BRPI0615289A2 - processo para produção de um produto de cerámica resistente ao fogo, uso do produto e processo para consertar um fundido com o produto - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA PRODUçãO DE UM PRODUTO DE CERáMICA RESISTENTE AO FOGO, USO DO PRODUTO E PROCESSO PARA CONSERTAR UM FUNDIDO COM O PRODUTO. A presente invenção refere-se a produtos, particularmente pastas e partes moldadas, que são providas de propriedades de resistência ao fogo quando usadas apropriadamente. Sendo que esses produtos são usados especialmente em dispositivos para acomodar, tratar e transferir fundidos, como fundidos de aço (fundidos de ferro), fundidos não ferrosos (por exemplo, fundidos de cobre), fundidos de vidro ou fundidos de pedra. Os fundidos normalmente possuem temperaturas que variam entre 1000<198>C e 2000<198>C. A análise de concha é especificamente modificada pela descarga de pelo menos uma substância de uma maneira metrada do produto refratário.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSOPARA PRODUÇÃO DE UM PRODUTO DE CERÂMICA RESISTENTE AOFOGO, USO DO PRODUTO E PROCESSO PARA CONSERTAR UM FUN-DIDO COM O PRODUTO".
presente invenção refere-se a produtos, especialmente mas-
sas e peças conformadas com qualidades de resistência ao fogo (refratárias)quando usadas em uma aplicação autorizada, são usadas em particular nosdispositivos para recepção, tratamento e/ou transporte de fundidos. Taisfundidos podem ser aços fundidos (fundidos ferrosos), fundidos não ferrosos(tais como fundidos de cobre) bem como fundidos de vidro ou fundidos derocha, onde tais fundidos têm costumeiramente temperaturas entre 1000°C e2000°C.
O termo "resistente ao fogo" significa nesse contexto que osprodutos têm uma vida tecnicamente suficiente em relação ao fundido sobreum período de tempo tecnicamente relevante.
Conseqüentemente, os requisitos do material resistente ao fogocom o qual os dispositivos (unidades) correspondentes, tais como panelasde fundição ou cubas de fundição, são revestidos concentrados em uma altaresistência à temperatura, longa vida útil e várias qualidades mecânicas, porexemplo, o módulo de elasticidade. Isto se aplica de maneira análoga aomaterial resistente ao fogo que é usado como os assim chamados produtosfuncionais. Produtos funcionais são produtos cerâmicos refratários que atin-gem outras tarefas em adição às qualidades citadas. Isto inclui: produtospara transporte e condução de um fundido (tais como tubos, condutos), pro-dutos para regular/controlar o fluxo de um fundido (tais como chapas desli-zantes, tampas, barragens de panelas intermediárias), produtos que ofere-çam proteção contra o impacto (tais como amortecedor de impacto, potes deimpacto) ou produtos para conduzir meios de tratamento (tais como disposi-tivos de purificação de gases).
Um bom comportamento de corrosão, boa resistência a mudan-ças de temperatura ou boa proteção à oxidação freqüentemente desempe-nham um papel substancial para tais produtos.A resistência à corrosão de produtos resistentes ao fogo paraprocessar escórias (especialmente escórias metalúrgicas) pode ser melho-rada pela adição de carbono (C) em combinação com óxidos refratários (taiscomo MgO ou Al2O3)-A tendência do carbono de se oxidar pode ser reduzidapela adição de aditivos inibidores da oxidação (os assim chamados antioxi-dantes) ao material resistente ao fogo.
Conforme apresentado em conexão com o comportamento decorrosão, o desenvolvimento de materiais novos resistentes ao fogo se con-centra em particular na melhoria da vida útil do produto.
Isto se aplica a massas monolíticas bem como a peças confor-madas e não apenas àqueles produtos usados para o forro de paredes, pi-sos e tetos (coberturas), mas também aos citados produtos funcionais.
A invenção difere desses perfis que têm estado paralisados pordécadas. O conceito principal da invenção é projetar produtos refratários dotipo citado de tal maneira que os produtos possam ser usados ativamente noprocesso particular. O material refratário é feito um componente do processode engenharia. A qualidade e as propriedades do fundido bem como a quali-dade e as propriedades do produto produzido a partir do fundido podem serajustadas e/ou otimizadas com a ajuda do material refratário. O recipiente defundição/tratamento (doravante chamado de dispositivo) torna-se um tipo dereator para ajuste do fundido e dos produtos produzidos a partir dele pelopapel ativo do material no produto refratário.
