MXPA99000371A - Manguito del nivel de la escoria para boquilla de entrada sumergida y composicion para el mismo - Google Patents

Abstract

Se describe una boquilla o tubo que esútil para vertir metal fundido, especialmente acero fundido desoxidado (o calmado) con aluminio. La boquilla es formada a partir de una mezcla de doloma y grafito, la cual es aglutinada en una matriz carbonizada. Las boquillas o tubos fabricados de acuerdo con esta invención tienen resistencia al impacto térmico mejorada. Además, las boquillas o tubos de esta invención resisten la formación deóxidos de aluminio en los mismos cuando se utilizan para vertir acero fundido desoxidado (o calmado) con aluminio. Consecuentemente, estos tubos o boquillas pueden ser usados en un proceso de moldeo continuo por un periodo de tiempo largo sin tener que detener periódicamente el procedimiento y cambiar los tubos a medida que son bloqueados conóxido de aluminio. Como resultado de la resistencia al impacto térmico, la etapa de precalentamiento usual antes del contacto de la boquilla con el metal fundido es reducida extensamente.

Description

MANGUITO DEL NIVEL DE LA ESCORIA PARA BOQUILLA DE ENTRADA SUMERGIDA Y COMPOSICIÓN PARA EL MISMO Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención es concerniente con las boquillas de entrada sumergidas refractarias que se utilizan en el moldeo continuo de acero fundido desoxidado (o calmado) con aluminio. Más en particular, esta invención es concerniente con un manguito o collar mejorado que rodea la porción externa de la boquilla para protegerla de los efectos corrosivos del polvo de moldeo que flota sobre la superficie del metal fundido contenido en el molde de moldeo continuo a través del cual la boquilla es sumergida parcialmente. Esta invención también es concerniente con la composición refractaria que se usa para elaborar el manguito o collar mejorado.

Antecedentes de la invención Es práctica común en las operaciones de moldeo continuo emplear una capa de polvo del molde por encima de la superficie del metal en el molde con el fin de capturar e impedir la entrada de inclusiones no metálicas al metal fundido. Además, el polvo de molde sirve como lubricante y proporciona protección a la superficie para la hebra de metal solidificado a medida que sale el molde durante un REF. 29241 procedimiento de moldeo continuo. Los polvos de molde usados comúnmente consisten de una mezcla de óxidos los cuales tienen un punto de fusión relativamente bajo y que forman una capa de escoria fundida que flota sobre la superficie del metal fundido dentro del molde. En los procedimientos de moldeo continuos, es común para la boquilla, a través de la cual pasa el metal fundido, que sea ligeramente sumergida en la capa superior del metal fundido en el molde. Así, una porción de la boquilla se pone en contacto con la capa de escoria del polvo de moldeo que flota sobre la superficie del metal fundido. El área de la boquilla que se pone en contacto con el polvo de moldeo flotante se denomina comúnmente como el nivel de la escoria o área del nivel del polvo. Esta zona de la boquilla que se pone en contacto con el polvo de moldeo sufre corrosión mínima a una alta proporción debido a la naturaleza altamente corrosiva del polvo de moldeo. Por consiguiente, con el fin de proteger la porción de la boquilla que se pone en contacto con el polvo de moldeo altamente corrosivo, es convencional proporcionar un manguito o collar de material resistente a la corrosión alrededor de la porción de la boquilla que se pone en contacto con el polvo de moldeo corrosivo. Tales boquillas se describen en las patentes norteamericanas Nos. 5,185,300; 5,083,687; 5,348,202; 5,198,126 y 5,046,647, las especificaciones de las cuales son incorporadas en la presente por referencia. Los manguitos o collares convencionales son usualmente confinados a la porción del nivel de la escoria de la boquilla. El manguito es usualmente confinado a esta porción particular de la boquilla, con el fin de reducir los costos de fabricación. Así, en tanto que es preferido confinar el manguito a esta zona estrecha, este confinamiento no es esencial para la presente invención y el manguito se puede extender a lo largo de toda la longitud o cualquier porción de la misma en tanto que esté presente en por lo menos la porción de la boquilla que se pone en contacto con la escoria fundida del polvo del molde que flota sobre la superficie del metal fundido en el molde. Las boquillas con las cuales esta invención es concerniente son denominadas algunas veces en la técnica como tubos o cubiertas refractarias y los semejantes. Por consiguiente, el uso del término "boquilla" como se usa en esta invención, es concerniente con boquillas, tubos, cubiertas y los semejantes que se usan en procedimientos de moldeo continuos. Así, el término "boquilla" como se usa en la presente, es inclusivo de todos los tubos, cubiertas, refractarios convencionales y los semejantes que se usan convencionalmente en el moldeo continuo de acero fundido. Tales boquillas y el uso de las mismas es convencional en el campo técnico de esta invención y son ejemplificadas en las patentes norteamericanas Nos. 5,046,647; 4,568,007; 5,244,130 y 4,682,718, las especificaciones de las cuales son incorporadas en la presente por referencia. Es bien conocido en la técnica que los aceros desoxidados (o calmados) con aluminio tienden a formar obstrucciones en los tubos o boquillas de vertido de alúmina-grafito convencionales. Una solución a este problema se describe en la solicitud de patente norteamericana No. de Serie 08/432,708, la descripción de la cual es incorporada en la presente por referencia. En la solicitud de patente mencionada anteriormente, el tubo o boquilla se fabrica de dolo a-grafito que impide la obturación indeseada. Sin embargo, el material de doloma-grafito a partir del cual la boquilla es fabricada, es fácilmente corroído por el polvo de moldeo corrosivo discutido anteriormente. No obstante, tales polvos de moldeo son considerados esenciales puesto que llevan a cabo muchas funciones útiles en el proceso de moldeo continuo. En particular, el polvo del molde actúa como aislante que minimiza las pérdidas de calor por radiación y por convección y actúa como lubricante para ayudar en el movimiento del acero en el molde y actúa como una barrera a la oxidación para impedir la entrada de oxígeno. Además, el polvo de molde funciona para provocar alguna refinación metalúrgica.

