ES2795629T3 - Placa termoaislante, en particular placa de cubierta para masas fundidas metálicas, así como procedimiento para la preparación de la placa y su uso - Google Patents

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Abstract

Placa (1) termoaislante, preferentemente placa de cubierta (5a;b), en particular para el aislamiento térmico de masas fundidas metálicas, en particular masas fundidas de acero, en un recipiente (6) metalúrgico, en la que la placa (1) presenta una matriz de aglutinante (2) compuesta de al menos un aglutinante fraguado y granos de fundente (3) con y/o de ácido silícico biogénico, preferentemente con y/o de ceniza de cáscara de arroz, que están integrados en la matriz de aglutinante (2), caracterizada por que la placa (1) presenta como aditivo adicional al menos un agente disgregante, que con carga de temperatura expande, preferentemente de modo que la placa (1) se disgrega en una distribución suelta, que puede fluir.

Description

DESCRIPCIÓN
Placa termoaislante, en particular placa de cubierta para masas fundidas metálicas, así como procedimiento para la preparación de la placa y su uso
La presente invención se refiere a una placa termoaislante a base de ácido silícico biogénico unido con un aglutinante, preferentemente ceniza de cáscara de arroz, así como a un procedimiento para su preparación y a su uso.
La presente invención se refiere en particular a una placa de cubierta para masas fundidas metálicas, en particular para masas fundidas de acero, así como a un procedimiento para su preparación y a su uso.
En la metalurgia es habitual cubrir la superficie libre de la masa fundida metálica que se encuentra en un recipiente metalúrgico abierto, en particular de la masa fundida de acero, con un agente de cubierta. El agente de cubierta forma una capa de protección y aislamiento térmico. Éste cubre por un lado el baño de masa fundida metálica frente a gases atmosféricos, para evitar reacciones químicas indeseadas de la masa fundida metálica. Por otro lado sirve para el aislamiento o bien aislamiento térmico. Por consiguiente, el agente de cubierta proporciona una buena calidad de superficie.
Como agente de cubierta se usan habitualmente distribuciones sueltas de materiales refractarios, en particular de ceniza de cáscara de arroz. La ceniza de cáscara de arroz se prepara en grandes cantidades en muchos países productores de arroz. Ésta se produce como producto secundario en la combustión de cáscaras de arroz (espeltas). Cuando éstas se queman, se produce ceniza de cáscara de arroz, que químicamente es muy pura y está constituida en el 94-96 % por SiO2 en forma amorfa. La ceniza de cáscara de arroz se designa por tanto también como ácido silícico biogénico. Éste tiene un punto de fusión muy alto de aprox. 1.650 °C. Durante la preparación se queman las partes constituyentes volátiles, quedando sin embargo una estructura única, microporosa del SiO2. De esta estructura resulta tanto una conductividad térmica extremadamente baja como también una densidad aparente baja de la ceniza de cáscara de arroz. Si bien la ceniza de cáscara de arroz provoca debido a ello un excelente aislamiento térmico, sin embargo, debido a su alta fineza, en particular en la aplicación sobre la superficie de masa fundida metálica, conduce a una alta carga de polvo, que puede ser perjudicial para la salud, ya que las partículas de polvo fino pueden llegar al cuerpo humano y provocar por ejemplo lesiones oculares. Por tanto deben instalarse por ejemplo dispositivos de succión, que de nuevo conducen a pérdidas de material debido a la succión de la ceniza de cáscara de arroz.
Por este motivo se conoce también usar, en lugar de la ceniza de cáscara de arroz pura, granulados como agente de cubierta. Los granulados están constituidos por materiales refractarios granulados, que se han solidificado por medio de un aglutinante. Por ejemplo resultan granulados de este tipo por el documento DE 10 2013 000 527 A1, el documento DE 19728368 c 1 y el documento DE 19731653 c 2.
Las granallas del documento DE 102013 000 527 A1 contienen principalmente, preferentemente hasta el 90 % en peso, tierra de diatomeas. Como aglutinante se usa por ejemplo bentonita, vidrio soluble o celulosa. También pueden contener las granallas polivinilpolipirrolidona como aglutinante. El granulado funde tras algún tiempo.
El granulado del documento DE 19728368 C1 presenta granallas, que se producen a partir de ceniza de cáscara de arroz, un aglutinante orgánico, formador de gel en cantidades del 1 al 10 % en peso así como agua en cantidades del 20 al 100 % en peso.