Conforme descrito em detalhes a seguir, o produto refratário po-de ser usado de acordo com a invenção após ma adaptação corresponden-te, por exemplo, como um distribuidor para introduzir metais de ligação emum fundido metálico ou como parceiro de reação em um fundido de vidropara mudar a fusão particular em sua composição e/ou suas propriedadesde maneira proposital (de uma maneira desejável).
O material resistente ao fogo (refratário) deve guardar suas fun-ções prévias, por exemplo, como material de forro nos recipientes de fusãoadequados; entretanto, o material resistente ao fogo recebe adicionalmentetarefas completamente novas.Para isso, o material resistente ao fogo é adaptado já durantesua produção levando em consideração os parâmetros de engenharia daúltima aplicação. Isso será demonstrado por um exemplo.
Um fundido de aço deve ser tratado metalurgicamente em umapanela que deve ser equipada (revestida) com produtos resistentes ao fogo.A "análise real" do fundido de aço no dispositivo desvia dà "análise teórica".Por exemplo, os teores dos componentes de ligação Co (cobalto), Mn (man-ganês) e/ou Ce (cério) são muito baixos no fundido.
De acordo com a atualidade ocorre o fornecimento desses me-tais de ligação faltantes, por exemplo, através dos assim chamados aramesde ligação como aqueles descritos na DE 29 48 636 A1. A produção dessesarames de ligação é onerosa. A introdução dos arames no fundido constituiuma etapa adicional do processo. Os componentes de ligação faltantes po-dem apenas ser introduzidos no fundido com a ajuda de um arame em unspoucos locais concretos. A distribuição subseqüente necessária no fundido(no banho de fusão) é, conseqüentemente, onerosa.
Um outro método conhecido consiste em lançar os componentesfaltantes como pós no banho de fusão. Nesse caso surge o problema de queuma grande parte permanece presa na escória que cobre o fundido.Umadosagem e distribuição homogêneas no fundido não é possível.
A invenção não faz intervenção separada no processo de trata-mento corrente. De acordo com a invenção os componentes faltantes dofundido podem ser tornados disponíveis a partir do material resistente aofogo (que é necessário e que está presente em qualquer caso) diretamenteou pela reação do fundido com o material resistente ao fogo. Entretanto, cer-tos componentes do fundido originalmente presente podem também ser re-movidos do fundido por uma reação do material resistente ao fogo com ofundido. Em ambos os casos o fundido originalmente presente é corrigido.Em particular, são referidas as correções a seguir, que são todas incluídassob o termo "análise".
- Composição química do fundido;
- estado de ligação química dos componentes do fundido (porexemplo, metal, oxido, carboneto, nitreto);
- Distribuição dos componentes de ligação e/ou de sólidos nãometálicos no fundido metálico;
- Morfologia (por exemplo, tamanho e forma) das inclusões nãometálicas no fundido metálico;
Mudanças do fundido pelo material resistente ao fogo ou rea-ções do fundido com o material resistente ao fogo podem ocorrer de acordocom a presente invenção, por exemplo, pela mudança intencional de pelomenos um dos seguintes parâmetros:
- Temperatura do fundido;
- Volume do fundido;
- Tempo do tratamento de fusão;
- Composição do material resistente ao fogo do produto;
- Composição estrutural do produto resistente ao fogo;
- Densidade do produto resistente ao fogo;
- Área de contato entre o produto resistente ao fogo e o fundido.
Portanto ocorre uma adaptação específica do material resistenteao fogo do produto para a aplicação em particular. A "aplicação" pode sereferir a um fundido individual específico em um certo equipamento. Entre-tanto, a aplicação pode também se referir a condições e propriedades geraistípicas de certos fundidos em equipamentos correspondentes. Conseqüen-temente, o produto pode ser adaptado de tal forma que desvios nos compo-nentes e nas quantidades dos componentes do fundido são consideradosintegralmente ou em parte.