La acción corrosiva provoca la erosión de la doloma en el tubo o boquilla de doloma-grafito. Así, los tubos de doloma-grafito son también fabricados con manguitos o collares como se discute anteriormente. Tales manguitos o collares se fabrican convencionalmente de materiales que resisten el efecto corrosivo del polvo del molde. Uno de los materiales más útiles para la fabricación de tales manguitos es material refractario que contiene óxido de circonio. Tales manguitos elaborados a partir de óxido de circonio que contiene material refractario se describen en las patentes norteamericanas Nos. 5,198,126; 5,348,202; 5,083,687 y 5,185,300. Normalmente, estos manguitos se fabrican a partir de un material refractario resistente al desgaste el cual consiste de óxido de circonio/grafito. El óxido de circonio (circonia) /grafito es unido convencionalmente con una resina aglutinante (por ejemplo, -resina fenólica) y es co-prensado en la porción externa de la boquilla en una zona estrecha para formar el manguito. La resina es curada para convertir mediante esto la resina a resita (o resina termofraguable de etapa C) . La metodología para la fabricación de los manguitos del nivel de la escoria de circonia/grafito convencionales en boquillas de entrada sumergida (por ejemplo, boquillas fabricadas a partir de alúmina-grafito) se describen en un artículo de Sugie et al., intitulado "Submerged Nozzles for Continous Casting of Steel" publicado en Taikabutsu Overseas, vol. 1, No. 2, página 78. Como se indica en este artículo, una zona de óxido de circonio y grafito unido con resina fenólica es co-prensado en un tubo de alúmina-grafito para producir el manguito. Cuando se usa ese procedimiento con tubos fabricados a partir de doloma-grafito, las fuerzas generadas durante la conversión de la resina a la resita son de expansión en el cuerpo del doloma-grafito y de contracción en la porción de manguito de óxido de circonio-grafito del cuerpo. Puesto que el cuerpo de doloma-grafito se encuentra al interior de la porción del manguito de óxido de circonio/grafito, los esfuerzos resultantes provocan la fracturación en, y alrededor del manguito de óxido de circonio-grafito. Tal fracturación es obviamente dañina para la integridad estructural de la boquilla y es particularmente perjudicial para la integridad estructural del manguito. Por consiguiente, hay una necesidad en la técnica de impedir la fracturación que se presenta debida a las fuerzas de contracción generadas mediante la resina curada en el manguito de óxido de circonio-grafito y las fuerzas de expansión generadas mediante la resina curada en la boquilla de doloma-grafito.