Las bolitas/pellets del granulado del documento DE 19731653 C2 están constituidos por ceniza de cáscara de arroz, que se mezcla con una sustancia de superficie activa y un aglutinante. En el caso de la sustancia de superficie activa puede tratarse de alginato de sodio, sal de sodio de carboximetilcelulosa, hexametafosfato de sodio o mezclas de los mismos. En el caso del aglutinante puede tratarse de poli(alcohol vinílico), melaza, hexametafosfato de sodio, cemento Portland, silicato de sodio y carbonato de calcio precipitado y mezclas de los mismos. Las bolitas/pellets se secan tras el mezclado y prensado y se quema entonces a una temperatura de 800-1400 °C.
Si bien los granulados conducen a una carga de polvo claramente reducida en comparación con ceniza de cáscara de arroz pura, sin embargo presentan también una densidad aparente más alta y conducen por consiguiente a un aislamiento peor. Además, de manera condicionada por la producción, éstos son claramente más caros que distribuciones de ceniza de cáscara de arroz pura.
En el caso de los recipientes metalúrgicos que van a cubrirse se trata en particular de un distribuidor de metal, preferentemente un distribuidor de colada continua (artesa de colada), un caldero de colada o una coquilla para la colada en lingote ascendente. En el caso de la colada en lingote se introduce el metal líquido en un molde vertical (coquilla) y solidifica en éste. La introducción puede realizarse tanto desde arriba como también a través de un sistema de alimentación desde abajo (de manera ascendente). Tras la solidificación se deslingota la coquilla, o sea se retira del metal solidificado y el lingote se procesa posteriormente.
En la colada en lingote ascendente en la generación de acero se coloca habitualmente en primer lugar una placa de sujeción o barra de metal en la coquilla. La placa de sujeción está constituida por regla general por materiales que proporcionan calor (la denominada „placa exotérmica) de mezclas de óxidos refractarios distintos con polvo de metal y con frecuencia componentes que contienen fluoruro. A la placa de sujeción o la barra de metal está fijado un saco con polvo de colada por medio de medio de una cuerda. El saco se quema tras breve tiempo debido al alto calor de la masa fundida de acero, de modo que se distribuye el polvo de colada sobre la masa fundida de acero y actúa entre la coquilla y el baño de acero como agente separador. A continuación se separa la placa de sujeción o la barra de metal y se añade manualmente la respectiva distribución como agente de cubierta sobre la superficie de masa fundida de metal. Este procedimiento es muy costoso y es peligroso mediante la proximidad inmediata a la coquilla caliente para las personas ejecutantes.
El documento GB 2347 143 A divulga una composición para la preparación de un producto refractario de aislamiento térmico con ácido silícico biogénico, material de fibra y un aglutinante, estando el ácido silícico biogénico esencialmente libre de cristobalita. Como aglutinante están contenidos por ejemplo sol de sílice y almidón. A partir de la composición puede prepararse con agua una barbotina, que puede usarse para la fabricación de distintos recipientes metalúrgicos.
El documento JP S 57-202950 A divulga un agente de cubierta para una masa fundida de acero en forma de una placa prensada de tierra de diatomeas con vidrio soluble o una resina orgánica como aglutinante.
El objetivo de la presente invención es la facilitación de una placa que se basa en ceniza de cáscara de arroz, que garantice un buen aislamiento térmico tanto a temperaturas bajas como también a temperaturas altas.
El objetivo de la presente invención es en particular la facilitación de una placa de cubierta para la cubierta de la superficie libre de un baño de metal, en particular de un baño de acero, en un recipiente metalúrgico, abierto hacia arriba, que garantice un buen aislamiento térmico y a ser posible baja carga de polvo y pueda aplicarse fácilmente.
Otro objetivo es la facilitación de un procedimiento sencillo y económico para la fabricación de una placa de este tipo.
Estos objetivos se solucionan mediante una placa con las características de la reivindicación 1 así como un procedimiento con las características de la reivindicación 14. Los perfeccionamientos ventajosos de la invención están caracterizados en las reivindicaciones dependientes que siguen en cada caso.
De acuerdo con una forma de realización preferente, los granos de fundente que presentan el ácido silícico biogénico están constituidos por granos aglomerados del ácido silícico biogénico, que están unidos con al menos un aglutinante fraguado.
En un procedimiento preferente se aglomeran los granos de fundente del ácido silícico biogénico, antes del mezclado con las demás partes constituyentes de la mezcla, con agua y/o al menos un aglutinante para dar granos de granulado y se mezclan los granos de granulado en estado plástico con las demás partes constituyentes de la mezcla.