Nesse ponto a invenção refere-se em sua configuração mais ge-ral a um processo para a produção de um produto cerâmico que seja resisten-te ao fogo quando usado de maneira autorizada como material de revestimen-to ou como um produto funcional de um equipamento para recepção, trata-mento e/ou transmissão (transporte) de um fundido, com as seguintes etapas:
- preparação de um grupo cerâmico compreendendo várioscomponentes de grupos;
- seleção e ajuste de pelo menos um componente de grupo detal forma que após o processamento de um grupo até o produto cerâmico eapós contatar um fundido com o produto em conformidade com a aplicação,desvios entre a análise atual de um fundido tirado a partir de um equipamen-to e a análise teórica são menores em relação a pelo menos um componentedo fundido do que comparado com o fundido fornecido ao equipamento oupreviamente tratado no equipamento.
A invenção começa com a produção do produto resistente aofogo, isto é, enquanto leva em consideração as propriedades e a composi-ção do fundido com o qual o produto entra em contato durante a aplicação.
Por exemplo, as etapas de produção a seguir podem ser executadas a esserespeito:
- um componente de grupo é adicionado de maneira propositalao grupo cujo componente forma um componente do produto resistente aofogo, componente esse que é liberado durante o uso (em contato com o fun-dido) a partir do produto para o fundido de modo a aumentar a porção dessecomponente no fundido;
- um componente de grupo é adicionado de maneira propositalno grupo cujo componente forma um componente no produto resistente aofogo, componente esse que se torna parceiro em uma reação do fundidodurante o uso (em contato com o fundido) e conseqüentemente muda acomposição e/ou as propriedades do fundido.
O material resistente ao fogo pode ser consumido proporcional-mente. O desgaste do produto é ajustado, por exemplo, especificamente àaplicação de tal maneira que a quantidade desejada do(s) componente(s)desejado(s) passa pelo fundido durante a fusão de um grupo a partir do ma-terial resistente ao fogo desgastado e/ou corroído. Entretanto, é tambémpossível que novos produtos de reações se formem entre o material resis-tente ao fogo do produto e o fundido pelos mecanismos de reação descritosque novos produtos de reação se acumulem no produto resistente ao fogo,por exemplo, formando uma camada. Nesse caso, mesmo as propriedadespassivas do produto resistente ao fogo (tais como proteção contra o desgas-te e proteção contra temperatura) podem ser mudadas e, em particular, sermelhoradas. Tais camadas (depósitos) podem também ser aspiradas local-mente de maneira proposital, por exemplo, na área de contato entre a escó-ria e o produto refratário dos equipamentos metalúrgicos.
O produtor do produto pode obter informações concretas sobreas análises teórica e real de pelo menos um fundido que entra em contatocom o produto. Esta informação pode também derivar da fábrica na qual osprodutos são usados. Ela pode também ser disponibilizada ou estimada porum laboratório externo. O produtor do produto pode conseqüentemente ajus-tar a receita para o grupo do produto - especificamente ou de tal maneiraque certos componentes básicos necessários para várias aplicações sãotornados disponíveis e, uma certa quantidade e/ou preparação. Por exemplo,um certo metal de ligação pode ser adicionado ao grupo em uma certa quan-tidade que está normalmente faltante em fundidos de um certo tipo ou queestá contido em concentrações que são muito baixas. Estes podem ser, porexemplo, certos metais nobres ou metais terras raras.
O programa para a produção do produto diz: adição de pelo me-nos uma substância ao grupo em certa forma e quantidade de tal forma queo fundido com o qual o produto faz contato de acordo com a aplicação rece-be a mudança desejada.
A mudança na composição do fundido não pode ser alcançadaapenas através do desgaste do material resistente ao fogo, mas tambématravés da distribuição de substâncias com a ajuda do produto. Por exemplo,as seguintes mudanças podem ocorrer na produção do produto:
o produto é produzido com uma porosidade específica, em parti-cular uma porosidade aberta onde certas substâncias são depositadas nosespaços dos poros do produto, por exemplo, através de um tratamento deimpregnação do produto.
A temperatura do fundido pode ser variada durante o uso (porexemplo, a temperatura é levemente aumentada) para fundir essas substân-cias que são componentes do produto resistente ao fogo e distribuí-los nofundido. Da mesma forma, certas reações desejadas entre o fundido e o ma-terial resistente ao fogo podem ser iniciadas a uma temperatura elevada dofundido para mudar o fundido desta forma.
