVER O PROBLEMA!

A presente invenção está fundamentada no conhecimento de que é crítico como um fator determinar a durabilidade para ajustar as respectivas taxas de adição de um pó metálico e grafita dependendo de uma espessura de um tijolo de manga, que foi obtido como um resultado de vários testes experimentais realizados enquanto se posiciona uma espessura de um tijolo de manga como um parâmetro chave para o planejamento de material. Mais especificamente, foi descoberto que, quando uma taxa adicional de cada um de um pó metálico e grafita é ajustada em uma faixa adequada dependendo de uma espessura de um tijolo de manga, torna-se possível impedir a fratura que de outro modo ocorreria no próprio tijolo de manga, para obter um tijolo de manga de orifício de saída notavelmente excelente em durabilidade.

Um fator dominante que causa o dano de um tijolo de manga depende de uma espessura do tijolo de manga e é necessário para dar prioridade à dureza se o tijolo de manga tem uma espessura relativamente pequena e dar prioridade para a resistência ao choque térmico se o tijolo de manga tem uma espessura relativamente grande.

Em um tijolo de manga tendo uma espessura relativamente pequena, é assumido que, em uma situação onde um furo interno do tijolo de manga é gradualmente danificado e ampliado junto com um aumento no uso do tijolo de manga (o número de ciclos de corrida) e consequentemente a espessura é gradualmente reduzida, o tijolo de manga é fraturado devido à sua dureza insuficiente para suportar um estresse aplicado ao furo interno durante a passagem de aço em fusão ou uma força externa, que surge do aço em fusão agitado durante uma operação de corrida. Em um tijolo de manga tendo uma espessura relativamente grande, é considerado que a fratura devida ao choque térmico torna-se um fator chave que determina um período durável, porque a dureza do próprio tijolo de manga é garantida com base na sua espessura. Como acima, o conhecimento chave como a base da presente

invenção é que um modo de dano diferentemente aparecerá dependendo de uma espessura da manga e é necessário realizar o planejamento do material dependendo da espessura da manga. Também é assumido que uma ponderação de propriedades requeridas em cada manga é ser continuamente trocado em resposta a uma espessura desta. Além disso, o modo de dano é de modo relativamente evidente mudado em um limiar onde a espessura da manga é de cerca de 70 mm e é necessário dar prioridade à dureza quando a espessura da manga for menor do que o limiar e dar prioridade para a resistência à quebra quando a espessura da manga é maior do que o limiar. Especificamente, a presente invenção fornece um tijolo de

manga de alta durabilidade obtido pela adição, a uma mistura de matéria- prima refratária contendo de 60 a 95% em massa de uma matéria-prima de magnésia e de 5 a 20% em massa de grafita, um pó metálico de um ou mais selecionados do grupo que consiste de Al, Si, Mg, Ca, Cr e uma liga destes, em uma quantidade de mais do que 3 a 6% em massa e um aglutinante orgânico, em acréscimo a 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária, e submeter a mistura resistente ao amassamento, formação e tratamento térmico, em que o tijolo de manga tem uma espessura de 70 mm ou menos.

Sob uma condição que a espessura da luva é de 70 mm ou menos, o pó metálico é usado em uma quantidade de mais do que 3 a 6% em massa de modo a realçar a dureza. Se a quantidade é de 3% em massa ou menos, a dureza do tijolo de manga torna-se insuficiente e deste modo a fratura é provável ocorrer durante o uso para causar a deterioração na durabilidade. Se a quantidade é maior do que 6% em massa, a resistência ao choque térmico torna-se insuficiente devido a um módulo elástico aumentado causado pela densificação na matriz e deste modo a fratura é provável de ocorrer para causar a deterioração na durabilidade. Além disso, sob a condição de que a espessura da manga é de

70 mm ou menos, o pó metálico é usado na quantidade relativamente grande, de modo que, mesmo se grafita é usada em uma quantidade relativamente grande, um efeito de suprimir a deterioração na resistência à abrasão e a dureza pode ser obtida e assim a durabilidade é realçada como um todo. De modo a garantir a resistência ao choque térmico, grafita é usada em uma quantidade de 5 a 20% em massa. Se a quantidade de grafita for menor do que 5% em massa, a resistência ao choque térmico torna-se insuficiente e deste modo a fratura é provável ocorrer durante o uso para causar a deterioração na durabilidade. Se a quantidade for maior do que 20% em massa, a abrasão causada pelo aço em fusão e as perdas devido à dureza insuficiente tornam-se maior durante o uso para causar a deterioração na durabilidade.