A continuación, se explica con más detalle la invención mediante un dibujo. Muestran:
Figura 1: esquemáticamente una sección en corte transversal por la placa de acuerdo con la invención
Figura 2: esquemáticamente y de manera muy simplificada una coquilla para el lingote ascendente antes del inicio del proceso de colada
Figura 3: la coquilla de acuerdo con la figura 2 durante el proceso de colada
Figura 4: la coquilla de acuerdo con la figura 2 al final del proceso de colada
Figura 5: esquemáticamente y de manera muy simplificada un distribuidor de colada delante de la mazarota
Figura 6: el distribuidor de colada de acuerdo con la figura 5 detrás de la mazarota
La placa 1 de acuerdo con la invención (figura 1-6) presenta una matriz de aglutinante 2 de un aglutinante fraguado, en el que se han incrustado o bien unido granos de fundente 3 de ácido silícico biogénico, preferentemente de ceniza de cáscara de arroz. Los granos de fundente 3 están distribuidos en la matriz de aglutinante 2. De acuerdo con una forma de realización preferente de la invención, en el caso del aglutinante se trata de un aglutinante orgánico, temporal. O bien la matriz de aglutinante 2 está constituida de acuerdo con la forma de realización preferente exclusivamente de uno o varios aglutinantes temporales. Se determinó sorprendentemente que debido al aglutinante orgánico, temporal es posible configurar la placa de modo que a partir de alcanzar una determinada temperatura límite se quema el aglutinante de modo que se disgrega la placa 1 y se produce una distribución suelta o bien un material a granel. El material a granel o bien el apilamiento designa una mezcla granular o también en trozos, que se encuentra en forma que puede distribuirse o bien que puede fluir. Es decir, de la placa 1 sale un material que puede fluir mediante combustión del aglutinante.
Preferentemente se quema el aglutinante completamente y sin residuos, de modo que tras la combustión se produzca una distribución suelta, que puede fluir de la ceniza de cáscara de arroz pura.
En el caso del aglutinante orgánico temporal se trata preferentemente de un polímero, preferentemente un polisacárido, que fragua mediante policondensación y en la respectiva atmósfera, en particular en una atmósfera de oxígeno, se quema completamente, es decir sin residuos. Por tanto se trata de un aglutinante que puede quemarse completamente. La matriz de aglutinante puede estar constituida lógicamente también por varios aglutinantes orgánicos, temporales. Debido a ello, de manera especialmente ventajosa, pueden ajustarse de manera variable tanto el intervalo de temperatura como también el tiempo, en el que la placa 1 se disgrega.
Preferentemente, en el caso del aglutinante temporal se trata de celulosa, preferentemente metilcelulosa, y/o de poli(alcohol vinílico), preferentemente poli(acetato de vinilo) y/o polivinilpirrolidona, y/o de ligninsulfonato. Sin embargo, puede tratarse también de una resina sintética, que se quema completamente en atmósfera de oxígeno.
La temperatura a la que la placa 1 comienza a disgregarse, y el intervalo de tiempo, hasta que la placa 1 se haya disgregado completamente, dependen a este respecto de distintos factores y no solo de la técnica, en particular su temperatura de inflamación, y la proporción del aglutinante temporal. Además, la temperatura y el intervalo de tiempo dependen entre otras cosas también del espesor de placa y de la porosidad. Además, el tipo de carga de temperatura (por ejemplo en un lado o por todos los lados) tiene una influencia.
A través de los distintos factores puede ajustarse la temperatura de manera variable. La placa 1 de acuerdo con la invención se disgrega preferentemente a partir de una temperatura de > 150 °C y < 800 °C, preferentemente > 200 °C y < 400 °C.
En el contexto de la invención se define la temperatura de disgregación como aquella temperatura a partir de la cual se disgrega la placa en el intervalo de 30 min completamente para dar una distribución.
La disgregación de las placas 1 se somete a ensayo a este respecto en un horno de laboratorio bajo atmósfera de oxígeno. El horno se calienta hasta una temperatura de inicio, o sea en particular 150 °C o 200 °C. Se coloca una muestra de placa con las dimensiones 50 x 50 x 50 mm3 en el horno y se mantiene la temperatura durante 30 min.
Si se produce la disgregación completa en el intervalo de 30 min, la probeta se saca de nuevo y el horno se enfría, en particular a aproximadamente 50 °C, y se mantiene en cada caso durante 30 min.
Si no se produce la disgregación completa en el intervalo de 30 min, la probeta se saca de nuevo y el horno se calienta posteriormente, en particular en etapas de 50 °C, y se mantiene en cada caso durante 30 min.
En cada tiempo de mantenimiento se usa una nueva probeta y se observa el comportamiento de disgregación.
En el caso del ácido silícico biogénico se trata de manera preferente exclusivamente de ceniza de cáscara de arroz. Sin embargo puede tratarse también de tierra de diatomeas (diatomita) o esquisto silíceo o esqueletos radiolarios solidificados de manera diagenética para dar roca o esponjas de ópalo. Pueden estar presentes también mezclas de distintos ácidos silícicos biogénicos como aditivo.