Breve descripción de la invención Es un objeto de esta invención impedir las fracturas por esfuerzo que se presentan cuando la resina en el cuerpo del doloma-grafito de una boquilla de entrada sumergida y la resina de un manguito del nivel de la escoria de circonia/grafito ubicado alrededor de la porción externa de la boquilla se convierte de resina a resita durante un proceso de curado que se utiliza para fabricar la boquilla. Es también un objeto de esta invención proveer una boquilla de entrada sumergida de doloma/grafito que tiene un manguito del nivel de la escoria de circonia/grafito que resiste a la fracturación por esfuerzos durante el curado de la resina contenida en la boquilla de doloma-grafito y el manguito de circonia/grafito. Es también un objeto de esta invención proveer circonia/grafito enlazada a la resina que tiene una tendencia a la contracción reducida cuando la resina aglutinante es curada y convertida de resina a resita. Estos y otros objetos se obtienen mediante la adición de una cantidad efectiva de óxido de calcio (CaO) al material de óxido de circonio/grafito que se usa para formar el manguito. El óxido de calcio puede estar en forma de cal o doloma quemada muerta (dolomita sinterizada calcinada) . Se tiene la teoría de que la resina aglutinante utilizada con el óxido de circonio/grafito libera una pequeña cantidad de agua durante el procedimiento de curado y esta agua escapa para provocar así una pérdida en volumen de la resina cuando la resina es convertida a la resita. En contraste, cuando esta misma resina libera una pequeña cantidad de agua en presencia de la doloma contenida en el cuerpo principal de la boquilla, la doloma forma un hidrato que tiene un volumen más grande. El óxido de calcio, ya sea en forma de cal quemada muerta o doloma está incluido en la mezcla de resina-óxido de circonio-grafito que se usa para formar el manguito. Se tiene la teoría de que la inclusión de óxido de calcio en el material de resina-óxido de circonio-grafito es suficiente para contrarrestar la tendencia a la contracción debido a que el agua que se libera durante el proceso de curado de la resina provoca la hidratación del óxido de calcio agregado que a su vez provoca un incremento en el volumen del óxido de calcio. El óxido de calcio hidratado que se forma durante el curado de la resina, tiene un volumen mayor y por consiguiente contrarresta la tendencia a la contracción. Así, la cantidad de óxido de calcio que se agrega al material de resina-óxido de circonio-grafito debe ser suficiente de tal manera que el óxido de calcio hidratado se forma durante el curado es suficiente para contrarrestar la tendencia a la contracción asociada con el material de óxido de circonio-grafito curado de resina. De preferencia, la cantidad de óxido de calcio, ya sea como cal quemada muerta o doloma, es agregada en una cnatidad de 0.2%% en peso a 10% en peso en base a la cantidad de óxido de circonio y grafito que se usa para formar el manguito. Normalmente, el óxido de circonio que se usa para formar el manguito es estabilizado con óxido de calcio u óxido de magnesio. El óxido de calcio u óxido de magnesio que se usa para estabilizar el óxido de circonio se vuelve parte de la estructura cristalina del óxido de circonio. El óxido de calcio que se usa para la presente invención es distinto del óxido de calcio estabilizador que se vuelve parte de la estructura cristalina del óxido de circonio. El óxido de calcio que se usa en esta invención para contrarrestar la naturaleza de contracción del material de óxido de circonio/grafito enlazado a la resina se agrega como un polvo separado y por consiguiente existe como partículas que son separadas o distintas del óxido de circonio estabilizado con óxido de calcio.

Breve descripción del dibujo La figura 1 es una vista en sección transversal de una boquilla de entrada sumergida convencional que muestra la ubicación de un manguito del nivel de la escoria.