No tijolo de manga da presente invenção, em vista da resistência à corrosão, um matéria-prima de magnésia está contida em uma quantidade de 60 a 95% em massa, preferivelmente de 80 a 95% em massa, com respeito à quantidade total da mistura de matéria-prima refratária. Se a quantidade for menor do que 60% em massa, a resistência à corrosão torna-se insuficiente. Se a quantidade for maior do que 95% em massa, a taxa de adição de grafita relativamente torna-se insuficiente e deste modo a resistência ao choque térmico torna-se insuficiente.

Embora o tijolo de manga da presente invenção possa ter excelente durabilidade e alta versatilidade mesmo se a mistura de matéria- prima refratária consiste apenas de uma matéria-prima de magnésia e grafita, outra matéria-prima pode ser usada na mistura de matéria-prima refratária, de acordo com as condições de uso, como com tijolos de magnésia-carbono convencionais. Por exemplo, um ou mais selecionados do grupo que consiste de alumina-magnésia espinélio, alumina, zircônia, sílica, negro de fumo, coque, pó de piche e carbeto de silício, podem ser usados em uma quantidade de 1 a 20% em massa. Entretanto, se a quantidade torna-se maior do que 20% em massa, a resistência à corrosão do tijolo de manga começará a deteriorar.

A matéria-prima de magnésia a ser usada na presente invenção pode ser um tipo que é vendido no mercado livre como uma matéria-prima para produtos refratários. O uso de clinquer de magnésia fundida contendo 98% ou mais de MgO permite que o tijolo de manga tenha mais resistência à

corrosão realçada.

A grafita a ser usada na mistura de matéria-prima refratária pode ser, por exemplo, grafita em flocos ou grafita sintética que são habitualmente usadas como uma matéria-prima para produtos refratários. Além disso, a grafita em flocos pode ser grafita expansível. A grafita expansível é um tipo de grafita em flocos, isto é, uma matéria-prima preparada submetendo-se grafita em flocos a um tratamento químico para induzir a expansão e depois pulverizando a grafita expandida em flocos. Embora a grafita expansível inclua diversos tipos, tais como grafita consistindo de placas, qualquer uma delas pode ser usada na presente invenção.

O pó metálico a ser adicionado à mistura de matéria-prima refratária pode ser fabricado de um ou mais selecionados do grupo que consiste de Al, Si, Mg, Ca, Cr e uma liga destes, de um ponto de vista de que eles são capazes de realçar a dureza e resistência à oxidação e menos prováveis de exercer um efeito negativo em uma matriz refratária. O pó metálico aprisiona oxigênio no produto refratário para apresentar uma função que cria ligação cerâmica e uma função protetora da oxidação da grafita e o óxido resultante tem um alto ponto de fusão, isto é, excelente resistência à corrosão. Preferivelmente, o pó metálico é usado sob uma condição que um tamanho de partícula deste é ajustado para ser de 0,1 mm ou menos, de modo a permitir que o pó metálico seja uniformemente dispersado sobre a matriz mesmo se o mesmo é usado em uma pequena quantidade.