O grupo para produção do produto resistente ao fogo pode seradaptado de tal forma que o produto pronto entra, durante o uso, pelo menosparcialmente em uma reação química com o fundido. Desta maneira, certoscomponentes indesejáveis podem ser removidos do fundido, por exemplo,inclusões não metálicas podem ser transferidas para a camada de escória.
As variantes citadas por último tornam possível criar produtos dereação que são subseqüentemente tomados diretamente como componen-tes de ligação pelo fundido.
Uma vantagem importante do conceito da invenção é que umagrande superfície resistente ao fogo está freqüentemente em contato comum fundido associado de forma que, por exemplo, componentes de ligaçãopodem ser transferidos uniformemente mesmo em quantidades (concentra-ções) muito leves para o fundido e homogeneizados. A invenção é, portanto,usada em particular em conjunção com componentes cuja fração de massano fundido é < 5%, freqüentemente < 1% ou < 0,1%. A quantidade de corre-ção (aumento/redução) é geralmente distintamente menor que 1 por centoem massa, freqüentemente menos de 0,5 ou menos de 0,1 por cento empeso e freqüentemente < 500 ou < 100 ppm. Assim, a invenção torna eficien-tes possibilidades disponíveis para correção de uma liga com quantidadesmuito leves de aditivos (também chamadas microligações).
O fornecimento de certas substâncias (ou compostos) do mate-rial resistente ao fogo para o fundido pode ser executada de maneira pura-mente física pelo fato de que peças conformadas resistentes ao fogo sãoformadas, por exemplo, com um depósito adequado. Este pode ser um es-paço oco no produto que se comunica com o fundido através de pelo menosum vaso capilar ou um conduto. As substâncias desejadas podem ser rece-bidas nesse depósito. As substâncias presentes no depósito são distribuídasajustando-se as condições de pressão adequadas. AA pressão pode ser a-justada, por exemplo, através da expansão térmica do material resistente aofogo a certas temperaturas ou através da formação proposital de um gás noproduto.Produtos do tipo citado devem ter freqüentemente uma vida lon-ga. Se os produtos são usados de acordo com a invenção como distribuido-res ou catalisadores no fornecimento de certas quantidades, em particularleves, de substâncias para o fundido, um grau proposital de desgaste resultaem certas aplicações. Os exemplos a seguir mostram que isso é possível.
Em dosagens até quanto necessárias, as substâncias podemser integradas aos produtos resistentes ao fogo que experimentam um des-gaste rápido, por exemplo, massas monolíticas que são reaplicadas comrelação a grupos. Em outras palavras: antes do enchimento de um dispositi-vo com fundido, um revestimento refratário monolítico compreendendo assubstâncias (componentes) desejadas é aplicada à forração. Esta camada éinteiramente ou parcialmente consumida após o dispositivo ter sido preen-chido com o fundido. A massa do revestimento resistente ao fogo, a quanti-dade de agente de dosagem bem como o grau de desgaste seguinte podemser calculados previamente como função da quantidade de fundido tratado eadequadamente adaptado.
Uma situação similar pode ser alcançada quando se usa umbloco de impacto ou um recipiente de impacto. Esses produtos funcionaisprotegem a forração resistente ao fogo contra o impacto do jato de Iingota-mento e guia o fundido. De acordo com a invenção, esses elementos de im-pacto podem ser dopados com certas substâncias e produzidos com umgrau definido de desgaste, específico da aplicação. Os corpos de impactoentão se desgastam em um certo tempo e distribuem as substâncias dese-jadas no fundido em paralelo ao desgaste, onde eles são uniformementedistribuídos pelo fluxo da corrente de metal. Também nessa aplicação a no-va função do material resistente ao fogo como distribuidor para o forneci-mento de certos componentes para o fundido torna-se clara. Isto se aplicade maneira análoga ao uso de chapas deslizantes, canos, filtros cerâmicos,etc.