Descripción detallada de la invención y modalidades preferidas La figura 1 muestra la configuración de una boquilla sumergida convencional indicada en general por el número de referencia 1. La boquilla incluye el manguito 2 que se fabrica de circonia/grafito. Una perforación 3 se extiende a través de la boquilla para el paso de acero fundido a través de la misma. El manguito 2 está limitado convenientemente a la porción del nivel de la escoria de la boquilla. Sin embargo, como se indica anteriormente, o es esencial confinar el manguito a la zona estrecha alrededor del nivel de la escoria. En efecto, el manguito se puede extender a lo largo de toda la longitud o cualquier porción de la misma en tanto que esté presente en por lo menos una porción de la boquilla que se pone en contacto con la escoria fundida del polvo de molde que flota sobre la superficie del metal fundido en el molde. La boquilla de doloma/grafito enlazada al carbono para la cual el manguito de la presente invención es particularmente útil se fabrica a partir de una mezcla unida mediante resina que contiene doloma refractaria y grafito, particularmente grafito en hojuelas. La doloma, la resina y el grafito se mezclan y moldean a la forma deseada de la boquilla, la resina es curada y luego la boquilla formada es calentada bajo condiciones de carbonización para convertir el aglutinante de resina a una matriz de carbono. Asi, la boquilla contiene grafito y doloma dentro de una matriz de carbono o red derivada de la resina aglutinante mediante calentamiento de la resina bajo condiciones de carbonización. La dolomita sinterizada calcinada, conocida como doloma, es un material refractario disponible comercialmente, bien conocido, que se usa actualmente para una variedad de aplicaciones refractarias debido a su capacidad de resistencia térmica. Se fabrica mediante la calcinación de dolomita (CaC03.MgC03) para convertir el MgC03 a MgO y el CaCOi a CaO. Luego se lleva a cabo la sinterización sobre la dolomita calcinada para hacer denso el grano. La boquilla de doloma/grafito enlazada mediante carbono se fabrica mediante mezclado en polvo de doloma con grafito, de preferencia grafito en hojuela, con suficiente aglutinante de resina liquida para formar aglomerados. En general, de 9-13% en peso, de preferencia 9 H a 10 % en peso del aglutinante de resina líquida, (en base al peso de la mezcla de sólidos) es suficiente para formar aglomerados en el proceso de mezclado. Los aglomerados son prensados isostáticamente en un molde a temperatura ambiente para formar el material a la forma deseada. La masa formada es horneada en un horno de curado en donde la temperatura es incrementada gradualmente para endurecer (curar) la resina. Enseguida, la masa formada es carbonizada (coquizada) en un horno a una temperatura de carbonización mayor de 850°C (por ejemplo, 982°C (1800°F) -1315°C (2400°F) ) en una atmósfera gaseosa inerte la cual no es reactiva con la resina por ejemplo, nitrógeno o argón) para carbonizar plenamente la resina y formar una red o matriz de carbono que retiene a la doloma y el grafito juntos . Las resinas que tienen suficiente resistencia verde para unir los materiales refractarios y los cuales pueden ser carbonizados para formar una red de carbono son bien conocidos por aquellos experimentados en la técnica. Se sabe que muchas resinas sintéticas son útiles para formar materiales refractarios tales como boquillas y se pueden usar en la presente invención. En general, se sabe que estas resinas forman una red de carbono después de la etapa de carbonización o coquizado'. La red de carbono mantiene el artículo como un todo, de tal manera que resiste la ruptura. Así, la cantidad de resina debe ser suficiente para proporcionar una cantidad suficiente de red de carbono para llevar a cabo este objetivo bien conocido. Se deben limitar las cantidades excesivas de red de carbono. Así, es preferible que la cantidad de red de carbono debe ser no más que la cantidad que es requerida para mantener al artículo terminado junto de tal manera que resista la ruptura. En general, la red de carbono constituye 4-7% en peso de la boquilla terminada, de preferencia aproximadamente 5-6% (por ejemplo, 6%) . Si se utiliza resina sólida, debe ser disuelta en un disolvente para formar una composición de resina aglutinante líquida. Normalmente, son conocidas las resinas para uso en la formación de boquillas que tienen un alto valor de coquizado en un rango de aproximadamente 45-50% para producir suficiente red de carbono después de la carbonización. También, el curado de la resina debe evitar una reacción de condensación puesto que se esperaría que el agua producida mediante tal reacción reaccione con el óxido de calcio en la doloma para producir el hidróxido correspondiente que ocupa un volumen más grande y provoca por consiguiente que la estructura se separe. Así, se pueden emplear las resinas que son conocidas para uso con otros materiales refractarios que contienen óxido de calcio. La resina aglutinante producirá una red de carbono después de la etapa de carbonización o coquízado que es suficiente de tal manera que la boquilla resistente a la ruptura. Se sabe que se presenta alguna pérdida de peso de la resina durante la etapa de carbonización. Esta pérdida de peso da como resultado alguna porosidad abierta. Idealmente, la pérdida de peso que acompaña al tratamiento térmico no da como resultado una porosidad abierta mayor de 16%.

Una resina preferida es resina de fenol-formaldehído. Tales resinas son bien conocidas y son producidas mediante la reacción de fenol y formaldehído. De preferencia, el sistema de resina contiene formaldehído y fenol en una relación de 0.85 de formaldehído a fenol. La reacción entre el fenol y el formaldehído es normalmente catalizada por ácido de tal manera que la resina resultante debe ser de pH regulado, desaguada y tener el fenol libre ajustado. Los niveles preferidos son de pH de aproximadamente 7.0, agua menor de 0.1% y fenol libre entre 0.2-0.9%. Luego, la resina se debe poner en solución con disolvente. Los disolventes apropiados incluyen alcoholes primarios, tales como alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol isopropílico y alcohol furfurílico; glicol tal coo etilenglicol; cetonas tales como metiletilcetona y metilisobutilcetona; aldehido tal como furfuraldehído y acetaldehído; esteres di'básicos y dimetilformamida. De preferencia, el disolvente es un compuesto de furano, de preferencia furfuraldehído o una solución de alcohol furfurílico y furfuraldehído. En la práctica, la solución de resina incluye un co-reactivo básico tal como trietilentetramina, dietiltetraamina, etilendiamina o tetra-etilenpentamina. Otros co-reactivos apropiados incluyen diaminas que tienen un valor de amina de 1000 ± 1000 y el peso molecular equivalente de 30 ± 2.