Além disso, um ou mais selecionados do grupo que consiste de B, B4C, MgB2, CaB6 e CrB podem ser adicionados à mistura de matéria-prima refratária em uma quantidade de 0,1 a 3% em massa, em acréscimo a 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária. A adição de boro e/ou o boreto torna possível realçar a dureza e resistência à oxidação e realçar ainda mais a durabilidade. Se a taxa de adição for menor do que 0,1% em massa, a dureza e resistência à oxidação não são suficientemente realçadas. Se a taxa de adição for maior do que 3% em massa, a resistência ao choque térmico deteriorará. Preferivelmente, o boro ou boreto é usado sob uma condição que um tamanho de partícula deste é ajustado para ser de 0,1 mm ou menos, de modo a permitir que o boro ou boreto sejam uniformemente dispersos sobre a matriz mesmo se fossem usados em uma pequena quantidade.

Durante o uso, o(s) metal(is) no produto refratário é/são transformados em um óxido e o óxido metálico é expandido em volume através de uma reação com magnésia, para densificar uma matriz do tijolo, de modo que um efeito realçador da dureza seja suficientemente obtido, ao passo que a resistência ao choque térmico é diminuída e deste modo a durabilidade do tijolo de manga é provável de se tornar insuficiente dependendo das condições de uso. Portanto, na matéria-prima de magnésia, uma fração de partícula fina, particularmente, uma fração tendo um diâmetro de partícula de 10 μηι ou menos, pode não ser usada ou reduzida, porque a mesma facilmente reage com o óxido metálico devido à sua alta atividade para causar densificação excessiva da matriz. Isto torna possível realçar ainda mais a resistência ao choque térmico, enquanto suprime a deterioração excessiva na dureza. Além disso, se uma matéria-prima tendo um diâmetro de partícula de 10 μιη ou menos torna-se maior do que 5% em massa na mistura de matéria- prima refratária, torna-se difícil obter um efeito realçador da resistência ao

choque térmico.

No tijolo de manga da presente invenção, uma quantidade de

magnésia na matéria-prima de magnésia tendo um diâmetro de partícula maior do que 10 a 500 μηι pode ser ajustada na faixa de 20 a 50% em massa na mistura de matéria-prima refratária, para permitir que a manga tenha dureza e resistência ao choque térmico altas. Se a quantidade de magnésia tendo um diâmetro de partícula maior do que 10 a 500 μηι for menor do que 20% em massa, a matriz tem uma estrutura porosa e deste modo um efeito realçador da resistência à corrosão torna-se insuficiente. Se a quantidade for maior do que 50% em massa, a magnésia reage com o óxido metálico e uma influência da densificação resultante da matriz torna-se não negligenciável para causar deterioração na resistência ao choque térmico.

O pó metálico e um aglutinante orgânico são adicionados à mistura de matéria-prima refratária contendo as matérias primas acima nas taxas de mistura dadas e a mistura resistente é submetida ao amassamento, formação e tratamento térmico para obter o tijolo de manga. Neste processo, uma distribuição do tamanho de partícula, uma pressão de formação ou semelhante pode ser controlada para mudar uma resistência a quente e um módulo elástico.

O aglutinante orgânico é usado como um meio para produzir

resistência suficiente para o manuseio, através da formação por pressão e tratamento térmico e criar ligações de carbono através do aquecimento. Como o aglutinante orgânico, um ou mais selecionados do grupo que consiste de resina fenólica, resina de furano e piche podem ser usados.

O tijolo de manga pode ser formado para ter uma porção estreitada em um furo interno e/ou uma superfície externa do mesmo, ou pode ser formado em uma forma de gargalo. O furo interno pode ter uma forma não circular na seção, tal como uma forma oval.

Fundamentalmente, a espessura do tijolo de manga significa uma espessura de uma porção mais fina deste. Entretanto, quando o tijolo de manga tem uma porção estreitada, a espessura do tijolo de manga significa uma espessura mínima da porção remanescente outra que não a porção estreitada. Além disso, quando o furo interno é estreitado em um comprimento total deste, a espessura do tijolo de manga significa uma espessura mínima em uma região onde o furo interno é estreitado. Quando existe uma etapa dentro do furo interno, a espessura do tijolo de manga significa uma espessura mínima em uma região do furo interno tendo um

diâmetro menor.