De acuerdo con la invención presenta la placa 1 de acuerdo con la invención además al menos un agente expansivo o bien agente expansor o bien agente de disgregación o bien agente disgregante como aditivo, que con carga de temperatura expande hasta un múltiplo de su volumen original. El agente disgregante o bien sus granos de fundente 4 están distribuidos igualmente en la matriz de aglutinante 2 y están unidos o bien incrustados en ésta. El agente disgregante fomenta la disgregación de la placa 1 debido a que éste expande al alcanzar una determinada temperatura > 150 °C y debido a ello la matriz de aglutinante se disgrega. El agente disgregante se selecciona a este respecto en particular de modo que la temperatura de expansión se encuentre en el intervalo de la temperatura de inflamación del aglutinante. La temperatura de inflamación es aquella temperatura, hasta la que debe calentarse una sustancia o una superficie de contacto, para que se inflame por sí misma una sustancia que puede quemarse en presencia de aire exclusivamente debido a su temperatura, o sea sin fuente de inflamación tal como una chispa de encendido.
Dado que la placa 1 contiene al menos un agente disgregante, la matriz de aglutinante 2 no debe estar constituida exclusivamente por uno o varios aglutinantes temporales, para garantizar la disgregación de la placa, aunque esto es preferente. Ésta puede contener también al menos un aglutinante permanente, fraguado o puede estar constituida por aglutinante(s) permanente(s) fraguado(s).
Preferentemente, en el caso del agente disgregante se trata de grafito expansivo. Es ventajoso del grafito expansivo que éste se quema en oxígeno a temperaturas altas sin residuos para dióxido de carbono, que se volatiliza. En este caso, tras la combustión del aglutinante y del agente disgregante queda exclusivamente el ácido silícico biogénico, en particular la ceniza de cáscara de arroz, como distribución suelta o bien que puede fluir.
En el caso del agente disgregante puede tratarse sin embargo también de perlita bruta (perlita no expandida) o vermiculita no expandida o arcilla no expandida o resinas de plástico, preferentemente resinas de urea-formaldehído y/o de melamina-formaldehído y/o compuestos de melamina-ácido fosfórico, tal como por ejemplo fosfato de monomelamina, o agentes de otros materiales intumescentes.
Además, la placa 1 puede presentar también otros aditivos de material refractario. Los aditivos en el sentido de la invención son en general sustancias que se han distribuido o bien sus granos se han distribuido en la matriz de aglutinante y están unidas o bien incrustadas en ésta. A este respecto, los aditivos no reaccionan durante el fraguado o solo superficialmente con el aglutinante. Éstos están incrustados esencialmente de manera mecánica en la matriz de aglutinante 2.
En particular, la placa 1 presenta microsílice, preferentemente ácido silícico pirogénico y/o precipitado. También puede presentar la placa 1 perlita expandida y/o vermiculita expandida y/o arcilla expandida y/o fibras inorgánicas, preferentemente fibras minerales y/o de escoria y/o de vidrio y/o cerámicas, y/o cenizas volantes y/o polvos de filtro (de central eléctrica) como aditivo.
Preferentemente está constituido el aditivo de la placa 1 de acuerdo con la invención en al menos el 50 % en peso, preferentemente en al menos el 80 % en peso, de manera especialmente preferente en al menos el 90 % en peso, por ácido silícico biogénico, preferentemente por ceniza de cáscara de arroz, en cada caso con respecto al contenido total (masa seca) de aditivos. Ventajosamente, sin embargo, la placa 1 de acuerdo con la invención presenta, aparte del agente disgregante, exclusivamente ácido silícico biogénico, de manera preferente exclusivamente ceniza de cáscara de arroz, como aditivo. El aditivo de la placa 1 de acuerdo con la invención está constituido por consiguiente ventajosamente en el 100 % en peso por ácido silícico biogénico y agente disgregante, preferentemente en el 100 % en peso de ceniza de cáscara de arroz y agente disgregante.
La proporción de agente disgregante con respecto al contenido total (masa seca) de aditivos asciende preferentemente a del 0,5 al 10,0 % en peso, preferentemente a del 1,0 al 5,0 % en peso.
La fabricación de la placa 1 de acuerdo con la invención se realiza tal como sigue:
En primer lugar se mezclan las partes constituyentes secas. En el caso de las partes constituyentes secas se trata del ácido silícico biogénico y dado el caso los otros aditivos, al menos un agente disgregante, así como dado el caso al menos un aglutinante, preferentemente temporal, en el caso de que éste se encuentre en forma seca. A continuación se añade a la mezcla seca agua u otro disolvente líquido para disolver el aglutinante. Al menos un aglutinante puede encontrarse sin embargo también en forma ya disuelta y puede añadirse a la mezcla seca de las demás partes constituyentes en forma líquida. Las partes constituyentes individuales pueden mezclarse básicamente en cualquier orden.