Em chapas deslizantes a área imediatamente em torno da aber-tura de fluxo (para o fundido) se desgasta especialmente rápido. Na atuali-dade esta área foi projetada para ser substituível e/ou muito forte. De acordocom a invenção, especialmente o material dessa parte da chapa deslizante étrocada de forma que o fundido é mudado da maneira desejada após entrarem contato com o produto. Inserções adequadas, por exemplo, na forma deanéis ou cilindros podem também ser integrados nas áreas de fluxo dos tu-bos de imersão, canos, bocais de lingotamento, ou outras peças que servempara controlar/regular um fluxo de fundido. Várias inserções podem ser for-necidas em um produto. Dessa maneira, diferentes correções do fundidopodem ocorrer ao mesmo tempo. Analogamente, corpos cerâmicos resisten-tes ao fogo de qualquer geometria podem ser adicionados em uma posiçãode um dispositivo do tipo citado que entra em contato com o fundido paraservir, dessa maneira, como distribuidor de certas substâncias ou como par-ceiros de reação para o fundido.
Como resultado da correção específica (adaptação) do materialresistente ao fogo dos produtos, fundidos podem ser corrigidos não apenasno que se refere a certos componentes, mas até mesmo propriedades físi-cas de um fundido podem ser ajustadas. Segue um exemplo disso:
fundidos de aço podem conter porções indesejadas de AI2O3. Oóxido de alumínio é produzido durante a desoxidação fundido de aço peloalumínio metálico. O AI2O3 pode ser tolerado no fundido apenas em umacerta quantidade e tamanho de partícula. O excesso de AI2O3 é, portanto,transferido através de processamento metalúrgico secundário conhecido emescória. De acordo com a invenção a remoção de AI2O3 pode ser sustentadade várias maneiras:
- um parceiro de reação, por exemplo, CaO, para o óxido de a-lumínio ser separado, é integrado ao produto resistente ao fogo. Aluminatos
de cálcio, que podem ser prontamente separados, se formam pela reação doCaO do material resistente ao fogo com o AI2O3 do fundido.
- partículas finas de AI2O3 são integradas no produto resistenteao fogo. Elas formam núcleos de cristalização para o óxido de alumínio serseparado no contato com o fundido de aço. Quanto mais brutas forem aspartículas de AI2O3 assim formadas, mais facilmente elas podem ser transfe-ridas para a escória.A separação não pretendida dos componentes do fundido noproduto (o assim chamado entupimento) pode ser evitado de maneira análoga.
Uns poucos exemplos pretendem ilustrar, sem excluir outroscomponentes da aplicação da invenção, quais componentes para quais pro-pósitos de aplicação podem ser integrados de acordo com a invenção emmaterial resistente ao fogo:
em produtos para uso em contato com um fundido de aço oufundidos não ferrosos:
- metais tais como Al, Ti, Zr, Ni, Mn, Sc, Ce, Nb, V ou ligas demetais e outros elementos
- óxidos, boretos, nitretos e carbonetos.
De acordo com a invenção, componentes de ligação podem serlevados ao fundido metálico através de material resistente ao fogo. Assim,metais como Nb, Ti ou V podem influenciar positivamente a resistência doaço e o comportamento de deslizamento do aço. O Nb também serve paramelhorar as propriedades das ligas usadas em um ambiente corrosivo.
Em produtos para uso em contato com fundidos de vidro:
- óxidos, especialmente óxidos metálicos tais como SiO2, B2O3,Nb2O3, Na2O1 MgO, PbO, CeO2, La2O3.
A invenção torna possível influenciar a qualidade do vidro atra-vés de uma conformação proposital do material resistente ao fogo. A esserespeito, o fundido de vidro é corrigido.
O Nb2O3 pode melhorar a qualidade dos vidros óticos. O CeO2serve para aumentar a transparência do vidro. Os aditivos de La2O3 melho-ram as propriedades de temperatura do vidro.
A invenção também compreende o uso de um produto cerâmicoque é resistente ao fogo em um uso pretendido (autorizado) como materialde forração ou como produto funcional de um dispositivo para receber, tratare/ou conduzir um fundido. O uso reside no fato de que o produto é emprega-do para a correção proposital do fundido por
- uma distribuição dosada, específica para a aplicação, de pelomenos uma substância do produto no fundido, e/ou
- uma reação específica da aplicação de pelo menos uma subs-tância do produto com pelo menos um componente do fundido.