No tijolo de manga da presente invenção, a fratura que de

outro modo ocorreria no próprio tijolo de manga durante o uso é significantemente suprimido. Este efeito se torna proeminente, particularmente em um tijolo de manga de tamanho grande tendo um comprimento global de 700 a 3000 mm. [EFEITO DA INVENÇÃO]

Cada um de grafita e o pó metálico é misturado/adicionado a uma taxa adequada dependendo de uma espessura de um tijolo de manga de orifício de saída, de modo que a durabilidade do tijolo de manga de orifício de saída é acentuadamente realçada.

Além disso, pelo uso do tijolo de manga da presente invenção, um intervalo de substituição da manga periódica é prolongado e a freqüência de lidar com operações de substituição do tijolo de manga repentinas com fratura ou semelhante é drasticamente reduzida, de modo que a freqüência de paralisação do conversor associada com uma operação de substituição do tijolo de manga é reduzida e deste modo um processo de produção se torna mais estável.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

A FIG. I mostra uma relação entre uma espessura e um limite utilizável de cada tijolo de manga em exemplos inventivos e exemplos comparável.

MELHOR MODO PARA REALIZAR A INVENÇÃO

Uma forma de realização da presente invenção será agora descrita com base nos exemplos. ÍEXEMPLOS1

Os exemplos inventivos são mostrados na Tabela 1 e os exemplos comparativos são mostrados na Tabela 2. As dimensões de cada um de uma pluralidade de tijolos de manga de forma cilíndrica produzidos de acordo com as Tabelas 1 e 2 são mostradas na Tabela 3. Uma pluralidade de tijolos de manga tendo formatos diferentes foram produzidos em composições respectivas destes. As Tabelas 1 e 2 mostram um resultado de medição sobre as propriedades físicas de cada um dos tijolos de manga e um resultado de teste em um limite utilizável de cada um dos tijolos de manga em um conversor. Qualquer um dos tijolos de manga produzidos em cada um dos exemplos inventivos e comparativos que é designado com um número específico, têm a mesma forma. Por exemplo, no exemplo inventivo ou comparativo I, os tijolos de manga tendo a mesma forma (código de manga A) foram usados. Além disso, nos exemplos inventivo ou comparativo 2, os tijolos de manga tendo a mesma forma (código de manga B) foram produzidos.

Nos exemplos inventivos e comparativos listados nas Tabelas 1 e 2, magnésia fundida tendo uma pureza de 99% em massa e frações de partícula combinadas em uma distribuição de tamanho de partícula apropriado foi usada como uma matéria-prima de magnésia. Além disso, um pó fino de grafita natural em flocos tendo uma pureza de cerca de 99% em massa e um tamanho de partícula de 0,5 mm ou menos foi usado como grafita em flocos. Cada um do pó metálico e boreto nas Tabelas 1 e 2 foi formado como um pó tendo um tamanho de partícula de 0,05 mm ou menos. Uma combinação de piche em pó e resina fenólica, ou resina fenólica, foi usada como um aglutinante orgânico. A resina fenólica foi submetida ao controle da viscosidade usando um solvente consistindo primariamente de etileno glicol e depois adicionado em uma quantidade apropriada para obter uma mistura amassada adequada para condições de formação. Nas Tabelas 1 e 2, uma quantidade de cada um do piche, do pó metálico e do boreto a ser adicionada é indicada por uma taxa (% em massa) com respeito a e em acréscimo a 100% em massa de uma mistura de matéria-prima refratária que consiste da matéria- prima de magnésia e a grafita. O pó metálico, a resina fenólica como o aglutinante orgânico,

e, opcionalmente, piche (na forma de pó) e/ou boreto, foram adicionados à mistura de matéria-prima refratária, de acordo com as Tabelas 1 e 2 e a mistura resistente foi amassada e depois formada em um tijolo de manga de orifício de saída através de um processo CIP. O tijolo de manga de orifício de saída formado foi submetido a um tratamento térmico a 300° C.