Como una alternativa a la solución de novolak fenólica de etapa B-furfural, la invención puede usar una novolak fenólica disuelta en glicol y alcohol metílico pero esta resina es menos deseable. Otro sistema aglutinante alternativo involucra el uso de furfural y una resina de fenolformaldehído en polvo, mezclada hasta que el furfural capta el sólido, la resina pulverizada y luego la resina plastificada resultante provoca que las materias primas se laminen en aglomerados. Subsecuentemente, se usa una secadora de tambor para hacer densos los aglomerados. Este proceso da como resultado aglomerados con propiedades excelentes. El grafito utilizado es de preferencia grafito en hojuelas natural con un contenido de carbono de no menos de aproximadamente 94%. De preferencia, el tamaño de hojuela debe ser descrito por una curva de distribución normal que se centra alrededor de las 250 mieras. Aunque cantidades menores de impurezas pueden ser toleradas en el grafito, es preferible minimizar tales impurezas. De preferencia, el grafito debe estar sustancialmente libre de contaminantes y compuesto de flotación residuales y el contenido de agua debe ser menor de 0.5%. Un análisis de un grafito en hojuelas preferido se muestra en la tabla 1.

El grafito se encuentra en forma de un polvo, de tal manera que puede formar aglomerados con el polvo de doloma y resina y de tal manera que estos aglomerados pueden luego ser moldeados en una forma fija para la carbonización. De preferencia, las partículas son de 0.044-0.3 mm de diámetro. La doloma también se encuentra en forma de un polvo que puede formar aglomerados con el grafito y la resina. De preferencia, la doloma es lo suficientemente pequeña para pasar a través de un tamiz de malla 14 y lo suficientemente grande para ser requerida en un tamiz de malla 100 (malla estándar norteamericano) . Sin embargo, cuando se tamiza la doloma para obtener el rango de tamaño apropiado, no es absolutamente necesario separar todo el material que pasaría a través del tamiz de malla 100. Por ejemplo, es aceptable incluir hasta aproximadamente 10% en peso de los finos que inevitablemente pasarían a través del tamiz de malla 100 si el proceso de filtración o tamizado se prosigue por un periodo de tiempo muy largo. Además, también se puede incluir finos de molino de bolas de doloma. Los finos del molino de bolas son lo suficientemente pequeños para pasar a través de una malla estándar 325 norteamericano y pueden ser definidos con partículas que tienen una relación de área superficial a peso de 2300 cm2/g a 2800 cm2/g. Una doloma apropiada es un polvo que tiene partículas que fluctúan en tamaño de 0.15 mm a 1.4 mm de diámetro y los cuales pueden incluir además finos de molino de bolas de doloma. Cantidades menores de impurezas pueden ser toleradas en la doloma. Sin embargo, es preferible minimizar tales impurezas. De preferencia, la doloma debe contener un mínimo de 56.5% de CaO, 41.5% de MgO y un máximo de 2% de otras impurezas con un máximo de 1% de Fe203. Un análisis de una doloma preferida se muestra a continuación en la Tabla 2. TABLA 2 Especie % en peso CaO 56 . 7 MgO 41 . 2 A1Z03 0 . 5 Si02 0 . 4 Fe203 1 . 2 De preferencia, la densidad de la doloma es de 3.25 a 3.28 gramos/centímetro cúbico. Así, la doloma debe ser sinterizada hasta que la densidad volumétrica del grano es de un mínimo de 3.25 gramos/centímetro cúbico. De preferencia, la porosidad total, abierta y cerrada, no debe exceder 5%. La distribución del tamaño de partículas preferida de la fracción de doloma contenida en la boquilla es de 150 mieras - 1300 mieras con los finos del molino de bolas que tienen un diámetro de partícula promedio estadístico de 7.2 mieras. En otra modalidad preferida, la doloma incluye una fracción que tiene un rango de tamaño de partícula de 0.15 mm - 1.4 mm de diámetro (fracción gruesa) y una fracción de finos de molino de bola. En esta modalidad preferida, la fracción gruesa de la doloma debe estar en el rango de aproximadamente 32% en peso a aproximadamente 43% en peso con respecto a la mezcla de sólidos. Esta mezcla de sólidos incluye todo el- material sólido (por ejemplo, grafito y doloma) y excluye la resina, disolvente y co-reactivo de resina. En esta modalidad preferida, la fracción de finos del molino de bolas puede fluctuar de 20-25% en peso de la mezcla de sólidos. La mezcla de sólidos puede incluir además otros óxidos los cuales son compatibles con CaO y MgO. Tales óxidos incluyen sílice (Si02), circonia (Zr02) , hafnia (HfOi) , ceria (CeO) , titania (Ti02) y magnesia (MgO) . Estos óxidos deben ser de menos de 25% en peso de la mezcla de sólidos, de preferencia no más del 10% en peso y más de preferencia no más del 5% en peso. La cantidad de MgO puede exceder el 1% (por ejemplo, más del 1% hasta 10% o más de 1% hasta 5%) . Además, también se pueden incluir cantidades efectivas de antioxidantes conocidos usados en las boquillas refractarias en la mezcla de sólidos. Los antioxidantes apropiados pueden incluir los polvos de metal de aluminio, silicio, boro, calcio y magnesio o los carburos de silicio, calcio, circonio, boro, tantalio y titanio. Algunos óxidos de bajo punto de fusión, tales como óxido bórico, borato de sodio o cualquier combinación de formadores de vidrio-aluminio, silicio, boro, óxidos fosforoso y de circonio se pueden agregar al cuerpo con el fin de formar una capa protectora sobre la superficie para impedir la entrada de oxígeno al cuerpo. Este oxígeno destruirá el carbono enlazado y por consiguiente, debe ser impedido de entre alguna capa de barrera. Las adiciones de metales u óxidos o carburos que forman vidrio llevan a cabo esto. Estos materiales son agregados en una canalidad efectiva de antioxidante para proteger la boquilla de la oxidación, particularmente cuando la boquilla está caliente. Las boquillas y artículos relacionados se fabrican mediante técnicas de moldeo convencionales. Primero, la mezcla sólida que contiene la doloma, grafito y aditivos de óxido de metal opcionales y aditivos antioxidantes opcionales es mezclada. Enseguida, la resina es agregada a la mezcla sólida seca y los ingredientes son mezclados en un mezclador aglomerante para formar aglomerados. De preferencia, los aglomerados tienen una distribución de tamaño normal centrada alrededor de 400 mieras y sin aglomerados mayores de aproximadamente 2000 mieras y ninguno menor de aproximadamente 150 mieras. Los aglomerados son formados en la operación de mezclado cuando la mezcla de sólidos es mezclada en húmedo con la resina. Por ejemplo, en una modalidad preferida, los aglomerados son formados mediante mezclado en húmedo de la mezcla de sólidos con la solución de resina junto con el co-reactivo. La densificación de los aglomerados se presenta durante la operación de mezclado por medio de la mejora de la viscosidad de la resina que se presenta cuando los líquidos volátiles se evaporan y la resina y el co-reactivo reaccionan entre sí. De preferencia, la densidad volumétrica de los aglomerados no debe ser menor de 1.65 gramos/-centímetros cúbicos, más de preferencia de 1.9-2.1 gramos/-centímetros cúbicos. Tales aglomerados, cuando se prensan a una presión de 70.3 Kg/crn^ (10000 libras/pulgada"') formarán un artículo que tiene una densidad de volumen de 2.37-2.45 gramos/centímetro cúbico.