La composición de la mezcla acabada se ajusta preferentemente de modo que la mezcla presenta tras 30 s con vibración una medida de expansión, determinada de acuerdo con la norma DIN EN ISO 1927-4 (03/2013), de 200 a 500 mm, preferentemente de 250 a 350 mm, sin que se produzca una separación entre proporciones de grano grueso y fino, tal como es esto el caso con una ceniza de cáscara de arroz pura.
Preferentemente presenta la mezcla acabada o bien presenta el relleno para la fabricación de la placa 1 con respecto a las partes constituyentes secas la siguiente composición con respecto a la masa seca total, complementándose las partes constituyentes individuales hasta obtener el 100 % en peso:
Figure imgf000005_0001
Además asciende la relación en peso del disolvente líquido, preferentemente del agua, con respecto a las partes constituyentes secas preferentemente a de 2:1 a 1:9, preferentemente a de 1:1 a 3:7.
La ceniza de cáscara de arroz usada presenta además preferentemente la siguiente composición química de acuerdo con la norma DIN EN ISO 12677 (02/2013), añadiéndose las partes constituyentes individuales (libres de pérdidas por calcinación) hasta obtener el 100 % en peso:
Figure imgf000005_0002
Figure imgf000006_0001
El ácido silícico biogénico usado, en particular la ceniza de cáscara de arroz, presenta además preferentemente la siguiente distribución de grano de acuerdo con la norma DIN 66165-2 (04/1987), con respecto a la masa seca, añadiéndose las partes constituyentes individuales hasta obtener el 100 % en peso:
Figure imgf000006_0002
La densidad aparente de acuerdo con la norma DIN EN 1097-3 (06/1998) del ácido silícico biogénico usado, en particular de la ceniza de cáscara de arroz, asciende preferentemente a de 0,05 a 0,5 g/cm3, preferentemente a de 0,1 a 0,4 g/cm3.
La mezcla acabada se añade a continuación a un molde y se compacta en éste. La compactación se realiza en particular por medio de vibración por contacto o prensado uniaxial.
En el caso de vibración por contacto se encuentra el molde sobre una mesa de vibración. Sobre la mezcla acabada que se encuentra en el molde se coloca un peso, se activa la mesa de vibración y se compacta la mezcla por medio de la vibración. Por medio de vibración por contacto se fabrican por regla general formatos de placa más pequeños.
En el caso del prensado uniaxial se coloca el molde llenado con la mezcla acabada en una prensa, colocándose sobre la mezcla una placa de cubierta. Entonces se conduce el punzón superior de la prensa contra la placa de cubierta y la mezcla se compacta así con presión determinada. Preferentemente se realizan varias elevaciones de presión. Por medio del prensado uniaxial se fabrican por regla general formatos de placa más grandes.
Tras la compactación se desmoldea la placa de resistencia verde y se deja fraguar. El fraguado puede realizarse en particular a de 110 a 200 °C durante preferentemente 4 a 12 h. En particular se seca a una temperatura por debajo de la temperatura de inflamación del aglutinante y por debajo de la temperatura de expansión del agente disgregante. Además se selecciona la temperatura de modo que el aglutinante fragüe o bien endurezca.
La placa 1 de acuerdo con la invención presenta entonces preferentemente una densidad aparente en seco po de 0,3 a 1,5 g/cm3, preferentemente de 0,5 a 1,3 g/cm3 de acuerdo con la norma DIN EN 1094-4 (09/1995).
Además presenta la placa 1 preferentemente una porosidad del 60 al 90 %, preferentemente del 70 al 80 % de acuerdo con la norma DIN EN 1094-4 (09/1995).
La resistencia a la compresión en frío de la placa 1 de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en de 3.0 a 25,0 MPa, preferentemente en de 5,0 a 20,0 MPa de acuerdo con la norma DIN EN 993-5 (12/1998).
La resistencia a la flexión en frío de la placa 1 de acuerdo con la invención se encuentra preferentemente en de 1,5 a 10.0 MPa, preferentemente en de 2,0 a 8,0 MPa de acuerdo con la norma DIN EN 993-6 (04/1995). Además presenta la placa 1 preferentemente las siguientes conductividades térmicas de acuerdo con la norma DIN EN 993-15 (07/2005):
Figure imgf000007_0001
La placa 1 de acuerdo con la invención puede usarse de manera especialmente ventajosa como placa de cubierta 5a;b para la cubierta de una superficie 6a libre de un baño de metal 6 en un recipiente metalúrgico, abierto hacia arriba.
En el caso del recipiente metalúrgico que va a cubrirse se trata en particular de una coquilla 7 (figura 2-4) para la colada en lingote, en particular ascendente, o un distribuidor de colada 8 (figura 5 y 6), preferentemente un distribuidor de colada continua (artesa de colada) o un caldero de colada.