Um pedaço de teste foi cortado do tijolo de manga preparado para medir uma porosidade aparente deste de acordo com JIS-R2205. Além disso, uma resistência à curvatura a quente foi medido a 1400° C de acordo com o procedimento de medição da JIS-2213. O tijolo de manga de orifício de saída foi experimentalmente usado em um conversor. O limite utilizável é indicado por um valor médio dos respectivos limites utilizáveis de três tijolos de manga usados no teste. No teste no limite utilizável, o uso do tijolo de manga foi descontinuado quando um tempo de corrida real torna-se menor do que um tempo de corrida predeterminado e foi julgado que o tempo de corrida predeterminado não pode ser medido pelo reparo de um faro interno do tijolo de manga e deste modo um problema ocorrerá em uma operação de corrida. O uso do tijolo de manga também foi descontinuado quando foi julgado que o uso é dificilmente continuado devido à fratura súbita. Cada uma de uma taxa de uma primeira fração de partícula da

matéria-prima de magnésia tendo um diâmetro de partícula de mais do que 10 a 500 μηι e uma taxa de uma segunda fração de partícula da matéria-prima de magnésia tendo um diâmetro de partícula de 10 μπι ou menor, é uma medição resulta em uma taxa de cada uma das frações de partícula contidas em 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária. Especificamente, uma distribuição de tamanho de partícula foi determinada pela amostragem da matéria-prima de magnésia exatamente antes de ser misturada, peneirando a matéria-prima de magnésia amostrada em uma peneira, tendo uma abertura de 1 mm e submeter a fração de tamanho menor que o normal resultante a uma medição usando um analisador da distribuição do tamanho de partícula de dispersão de luz e cada uma das taxas das primeira e segunda frações de partícula da matéria-prima de magnésia foi calculada com base em uma taxa

de mistura correspondente desta.

A FIG. 1 é um gráfico em que os resultados nas Tabelas 1 e 2

são plotados em termos de uma relação entre uma espessura de um tijolo de manga e um limite utilizável (período durável) deste em um conversor. A FIG. 1 mostra dois casos: um caso onde uma quantidade de adição do pó metálico está na faixa maior do que 3 a 6% em massa; o outro caso onde a quantidade de adição do pó metálico é de 3% em massa ou menos, para cada um dos exemplos inventivo e comparativo, em uma maneira distinguível, de modo a checar uma influência da quantidade de adição do pó metálico sobre o limite utilizável em um conversor.

Como observado na FIG. 1, uma correlatividade entre a quantidade de adição de pó metálico e o limite utilizável é amplamente mudado em um limiar onde uma espessura de um tijolo de manga é de cerca de 70 mm. Especificamente, como observado na FIG. 1, quando a espessura do tijolo de manga é de 70 mm ou menos, os tijolos de manga dos exemplos inventivos em uma região indicada pelos círculos brancos (O), isto é, tijolos de manga onde a quantidade de adição de pó metálico está na faixa de mais do que 3 a 6% em massa, estão menos sujeitos à fratura e significantemente superiores em durabilidade em relação aos tijolos de manga dos exemplos comparativos em uma região indicada pelos triângulos pretos (A), isto é, tijolos de manga onde a quantidade de adição de pó metálico é de 3% em massa ou menos.

Entretanto, quando a espessura do tijolo de manga é maior do que 70 mm, os tijolos de manga dos exemplos comparativos em uma região indicada pelos triângulos brancos (Δ), isto é, tijolos de manga onde a quantidade de adição de pó metálico está na faixa de mais do que 3 a 6% em massa, é inferior em durabilidade em relação aos tijolos de manga dos exemplos inventivos em uma região indicada pelos círculos pretos (·), isto é, tijolos de manga onde a quantidade de adição de pó metálico é de 3% em massa ou menos. Presumivelmente, a razão é que, quando a espessura da luva é maior do que o limiar de cerca de 70 mm, o choque térmico torna-se um fator primário que causa dano e a fratura ocorre devido às fissuras desenvolvidas em um furo interno em conseqüência do pó metálico adicionado em uma quantidade relativamente grande, para causar deterioração na durabilidade.