La aglomeración se lleva a cabo mejor a temperatura ambiente con sólo una cantidad gradual y limitada de calentamiento que se presenta debido al mezclado y una ligera reacción exotérmica que se presenta a medida que la resina cura. De preferencia, no se debe permitir que el aglomerado exceda a una temperatura de más de aproximadamente 60°C (140°F) y la velocidad de incremento de temperatura no debe ser de más de aproximadamente 1.6°C (3°F) por minuto. Los aglomerados son colocados en un molde (por ejemplo, molde de hule) y formados a alta presión, por ejemplo, 580 bar (8500 libras/pulgada") a 1700 bars (25000 libras/pulgada ) para formar la estructura formada que tiene una densidad en volumen en el rango de 2.35-2.45 gra os/-centímetro cúbico que es una densidad preferida para la operación en un procedimiento de moldeo de metal. Una prensa isostática con herramental- de hule puede ser usada para la operación de moldeo. Después del moldeo, la estructura formada es calentada en ausencia de oxígeno (por ejemplo, en una atmósfera de nitrógeno o argón) a una alta temperatura (por ejemplo, 975-1375°C) hasta que el enlace de resina se convierte a un enlace de carbono. Los artículos en este estado coquizado tendrán las características físicas requeridas para permitir un uso exitoso con boquillas y los semejantes para el moldeo del metal fundido.