Una fábrica de acero presenta para la colada en lingote ascendente de metal, en particular de acero, habitualmente un bastidor 10 con un canal de colada 11 para la alimentación del metal fundido, en particular del acero. Además presenta el dispositivo 9 la coquilla 7 para el alojamiento del baño de metal 6. La coquilla 7 presenta un extremo de coquilla inferior y un extremo de coquilla superior, abierto 7a;b. El extremo de coquilla superior 7b forma una cabeza de coquilla de la coquilla 7.
La placa de cubierta 5a de acuerdo con la invención se fija antes del inicio de la colada en lingote (figura 2) en el extremo de coquilla superior, abierto 7b de la coquilla 7. El baño de metal 8 se aísla térmicamente por consiguiente mediante la placa de cubierta 5a en primer lugar de manera indirecta, o sea sin contacto directo. A la placa de cubierta 5a se ha fijado un saco de polvo de colada 12 relleno con polvo de colada de manera que éste cuelga hacia abajo desde la placa de cubierta 5a, hacia el interior de la coquilla 7. Para la fijación del saco de polvo de colada 12 presenta la placa de cubierta 5a preferentemente una escotadura 13 centrada, que pasa de una superficie a otra de la placa.
Ahora se introduce la masa fundida metálica, en particular la masa fundida de acero, por el canal de colada 11 desde abajo en la coquilla 7 y asciende en ésta hacia arriba (figura 3). El baño de metal 6, en particular el baño de acero, presenta por regla general una temperatura de aprox. 1550 °C. El saco de polvo de colada 12 se quema, por tanto, tras breve tiempo debido al alto calor de la masa fundida de acero, de modo que se distribuye el polvo de colada sobre una superficie del baño de metal 6a y se forma una capa de polvo de colada 14 superficial. El polvo de colada se distribuye además entre la coquilla 7 y el baño de metal 6 y actúa como agente separador.
Durante la mazarota asciende el baño de metal 6 hasta las placas de cubierta 5a y forma un lingote 17 solidificado con una cabeza de lingote 18 superior. La placa de cubierta 5a se disgrega lo más tardar tras contacto directo con el baño de metal 6 debido a la alta temperatura del baño de metal 6 y forma una capa de cubierta 16 continua, que cubre y aísla la superficie de baño de metal 6a o bien la cabeza de lingote 18, de material refractario que puede fluir (figura 4). Ésta está constituida por una distribución suelta de los aditivos refractarios y está dispuesta sobre la capa de polvo de colada 14.
La disgregación de la placa de cubierta 5a se desencadena por un lado por la combustión del aglutinante temporal y por otro lado por la expansión del agente disgregante. Preferentemente, la distribución suelta de la capa de cubierta 15 está constituida por el ácido silícico biogénico, preferentemente por la ceniza de cáscara de arroz. La capa de cubierta 15 proporciona ahora de manera en sí conocida el apantallamiento de la superficie del baño de metal 6a de la atmósfera y un excelente aislamiento térmico. La capa de cubierta 16 aísla la cabeza de lingote 18 de la atmósfera y proporciona debido a ello un enfriamiento lento de la cabeza de lingote 18. Al final del proceso de colada se separa la distribución suelta de manera en sí conocida, por ejemplo se succiona.
Como ya se ha explicado, puede usarse la placa de cubierta 5b de acuerdo con la invención también para la cubierta de la superficie de baño de metal 6a en un distribuidor de colada 8 (figura 5 y 6). Delante de la mazarota se cubre el distribuidor de colada 8 preferentemente con varias placas de cubierta 5b (figura 5). Durante la mazarota asciende el baño de metal 6 hasta las placas de cubierta 5b. Las placas de cubierta 5b se disgregan lo más tardar tras el contacto directo con el baño de metal 6 debido a la alta temperatura del baño de metal 6 y forman una capa de cubierta 16 continua, que cubre la superficie de baño de metal 6a, de material refractario que puede fluir (figura 6).
Es ventajoso de la placa de cubierta 5a;b de acuerdo con la invención que se haya reducido claramente la carga de polvo. La colocación de las placas de cubierta 5a;b sobre la coquilla 7 o bien el distribuidor de colada 8 es además claramente más sencilla que la aplicación de una distribución suelta sobre la superficie de baño de metal. Además puede realizarse esto antes de la introducción de la masa fundida metálica, lo que significa para el respectivo trabajador una carga de temperatura claramente más baja. En el contexto de la invención se encuentra sin embargo lógicamente también aplicar la placa de cubierta 5a;b directamente sobre la masa fundida metálica.
Además, con el uso de la placa de cubierta 5a como placa de sujeción para el saco de polvo de colada 12 se suprime una etapa de procedimiento adicional, ya que se suprime una separación de la placa de sujeción y la posterior aplicación de la ceniza de cáscara de arroz suelta.