Na Tabela 1, a composição em cada um dos exemplos inventivos de 1 a 9 é colocada tal que uma quantidade de adição de cada um da grafita e pó metálico caiam dentro da faixa definida nas reivindicações anexas e aplicada aos tijolos de manga tendo uma espessura de 70 mm ou menos. É mostrado que os exemplos inventivos exibem limite utilizável acentuadamente excelente, quando comparados com aqueles tendo formatos idênticos àqueles dos exemplos inventivos entre os tijolos de manga dos exemplos comparativos de 1 a 21 listados na Tabela 2.

Por exemplo, no exemplo comparativo 1 onde o pó metálico está contido em uma quantidade de 7% em massa em acréscimo a 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária, que é maior do que o limite superior de 6% em massa, o limite utilizável deteriora em cerca de 29% quando comparado com o exemplo inventivo 1 que tem a mesma forma de tijolo de manga e a mesma composição da mistura de matéria-prima refratária como aquela do exemplo comparativo 1 e contém o pó metálico em uma quantidade de 4% em massa. Presumivelmente, a razão é que a taxa de adição de pó metálico excessivamente grande causa deterioração na resistência ao choque térmico e deste modo fratura ocorre no tijolo de manga.

No exemplo comparativo 6 onde o pó metálico está contido em uma quantidade de 1% em massa, em acréscimo a 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária, que é menor do que o limite inferior de 3% em massa, o limite utilizável deteriora em cerca de 23% quando comparado com o exemplo inventivo 4 que tem a mesma forma do tijolo de manga e a mesma composição da mistura de matéria-prima refratária como aquela do exemplo comparativo 6 e contém o pó metálico em uma quantidade de 5% em massa. Presumivelmente, a razão é que a taxa de adição de pó metálico excessivamente baixa causa insuficiência na resistência e deste modo fratura ocorre no tijolo de manga. A tendência similar é observada entre o exemplo comparativo 8 e o exemplo inventivo 6 e entre o exemplo comparativo 9 e o exemplo inventivo 7. No exemplo comparativo 10 onde a grafita está contida em uma quantidade de 4% em massa que é menos do que o limite mais baixo de 5% em massa, o limite utilizável deteriora em cerca de 25% quando comparado com o exemplo inventivo 8 que tem a mesma forma de tijolo de manga como aquela do exemplo comparativo 10 e contém a grafita em uma quantidade de 6% em massa. Presumivelmente, a razão é que a quantidade da grafita excessivamente baixa causa insuficiência na resistência ao choque térmico e deste modo fratura ocorre no tijolo de manga.

No exemplo comparativo 13 onde a grafita está contida em uma quantidade de 22% em massa que é maior do que o limite superior de 20% em massa, o limite utilizável deteriora em cerca de 24% quando comparado com o exemplo inventivo 9 que tem a mesma forma do tijolo de manga como aquela do exemplo comparativo 13 e contém a grafita em uma

quantidade de 7% em massa. Embora a composição do exemplo comparativo 12

compreenda 4% em massa do pó metálico e 10% em massa da grafita cada um caindo dentro da faixa definida nas reivindicações anexas, é aplicada a um tijolo de manga tendo uma espessura de 85 mm. Como um resultado; o mesmo teve um limite utilizável inferior ao comparativo, o exemplo 20 que contém o pó metálico em uma quantidade de 0,7%. A razão é que a durabilidade é diminuída devido à fratura causada pelo choque térmico. Tendência similar é observada entre o exemplo comparativo 4 e o exemplo comparativo 14. 3,11 1-1 LZ o 1—< CO CO -=Ir CO CO τ—I ι—< co CN ON CN 3,06 ^ir CN CO 3,07 CO Ttr O CO in σ\ ri O ^ LZ 2,95 ι-1 vo (N 2,92 VO LZ 3,05 I Oi OO CN (tempos) [Propriedades físicas] Densidade da massa Porosidade aparente (%) Resist. de flexão térmica (MPa) Cu