Puede haber una amplia variación en la cantidad y proporción de los materiales sólidos que se utilizan para formar las boquillas y artículos similares de esta invención. En general, la doloma (que incluye finos de molino de bolas) puede variar de 30-70% en base al peso de la mezcla de sólidos. A no ser que se afirme de otra manera, todos los porcentajes que se dan en la presente son porcentajes en peso. Debe haber por lo menos aproximadamente 25% en peso de grafito en la mezcla de sólidos. No hay límite superior a la cantidad de grafito en tanto que haya suficiente doloma para evitar el problema de obturación. Sin embargo, se prefiere limitar el grafito a no más del 45% para evitar la erosión excesiva asociada con las boquillas que contienen una gran cantidad de grafito. Así, en una modalidad preferida, el grafito puede variar de aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 35% en peso en base al peso de la mezcla del sólido, más de preferencia aproximadamente 30% a aproximadamente 45% en peso. Sin embargo, con el fin de combinar la ventaja de antiobturación con la resistencia al impacto térmico deseada requerida para el desempeño adecuado, el contenido de grafito debe ser mayor de 33% (por ejemplo, mayor de 35%) a aproximadamente 43%, de preferencia aproximadamente 37-43% y más de preferencia aproximadamente 38% y la doloma debe estar en el rango de 37-63% en peso en base al peso de la mezcla de sólidos . Se han realizado ejemplos de boquillas de doloma/grafito enlazadas mediante carbono apropiadas a partir de las composiciones mostradas en la tabla 3 que muestra las partes en peso para cada ingrediente utilizado.

En los ejemplos 1-6, los ingredientes secos (grafito, doloma y finos de molino de bolas) son mezclados en seco para formar una mezcla la cual es luego mezclada en húmedo con la resina y el co-reactivo. El mezclado se prosigue para formar aglomerados de la resina curada y partículas sólidas. Estos aglomerados son colocados en un molde de hule y formados a alta presión (por ejemplo, 597.5-1757 Kg/cm2 (8500-25000 libras/pulgada2) . Enseguida, estas partes son luego calentadas en ausencia de oxígeno hasta que la resina es convertida a un enlace de carbono. Las partes en este estado coquizado tienen propiedades físicas deseables para permitir el uso exitoso como tubos o boquillas de vertido. Aunque la resina usada para unir la doloma-grafito es seleccionada para minimizar la liberación de agua durante la reacción de curado, no obstante, suficiente agua es liberada para producir la tendencia de expansión indicada anteriormente con respecto al material de doloma-grafito enlazado mediante resina. La resinas típicas utilizadas para boquilla de doloma grafito y las cuales son también usadas en el material de grafito/circonia del manguito incluyen resina novolak fenólica disuelta en furfuraldehído y alcohol furfurílico. Otros disolventes apropiados para la resina novolak fenólica incluyen alcohol metílico, alcohol etílico y etilenglicol. También se pueden usar resinas de resol fenólicas convencionales. En una modalidad preferida, el óxido de circonio parcialmente estabilizado (ya sea estabilizado con CaO o MgO) 80%-90%, grafito 10%-20%, antioxidantes tales como Si, SiC, etc., 5%-10%, CaO o doloma 5%-15% y solución de resina fenólica 10%-20% son mezclados conjuntamente para formar un aglutinado. La solución de resina fenólica contiene normalmente 40%-60% de resina. Cualquier mezclador tipo aglomerante convencional puede ser usado tal como un mezclador tipo Eirich tipo R o un mezclador tipo Littleford F. Las propiedades prensadas en verde del aglomerado deben tener una densidad en volumen de 3.5-3.8 gramos/cmJ. Luego, el aglomerado es co-moldeado con la doloma/grafito para formar una boquilla que tiene la estructura de manguito como se muestra en la figura 1. Luego, la boquilla es sometida a tratamiento térmico y la resina es convertida a una resita sin ninguna fisuración de la zona reforzada de circonia-grafito (manguito) . Aunque la modalidad descrita anteriormente incluye antioxídantes, no es esencial que tales oxidantes sean incluidos en el material usado para elaborar el manguito. En una modalidad preferida, los siguientes ingredientes fueron mezclados para formar un material, el cual fue utilizado para formar un manguito de acuerdo con la presente invención: grafito 12% óxido de circonio 83% doloma 5% solución de resina fenólica 11% (50% en peso de resina en disolvente de furfuraldehído) Una boquilla de doloma-grafito enlazada mediante resina, fabricada con un manguito que tiene la composición anterior resiste la fisuración en el curado de la resina para convertir la resina a resita. En tanto que la presente invención ha sido descrita en términos de ciertas modalidades preferidas, aquellos experimentados en la técnica apreciarán fácilmente que varias modificaciones, cambios, omisiones y sustituciones se pueden realizar sin mediarse del espíritu de la misma. Por consiguiente, se propone que la presente invención sea limitada solamente por el alcance de las siguientes reivindicaciones. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (15)