A invenção também se refere a um processo para a correçãoproposital de um fundido manuseado em um dispositivo compreendendo umproduto cerâmico na área de contato com o fundido, produto esse que é re-sistente ao fogo quando usado da forma autorizada, com o que esse produtocompreende pelo menos uma substância que muda o fundido por pelo me-nos um dos seguintes mecanismos de reação:
- a substância é distribuída quando usada conforme autorizadodo material resistente ao fogo do produto para o fundido de maneira dosada.
- a substância reage com pelo menos um componente do fundi-do.
A composição do produto é sempre ajustada de acordo com acorreção desejada do fundido durante a produção. É produzido um novoproduto que difere em sua composição e/ou em suas propriedades físi-cas/mecânicas a partir de um produto conhecido atualmente que é/foi usadopara as mesmas aplicações.
O novo produto não tem mais apenas uma função passiva deproteção mas, ao contrário, entra em uma interação química/metalúrgicaregulada/controlada com o fundido associado. É feita referência às explica-ções prévias.
A quantidade desejada do(s) componente(s) recebida pelo fun-dido e/ou distribuída pelo fundido, é geralmente calculada na base da unida-de de tempo e/ou por unidade de massa e/ou por unidade de volume.
Em processos de fusão descontínua esta figura pode ser rela-cionada à quantidade de fundido por grupo.
Em processos de fusão contínua as quantidades de componen-tes podem se referir, entre outras coisas, à quantidade de fluxo do fundidopor unidade de tempo.
A invenção se refere a produtos que têm propriedades de resis-tência ao fogo já durante sua produção bem como a produtos que se torna-ram resistentes ao fogo apenas após seu uso autorizado. Por exemplo, ainvenção compreende produtos dos seguintes tipos citados:
- tijolos de MgO-C
- massas e peças conformadas à base de alumina
- produtos de oxido de zircônio
- tijolos de sílicacada um com aditivos do tipo citado.
Umas poucas aplicações exemplares possíveis estão apresen-tadas a seguir.
Exemplo A:
Um fundido de vidro deve ser tratado em um recipiente de fusãode vidro revestido com tijolos resistentes ao fogo. Tal recipiente é geralmen-te operado continuamente, isto é, em operação de corrida contínua. Entre-tanto, em consideração à simplicidade, é usada uma operação descontínuacomo ponto de partida para os cálculos a seguir.
O recipiente é retangular em uma vista superior (5 χ 6,67 m decomprimento eficaz interno/largura entre as paredes resistentes ao calor). Aaltura de enchimento é de 1,0 m. Isto produz um volume eficaz do recipientede 33,33 m3. O recipiente pode receber 100.000 kg de fundido a um pesoespecífico presumido do fundido de 3.000 kg/m3.
O fundido faz contato com as superfícies das paredes resisten-tes ao calor e com a superfície do fundo (= produto) do recipiente, que sãocalculados em sua totalidade a 56,66 m2 O revestimento resistente ao fogo éfeito de tijolos de silicato de zircônio calcinado.
É presumido que uma quantidade de 5 ppm de uma substância(aqui: CeO2) deve ser fornecida ao fundido de vidro através do desgaste doproduto resistente ao fogo. Isto corresponde, em relação a 100.000 kg defundido, a uma quantidade adicionada de 0,5 kg de CeO2. Isto é levado emconsideração durante a produção do produto de tal forma que o produto a-cabado compreende 1,0% em peso de CeO2 na distribuição homogênea. Elesegue a partir do acima exposto a um peso específico do material resistenteao fogo de 4.000 kg/m3 que 0,0125 m3 de material resistente ao fogo devemser dissolvidos e transferidos para o fundido para se transferir a quantidadedesejada de CeO2 para o fundido.
Isto significa, em relação à superfície total de contato do materialresistente ao fogo/fundido de vidro de 56,67 m2, que o material resistente aofogo deve ser removido a uma espessura de 0,00022 m (= 0,22 mm) paratrazer 5 ppm de CeO2 para os 100.000 kg de fundido. Também se deduz doacima que após cerca de 450 fornadas (quantidade total de fundido45.000.000 kg) resultaria um desgaste total do revestimento resistente aofogo de aproximadamente 0,1 m (= 100 mm).
