ITMI952553A1 - Elemento strutturale ceramico refrattario - Google Patents
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Abstract
L'invenzione riguarda un elemento strutturale ceramico refrattario, che per esempio è eseguilo come tubo di segregazione, tubo pescante, lancia, tampone monoblocco o simili, in cui l'elemento strutturale ceramico refrattario è costituito almeno a sezioni da tratti avvolti a fasciatura.
Description
Descrizione dell'invenzione avente per titolo:
"ELEMENTO STRUTTURALE CERAMICO REFRATTARIO"
DESCRIZIONE
L'invenzione riguarda un elemento strutturale ceramico refrattario, che per esempio è eseguito come tubo di segregazione, tubo pescante, lancia, tampone monoblocco o simili, in cui l'elemento strutturale ceramico refrattario è costituito almeno a sezioni da tratti avvolti a fasciatura.
Un tale elemento strutturale è noto fra l'altro da DE 29 33 143 C2 come tubo di lancia per l'insufflazione di ossigeno, azoto e/o argon. Un tubo di acciaio viene avvolto con uno o più strati refrattari di cordone di fibre o rete, nastro o tessuto e poi viene impregnato con un miscuglio fangoso o pastoso di materiale refrattario e soluzione di vetro solubile. Dopo l’essiccazione del primo strato viene applicato un secondo strato di materiale refrattario e legante, che si inserisce nella rete fibrosa refrattaria.
In questo modo si intende ottenere un accrescimento della resistenza all'usura e della resistenza agli urti termici nei tubi di lancia di tale tipo.
La struttura almeno parzialmente avvolta a fasciatura di un elemento strutturale ceramico refrattario ha il vantaggio che con l'ausilio del materiale di supporto (per esempio una rete di fibre refrattaria) viene ottenuta una elevata stabilità meccanica. Per esempio, in un tubo di lancia il materiale di supporto agisce da armatura internamente al rivestimento refrattario.
E' scopo dell'invenzione sviluppare la tecnologia sopra citata e rendere accessibili nuovi campi di impiego.
L'invenzione deriva dal seguente presupposto: esiste una molteplicità di campi di impiego nei quali è desiderabile una tenuta oggettiva o soggettiva del materiale refrattario, almeno in determinati tratti. Ne fanno parte per esempio i tubi di segregazione, nei quali deve venire impedito l'accesso di ossigeno nel getto di colata. Secondo DE 93 18 726 U1 ed EP 0 065 514 B1 i tubi di segregazione vengono dotati a tale scopo di un tubo metallico esterno a tenuta di gas. Esso adempie contemporaneamente alla funzione di non consentire una disgregazione del tubo di segregazione in caso di cricche del rivestimento interno refrattario.
Per altre applicazioni, per esempio per mattoni di lavaggio a gas, si richiede una tenuta del materiale refrattario in quanto il gas di trattamento fluente attraverso il mattone di lavaggio a gas non deve diffondersi lateralmente.
L'invenzione ha riconosciuto che entrambi i problemi sopra citati, completamente differenti, possono venire risolti da un elemento strutturale ceramico refrattario che almeno a sezioni sia costituito da tratti avvolti a fasciatura e presenti le seguenti caratteristiche:
- i tratti avvolti a fasciatura presentano cavità estendentisi internamente al materiale refrattario, le quali sono state eseguite per evaporazione o combustione di un opportuno materiale di supporto o un rivestimento applicato sul materiale di supporto dopo l'essiccazione, il trattamento termico o la cottura dell'elemento strutturale.
In altri termini: nella fabbricazione di un elemento strutturale ceramico refrattario secondo l'invenzione, questo viene almeno parzialmente formato da tratti avvolti a fasciatura. La "fasciatura" presenta un materiale di supporto, che -analogamente ad un'ingessatura con gesso - è rivestito su uno o entrambi i lati di una massa refrattaria.
I corrispondenti tratti vengono quindi eseguiti con la fasciatura mediante opportuni avvolgimenti e l'elemento strutturale viene successivamente essiccato, trattato termicamente o cotto.
Se viene impiegato un materiale di supporto combustibile a queste temperature, la suddetta funzione di armatura viene a mancare; però, contemporaneamente vengono messe a disposizione cavità in situ, che successivamente sono collegabili ad un condotto esterno di alimentazione di gas e attraverso le quali può venire addotto un gas di trattamento, per esempio un gas inerte.
Una forma di esecuzione alternativa prevede che il materiale di supporto sia costituita da un materiale refrattario, per esempio fibre ceramiche, e sia eseguito con un rivestimento che evapora o brucia durante la essiccazione, il trattamento termico o la cottura dell'elemento strutturale, intorno al quale a sua volta è confezionata una pasta refrattaria, una malta refrattaria o simili. Eventualmente, il rivestimento può venire formato anche dalla stessa pasta o malta refrattaria. In tali casi il materiale di supporto resta conservato durante l'essiccazione, il trattamento termico o la cottura dell'elemento strutturale; però il suddetto rivestimento si contrae, evapora o brucia, per cui tutto intorno al materiale di supporto vengono eseguite cavità tubolari nel materiale refrattario, le quali - analogamente a quanto sopra descritto - a loro volta sono collegabili a una sorgente di gas esterna.
Nella forma di esecuzione ultima citata esiste il vantaggio che il materiale di supporto mantiene la sua funzione di armatura e stabilizza l'elemento strutturale nel suo complesso termicamente e meccanicamente, anche alle temperature di impiego.