La placa 1 de acuerdo con la invención presenta además tanto en forma de placa a bajas temperaturas como también a altas temperaturas en forma que puede fluir excelentes propiedades termoaislantes. En particular en la cubierta de cabeza de lingote en la colada en lingote ascendente esto garantiza una calidad de cabeza de lingote constantemente buena. El buen aislamiento térmico resulta en particular de las propiedades termoaislantes muy buenas del ácido silícico biogénico y su punto de fusión muy alto de aprox. 1650 °C.
Además, la placa 1 de acuerdo con la invención está libre de sustancias nocivas. Además, en el caso de la ceniza de cáscara de arroz se trata de un producto de reciclaje natural.
Debido a ello, la placa 1 de acuerdo con la invención puede usarse ventajosamente también para otras aplicaciones:
Por ejemplo puede usarse la placa 1 de acuerdo con la invención como placa de protección frente a incendio, por ejemplo para el llenado de cavidades. En el caso de incendio, la placa 1 se disgrega y obtura completamente las cavidades, para impedir una salida de gases calientes y tóxicos.
En el contexto de la invención se encuentra también usar como aditivo en lugar de o adicionalmente al ácido silícico biogénico puro, un granulado de ácido silícico biogénico, en particular de ceniza de cáscara de arroz. Los granos de granulado o bien los granos de fundente están constituidos en este caso por granos aglomerados del ácido silícico biogénico, que están unidos con al menos un aglutinante fraguado. Los granos de fundente 3 del ácido silícico biogénico puro, en particular ceniza de cáscara de arroz, sin embargo se prefieren.
También puede realizarse la fabricación de manera ventajosa debido a que el ácido silícico biogénico, en particular la ceniza de cáscara de arroz, se granula antes del mezclado con las otras partes constituyentes de la placa con agua y/o al menos un aglutinante y el granulado blando o bien plástico, aún no fraguado se añade mediante mezclado a la demás partes constituyentes. Preferentemente, en el caso del aglutinante se trata del mismo aglutinante o bien de los mismos aglutinantes que se usa o bien se usan para la placa. Durante la compactación o el prensado se destruyen los granos del granulado plástico, de modo que se produzca la placa con los granos de fundente del ácido silícico biogénico. Es ventajoso de esta variante de procedimiento que el desarrollo de polvo sea más bajo.
Ejemplo de realización:
Se fabricó una placa de acuerdo con la invención a partir de un relleno con la siguiente composición por medio de prensado uniaxial:
Figure imgf000008_0001
La mezcla acabada se compactó con un peso por unidad de superficie de 0,5 N/mm2. La placa se desmoldeó y se secó a 110 °C durante 12 h en el armario de secado sobre una chapa. La placa presentaba las siguientes medidas: 500 x 500 x 50 mm3.
La disgregación de la placa fabricada se sometió a ensayo tal como se ha descrito anteriormente a 800 °C de temperatura del horno.

Claims (22)

REIVINDICACIONES
1. Placa (1) termoaislante, preferentemente placa de cubierta (5a;b), en particular para el aislamiento térmico de masas fundidas metálicas, en particular masas fundidas de acero, en un recipiente (6) metalúrgico, en la que la placa (1) presenta una matriz de aglutinante (2) compuesta de al menos un aglutinante fraguado y granos de fundente (3) con y/o de ácido silícico biogénico, preferentemente con y/o de ceniza de cáscara de arroz, que están integrados en la matriz de aglutinante (2),
caracterizada por que
la placa (1) presenta como aditivo adicional al menos un agente disgregante, que con carga de temperatura expande, preferentemente de modo que la placa (1) se disgrega en una distribución suelta, que puede fluir.
2. Placa (1) termoaislante según la reivindicación 1,
caracterizada por que
la matriz de aglutinante (2) está constituida por al menos un aglutinante fraguado, temporal, orgánico o presenta al menos un aglutinante fraguado, temporal, orgánico.
3. Placa (1) termoaislante según la reivindicación 2,
caracterizada por que
la placa (1) está configurada de modo que el aglutinante temporal se consume con carga de temperatura y la placa (1) se disgrega en la distribución suelta, que puede fluir.
4. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
la placa (1) se disgrega a partir de una temperatura de > 150 °C y < 800 °C, preferentemente > 200 °C y < 400 °C.
5. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones 2 a 4,
caracterizada por que
la temperatura de expansión del agente disgregante se encuentra en el intervalo de la temperatura de inflamación del aglutinante temporal.
6. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
en el caso del agente disgregante se trata de un agente compuesto de material intumescente, preferentemente de grafito expansivo o perlita no expandida o vermiculita no expandida o arcilla no expansiva o resinas de plástico, preferentemente resinas de urea-formaldehído y/o resinas de melamina-formaldehído y/o compuestos de melaminaácido fosfórico, por ejemplo fosfato de monomelamina.
7. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones 2 a 6,
caracterizada por que
en el caso del aglutinante temporal se trata de un polímero, preferentemente un polisacárido, que fragua mediante policondensación y, preferentemente en una atmósfera de oxígeno, se quema sin residuos.
8. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones 2 a 7,
caracterizada por que
la placa (1) presenta como aglutinante temporal celulosa, preferentemente metilcelulosa, y/o poli(alcohol vinílico), preferentemente poli(acetato de vinilo) y/o polivinilpirrolidona, y/o ligninsulfonato.
9. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
en el caso del ácido silícico biogénico se trata de ceniza de cáscara de arroz y/o de tierra de diatomeas (diatomita) y/o de esquisto silíceo y/o esqueletos radiolarios solidificados de manera diagenética para dar roca y/o esponjas de ópalo.
10. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
la placa (1) presenta como aditivo exclusivamente ácido silícico biogénico y al menos un agente disgregante, en la que en el caso del ácido silícico biogénico preferentemente se trata exclusivamente de ceniza de cáscara de arroz.
11. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
la placa (1) presenta una densidad aparente en seco po de 0,3 a 1,5 g/cm3, preferentemente de 0,5 a 1,3 g/cm3, de acuerdo con la norma DIN EN 1094-4 (09/1995)
y/o
una porosidad del 60 al 90 %, preferentemente del 70 al 80 %, de acuerdo con la norma DIN EN 1094-4 (09/1995).
12. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
la placa (1) presenta una resistencia a la compresión en frío de 3,0 a 25,0 MPa, preferentemente de 5,0 a 20,0 MPa, de acuerdo con la norma DIN EN 993-5 (12/1998)
y/o
una resistencia a la flexión en frío de 1,5 a 10,0 MPa, preferentemente de 2,0 a 8,0 MPa, de acuerdo con la norma DIN EN 993-6 (04/1995).
13. Placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizada por que
la matriz de aglutinante (2) contiene un aglutinante permanente, fraguado o está constituido por al menos un aglutinante permanente fraguado.
14. Procedimiento para la fabricación de una placa (1) termoaislante según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por
las siguientes etapas de procedimiento:
a) preparar una mezcla que presenta los granos de fundente (3) con y/o del ácido silícico biogénico, al menos un aglutinante, preferentemente temporal, al menos un agente disgregante, , y dado el caso un disolvente para el o los aglutinantes,
b) introducir la mezcla en un molde,
c) compactar la mezcla,
d) desmoldear la placa (1) de resistencia verde,
e) dejar fraguar la placa (1).
15. Procedimiento según la reivindicación 14,
caracterizado por que
la composición de la mezcla se ajusta de modo que la mezcla presenta tras 30 s con vibración una medida de expansión, determinada de acuerdo con la norma DIN EN ISO 1927-4 (03/2013), de 200 a 500 mm, preferentemente de 250 a 350 mm.
16. Procedimiento según la reivindicación 14 o 15,
caracterizado por que
la mezcla presenta la siguiente composición con respecto a la masa seca total, complementándose las partes constituyentes individuales hasta obtener el 100 % en peso:
Figure imgf000010_0001
17. Uso de una placa (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13 y preferentemente fabricada de acuerdo con una de las reivindicaciones 14 a 16 para el aislamiento térmico de una masa fundida metálica, en particular de una masa fundida de acero, en particular en la fabricación de acero.
18. Uso según la reivindicación 17,
caracterizado por que
tras la disgregación térmica de la placa (1) se usa la distribución suelta para el aislamiento térmico de la masa fundida metálica, en particular de la masa fundida de acero.
19. Uso según la reivindicación 17 o 18,
caracterizado por que
tras la disgregación térmica de la placa (1) se usa la distribución suelta para el aislamiento de una cabeza de lingote (15) de un lingote (14) que solidifica a partir de la masa fundida metálica durante la colada en lingote ascendente.
20. Uso según una de las reivindicaciones 17 a 19,
caracterizado por que
la placa (1) se usa como placa de cubierta (5a) para la cubierta de un baño de metal (6), en particular baño de acero, que se encuentra en una coquilla (7).
21. Uso según la reivindicación 17 o 18,
caracterizado por que
la placa (1) se usa como placa de cubierta (5b) para la cubierta de un baño de metal (6), en particular de un baño de acero, que se encuentra en un distribuidor de colada (8).
22. Uso según la reivindicación 20 o 21,
caracterizado por que
la placa de cubierta (5a;b) se usa para la cubierta del baño de metal (6) en la coquilla (7) o el distribuidor de colada (8) en la colada en lingote ascendente o descendente, preferentemente en una fábrica de acero (9).
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