Se o aditivo (CeO2) for dosado no produto dez vezes mais alto,o desgaste desejado do produto é reduzido em uma potência de 10 para0,02 mm para cada 100.000 kg de fundido. Conseqüentemente, um desgas-te total tolerável presumido de cerca de 100 mm (0,1 m) seria alcançado a-penas após aproximadamente 4500 fornadas (450.000.000 kg de fundido).
É entendido que mesmo vários aditivos (substâncias dopantes)podem ser trabalhados no (integrados ao) material resistente ao fogo doproduto ao mesmo tempo. Dadas as mesmas porções, o desgaste necessá-rio do material resistente ao fogo também permanece inalterado.
Como alternativa, uma configuração fornece produtos com baseem óxido de alumínio (AI2Oa) com a adição de finos (< 100 μπι) de oxido delantânio.
Exemplo B:
Esta configuração se refere ao revestimento de um forno girató-rio para queima de escória de cimento. O forno giratório deve ter um com-primento eficaz (ao longo do qual o material resistente ao fogo do revesti-mento faz contato com a escória do cimento) de 10 m e um raio interno efi-caz da parede de revestimento refratário de 3 m. Isto produz uma superfícietotal do produto que entra em contato com a escória de 188,5 m2.
De acordo com a invenção, o termo "fundido" também inclui sis-temas sólido-líquido como aqueles que ocorrem durante a queima da escó-ria. Uma certa quantidade de fundido está sempre presente no forno alémdas porções sólidas de escória.O rendimento da escória de 50.000 kg/h é presumido. Um volu-me de rendimento de 25 m3 de escória de cimento por hora resulta em umpeso específico da escória de cimento de 2.000 kg/m3.
5 ppm de sulfato de estanho (II) devem ser adicionados à escó-ria de cimento. Esse componente serve como um apoio auxiliar de moagempara a escória de cimento calcinada (EP 0976695 BI). Isto corresponde, emrelação à escória de cimento, a uma quantidade de 0,25 kg/h. Conseqüen-temente, a uma quantidade adicionada de 1% em peso, o sulfato de estanho(II) no material resistente ao fogo (tijolo de cromita de óxido de magnésiocalcinado, impregnado com uma loção de sulfato de estanho (II)) do revesti-mento do forno, 25 kg de material resistente ao fogo devem ser "consumi-dos" por hora para ser capaz de transferir a quantidade desejada de sulfatode estanho (II) na escória.
Um volume de 0,00833 m3 de material refratário a ser consumi-do por hora é calculado a partir do acima a um peso específico presumido dematerial resistente ao fogo de 3.000 kg/m3.
Isto corresponde a uma superfície total do material resistente aofogo de cerca de 188,5 m2 a um desgaste necessário do material resistenteao fogo de 0,00004 m/h (= 0,04 mm/h).
A taxa de desgaste necessária para 0,004 mm por hora a umaquantidade adicionada de 10% em peso de sulfato de estanho (II) no materi-al resistente ao fogo. Nessa configuração também uma distribuição homo-gênea do aditivo na fornada é presumida para a produção do revestimentoresistente ao fogo.
Deve ser notado que isto não é absolutamente necessário emparticular no caso de substâncias raras e/ou onerosas. É presumido que umrevestimento refratário deve sempre ter uma certa espessura residual porrazões de segurança. Torna-se claro que nessa parte do revestimento refra-tário, virado para fora do fundido, não tem que ser misturado com as subs-tâncias adicionais. Isto pode ser prontamente alcançado durante a produçãode tijolos pelo fato de que diferentes fornadas são preenchidas no molde deprensagem durante a prensagem dos tijolos.Além disso, como já foi mencionado, as camadas dopadas deacordo com a invenção podem ser também aplicadas como massas monolí-ticas, por exemplo, em um revestimento permanente construído de maneiraconvencional.
Exemplo C:
Esse exemplo mostra a última área citada de aplicação de mas-sas monolíticas. O ponto de partida é uma panela que pode ter idealmenteaqui uma forma cilíndrica. A panela tem um revestimento feito de tijolos re-sistentes ao fogo com base na alumina (AI2O3), que é designada a seguircomo um revestimento permanente. Com esse revestimento permanente, oraio interno da panela é de 1,23 m e a altura é de 3 m. Uma superfície inter-na do revestimento permanente de 23,2 m2 é calculado a partir do acima.Com a adição da superfície do fundo de 4,76 m2 resulta uma superfície totaldo material resistente ao fogo de cerca de 27,96 m2.