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c « W E -α (mm) Limite 95 80 160 110 95 115 120 85 90 90 205 105 110 utilizável da manga (tempos) [Propriedades flsicasl Densidade de 2,92 3,09 2,96 3,00 2,94 2,97 3,05 3,07 3,11 3,13 3,14 3,08 2,88 massa Viscosidade 4,2 4,1 3,9 4,4 4,2 4,3 4,4 3,9 4,0 4,6 4,0 3,9 3,8 aparente (%) Resist. de 26 24 19 29 23 24 23 22 24 35 24 29 19 flexão térmica (MPa) Ex. comp. Ex. comp. Ex. comp. Ex. comp. Ex. comp. Ex. comp. Ex. comp. Ex. comp. 14 15 16 17 18 19 20 21 Código de N A A C D K L □ manga Magnésia 90 82 82 91 85 96 95 90 fundida (%/massa) Grafita em 10 18 18 9 8 4 5 10 flocos (%/massa) Pó de breu 1 1 1 1 1 1 (%/massa) (carbono fixado: 80%) Pó de metal Al 2 6 7 4 4 0,35 0,7 1,5 (%/massa) Al7Mg1 1,5 2 2 1 Si 0,3 0,3 CaSiMg total 3,5 8 9 4,3 4,3 0,35 0,7 2,5 Boreto B4C (%/massa) MgB2 CaBfi CrB κ>

O total 0 0 0 0 0 0 0 0 Fração tendo diâmetro de 30 30 30 30 30 30 particular maior do que 10 a 500 μπι em matéria-prima baseada em magnésia (%/massa) Fração tendo diâmetro de 1 1 1 1 1 1 particular maior do que 10 μιη ou menos em material- prima baseada em magnésia (%/massa) Espessura da 120 30 30 97,5 97,5 105 85 120 manga furo de corrida (mm) Limite 100 185 175 210 185 210 utilizável da manga (tempos) [Propriedades físicas] Densidade de 3,04 2,90 2,89 3,05 3,00 3,14 3,12 3,06 massa Viscosidade 4,1 4,3 4,5 4,2 4,2 4,0 3,9 3,9 aparente (%) Resist. de 30 28 30 27 26 25 26 25 flexão térmica (MPa) TABELA 3 Código de manga A B C D E F G H I J K L M N Diâmetro interno da manga furo de 130 130 140 140 170 140 130 150 170 155 210 170 180 220 corrida (mm) Espessura da manga furo de corrida 30 30 97,5 97,5 50 67,5 62,5 45 40 42 105 85 60 120 (mm) Comprim. da manga furo de corrida 1400 1300 1600 1800 2200 700 1260 1815 1750 1200 1400 1700 900 1900 (mm) NJ

K>

Claims

1. Tijolo de manga de alta durabilidade, caracterizado pelo fato de que é obtido pela adição, a uma mistura de matéria-prima refratária contendo de 60 a 95% em massa de um matéria-prima de magnésia e de 5 a20% em massa de grafita, de um pó metálico de um ou mais selecionados do grupo que consiste de Al, Si, Mg, Ca, Cr e uma liga destes, em uma quantidade maior do que 3 a 6% em massa e um aglutinante orgânico, em acréscimo a 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária e submeter a mistura resistente ao amassamento, formação e tratamento térmico, em que o tijolo de manga tem uma espessura de 70 mm ou menos.

2. Tijolo de manga de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ou mais selecionados do grupo que consiste de B, B4C, MgB2, CaB6 e CrB são adicionados à mistura de matéria-prima refratária em uma quantidade de 0,1 a 3% em massa, em acréscimo a 100% em massa da mistura de matéria-prima refratária.

3. Tijolo de manga de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima de magnésia compreende uma primeira fração de partícula tendo um diâmetro de partícula maior do que 10a500 μm e ocupa de 20 a 50% em massa na mistura de matéria-prima refratária e uma segunda fração de partícula tendo um diâmetro de partícula de 10 μηι ou menos e ocupando 5% em massa ou menos na mistura de matéria-prima