Nel caso di un tubo di segregazione, come quello sopra descritto, l'esecuzione secondo l'invenzione ha il vantaggio che si può fare a meno di un tubo metallico esterno. La stabilizzazione meccanica assume la funzione di materiale di supporto. Una infiltrazione di ossigeno viene impedita per il fatto che le cavità descritte vengono collegate ad una sorgente di gas inerte, che durante l'impiego conduce una corrente di gas inerte attraverso le cavità e impedisce una aspirazione di ossigeno verso il getto di colata.
Mentre le cavità descritte presentano nell'esempio di esecuzione sopra descritto una funzione "passiva", lo stesso principio è impiegabile per esempio anche in un mattone di lavaggio a gas, in cui le cavità hanno una funzione "attiva", ossia l'adduzione di un gas di trattamento in una massa fusa metallica.
Rientra nell'ambito dell'invenzione lo scegliere il materiale di supporto, il tipo e la grandezza del materiale di supporto e/o il rivestimento in dipendenza di ciascuna applicazione.
Per numerosi campi di applicazione appare opportuno eseguire il materiale di supporto reticolarmente (bi o tridimensionalmente), in modo che come effetto finale si ottenga anche nell'elemento strutturale un sistema di pori reticolare, mediante combustione del materiale di supporto o ritiro, evaporazione o combustione del rivestimento applicato sul materiale di supporto. Quest'ultimo può per esempio essere costituito da una resina sintetica o da cera.
Può però essere opportuno anche un materiale di supporto a forma di cordonature, spire o simili, a seconda del campo di applicazione. Al riguardo l'invenzione non è soggetta ad alcuna limitazione.
E' decisivo che le cavità vengano eseguite attraverso o intorno al materiale di supporto, nel materiale refrattario, e si estendano in tratti dell'elemento strutturale che siano stati avvolti a fasciatura nel modo descritto.
Per esempio, nel caso di un tubo di segregazione, può essere opportuno eseguire la parte interna del tubo di segregazione convenzionalmente per colata 0 stampaggio e applicare sulla parte interna un tratto avvolto a fasciatura. Questo tratto accresce la sicurezza di impiego del tubo di segregazione nel suo complesso, anche qualora per esempio nella parte interna si creino cricche, che vengono impedite dal propagarsi verso l'esterno mediante la fasciatura, per cui viene addizionalmente impedito un indesiderato accesso di aria dall'esterno.
La struttura laminare creata con l'avvolgimento consente l'incorporamento di componenti refrattari liberamente scelti, che possono venire adattati al profilo delle sollecitazioni. La scelta del materiale refrattario è orientata di volta in volta sul tipo di applicazione. Gli ossidi refrattari, come ossido di alluminio, ossido di titanio o ossido di magnesio, appartengono a qualità tipiche di materiali refrattari che possono trovare impiego secondo l'invenzione.
L'invenzione verrà nel seguito meglio chiarita con riferimento alla fabbricazione di un tubo di segregazione.
Innanzitutto, in modo convenzione, di fusione o mediante stampaggio, viene eseguito un tratto interno del tubo di segregazione. Su questa parte interna viene successivamente avvolta una fasciatura, che è eseguita come segue: essa presenta un materiale di supporto reticolare di fibre di ossido di alluminio, che sono rivestite di una cera, il materiale di supporto essendo inserito in una fanghiglia di ossido di alluminio refrattaria. La fasciatura viene avvolta a spire incrociate sulla parte interna e l'elemento strutturale così ottenuto viene successivamente essiccato, trattato termicamente e/o cotto, ottenendo una evaporazione del rivestimento di cera e quindi l'esecuzione di cavità canalari intorno alla struttura reticolare del materiale di supporto. Infine, preferibilmente all'estremità del Iato di ingresso del tubo di segregazione, viene collegato un condotto centrale di alimentazione del gas ai canali dei pori, attraverso cui viene condotto per l'impiego un gas inerte come argon.
Nel'accluso disegno schematico è rappresentato un tale tubo di segregazione, il cui tratto interno, di fusione, porta il numero di riferimento 10 e il cui tratto esterno, avvolto, porta il numero di riferimento 20, mentre i canali dei poli estendentisi reticolarmente sono contraddistinti schematicamente con il numero di riferimento 30 e il raccordo di collegamento centrale del gas inerte è indicato con il numero di riferimento 40.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1. Elemento strutturale ceramico refrattario, che almeno a sezioni è costituito da tratti avvolti a fasciatura (20), con le seguenti caratteristiche: i tratti avvolti a fasciatura (20) presentano cavità (30) estendentisi internamente al materiale refrattario, le quali sono state eseguite per evaporazione o combustione di un opportuno materiale di supporto o un rivestimento applicato sul materiale di supporto, dopo un'essiccazione, un trattamento termico o una cottura dell’elemento strutturale.
- 2. Elemento strutturale secondo la rivendicazione 1, in cui le cavità sono collegabili ad un condotto di alimentazione del gas (40).
- 3. Elemento strutturale secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il materiale di supporto o le cavità presentano la forma di cordonature, canali anulari o reti.
- 4. Elemento strutturale secondo delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il materiale di supporto è costituito da un materiale refrattario.
- 5. Elemento strutturale secondo la rivendicazione 4, in cui il materiale di supporto è costituito da fibre refrattarie.
- 6. Elemento strutturale secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui i tratti (20) avvolti a fasciatura si estendono su un tratto (10) refrattario, di fusione o stampato.
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