1. Reivindicaciones 1. Una composición mejorada para formar un manguito del nivel de la escoria que comprende óxido de circonio, grafito y aglutinante de resina capaz de formar una resita durante una reacción de curado que libera agua, el óxido de circonio contiene opcionalmente una cantidad estabilizadora de CaO (óxido de calcio) o MgO (óxido de magnesio) en la estructura cristalina del mismo; la mejora está caracterizada porque comprende una cantidad efectiva de polvo que contiene CaO (óxido de calcio) , incorporado en la composición para contrarrestar las fuerzas de contracción que se desarrollan cuando la resina es curada para formar la resita; el polvo que contiene CaO (óxido de calcio) es separado y distinto del CaO (óxido de calcio) o MgO (óxido de magnesio) opcional contenido en la estructura cristalina del óxido de circonio.
2. 2. La composición de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el polvo que contiene CaO (óxido de calcio) es seleccionado del grupo que consiste de cal quemada muerta y doloma.
3. 3. La composición de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque comprende 80-90% en peso de óxido de circonio estabilizado parcialmente con CaO (óxido de calcio) o MgO (óxido de magnesio) , 10-20% de grafito, 5-10% de antioxidante, 10-20% de solución de resina fenólica que contiene 40-60% en peso de resina fenólica disuelta en la misma y aproximadamente 5% de doloma.
4. 4. La composición de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque comprende aproximada-mente 12% de grafito, aproximadamente 83% de óxido de circonio, aproximadamente 5% de doloma y aproximadamente 11% de solución de resina fenólica que contiene disolvente de furfuraldehido que contiene aproximadamente 50% en peso de la resina fenólica disuelta en la misma.
5. 5. Un método mejorado para fabricar una boquilla para vertir metal fundido, la boquilla comprende una porción del cuerpo y una porción de manguito del nivel de la escoria unidas al mismo; la porción de cuerpo tiene una forma que incluye una superficie exterior y una región de la superficie interna en donde la región de la superficie interna define una perforación que se extiende a través de la misma para el paso del metal fundido; la porción del manguito del nivel de la escoria está localizada alrededor de por lo menos una porción circunferencial de la superficie exterior para ponerse en contacto con una capa de escoria en un molde de moldeo continuo; el método comprende formar la porción del cuerpo al moldear una primera mezcla que contiene aglutinante de resina, grafito y partículas refractarias de óxido de metal, a la forma de la presión del cuerpo y luego curar la resina de la primera mezcla; y formar una segunda mezcla que comprende óxido de circonio, grafito y aglutinante de resina capaz de formar una resita durante una reacción de curado que libera agua, recubrir la segunda mezcla sobre por lo menos una porción circunferencial de la superficie exterior y luego curar la resina de la segunda mezcla para formar una resita, el óxido de circonio contiene opcionalmente una cantidad estabilizadora de CaO (óxido de calcio) o MgO (óxido de magnesio) dentro de la estructura cristalina del mismo; en donde la mejora está caracterizada porque comprende la inclusión adicional de una cantidad efectiva de polvo que contiene CaO (óxido de calcio) en la segunda mezcla para contrarrestar las fuerzas de contracción que se desarrollan cuando la resina de la segunda mezcla es curada para formar la resita, el polvo que contiene CaO (óxido de calcio) es separado y distinto del CaO (óxido de calcio) o MgO (óxido de magnesio) opcional, contenido dentro de la estructura cristalina del óxido de circonio.
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la primera mezcla comprende doloma, grafito y aglutinante de resina.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el polvo que contiene CaO (óxido de calcio) es seleccionado del grupo que consiste de cal quemada muerta y doloma.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la segunda mezcla comprende 80-90% en peso de óxido de circonio parcialmente estabilizado con CaO (óxido de calcio) o MgO (óxido de magnesio) , 10-20% de grafito, 5-10% de antioxidante, 10-20% en peso de una solución de resina fenólica que contiene 40-60% en peso de resina fenólica disuelta en la misma, y aproximadamente 5% en peso de doloma.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la segunda mezcla comprende aproximadamente 12% de grafito, aproximadamente 83% en peso de óxido de circonio, aproximadamente 5% en peso de doloma y aproximadamente 11% en peso de solución de resina fenólica que contiene el solvente de furfuraldehído que contiene aproximadamente 50% en peso de la resina fenólica disuelta en el mismo.
10. 10. Una boquilla caracterizada porque se elabora mediante el proceso de conformidad con la reivindicación 5.
11. 11. Una boquilla caracterizada porque se elabora mediante el proceso de conformidad con la reivindicación 6.
12. 12. Una boquilla caracterizada porque se elabora mediante el proceso de conformidad con la reivindicación 7.
13. 13. Una boquilla caracterizada porque se elabora mediante el proceso de conformidad con la reivindicación 8.
14. 14. Una boquilla caracterizada porque se elabora mediante el proceso de conformidad con la reivindicación 9.
15. 15. La boquilla de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque ha sido sometida a condiciones de carbonización mediante el cual la resina de la primera y segunda mezclas es carbonizada para formar así una matriz de carbono en la porción del cuerpo y la porción de manguito de la línea de escoria.