O volume eficaz da panela (14,29 m3) permite a recepção de100.000 kg de fundido a um peso específico de fundido metálico de 7.000kg/m3.
O fundido metálico deve adicionalmente ser dopado com 250ppm de cada um dos metais de ligação lantânio (La) e titânio (Ti).
Nesse caso, a invenção fornece o uso de massa monolítica deaceleração que é aplicada no revestimento permanente. A fornada da massaaceleração contém, em adição a uma matriz de alumina e um aglutinante,15% em peso de metal de ligação lantânio e 15% em peso de metal de liga-ção titânio. Ambos os metais são misturados homogeneamente como um pófino (< 100 μm) nos componentes da fornada durante a preparação. Para sercapaz de transferir 50 kg (2 χ 25 kg) dos metais de ligação para o fundido,166,67 kg de material resistente ao fogo devem ser conseqüentemente con-sumidos. A um peso específico da aceleração misturada de 3.000 kg/m3, écalculado um volume para o material refratário a ser consumido (calculadoem 100.000 kg de fundido) de 0,055 m3.
Isto corresponde à superfície total de contato citada de 27,96 m2(que é também presumida aqui para a superfície de contato da massa acele-ração aplicada no revestimento permanente) a um consumo (remoção) dematerial resistente ao fogo de 0,00199 m (= 1,99 mm).
Um grau necessário de desgaste do composto aceleração de1,19 mm por 100.000 kg de fundido é calculado a uma quantidade de ligaçãorequerida de 100 ppm de cada metal de ligação e uma quantidade adiciona-da de 10% em peso no material resistente ao fogo do composto aceleração.Exemplo D:
O ponto de partida é a panela de aço do Exemplo C. Mesmo aquantidade de fundido deve permanecer a mesma em relação ao exemploC.
Entretanto, distintamente do exemplo C, é presumido nessa con-figuração que o fundido deve ser dopado com uma quantidade de 5 ppm denióbio (Nb). Portanto, 0,5 kg de nióbio são necessários por 100.000 kg defundido.
O uso de uma massa aceleração com um alto grau de desgastepode ser evitado aqui devido à baixa quantidade do componente nióbio a sertransferida do produto (material de revestimento) para o fundido metálico. Aquantidade necessária de nióbio pode ser transferida para o fundido atravésde uma quantidade mínima de desgaste da parede resistente ao fogo. Paraesse fim a fornada para produção de tijolos é ajustada de tal maneira que oproduto acabado (com base no MgO-C) compreende 1% em peso de nióbiocomo partículas finas (< 100 μπι) como uma liga de ferro. Então, para100.000 kg de fundido, 50 kg de material resistente ao fogo (com base emalumina) devem ser consumidos (ou 0,0167 m3 a um peso específico de ma-terial resistente ao fogo de 3.000 kg/m3).
Um consumo de 0,6 mm de material resistente ao fogo por100.000 kg de fundido resulta em relação à superfície total de contato domaterial resistente ao fogo/fundido de aço. Convertido para 100.000 kg, istocorresponde a um desgaste total do material resistente ao fogo de cerca de60 mm (= 0,06 m).
Esse desgaste total pode ser reduzido com cada 100 fornadaspor uma energia de 10 (para 0,006 m) se a quantidade de nióbio no materialresistente ao fogo for aumentada de 1 para 10% em peso.
O material resistente ao fogo pode também ser um material car-boneto de silício estabilizado com nitreto de silício.
Esse exemplo pode ser substancialmente transferido de maneiraanáloga para a fusão/tratamento de um fundido não ferroso, por exemplo,um fundido consistindo em uma liga de alumínio. Nessa instância o nióbio ésubstituído pelo escândio.
Exemplo E:
100.000 Kg de aço devem fluir através de uma inserção de umbocal de derramamento de óxido de zircônio (ZrO2) dentro do escopo de umprocesso para tratamento de um fundido de aço. O cilindro tem uma alturade 0,2 m e um raio interno de 0,03 m, portanto uma superfície de coberturainterna de 0,0377 m2.
De acordo com a invenção essa etapa do processo é usada pa-ra ligar o fundido metálico com 1 ppm de Ti (titânio). 0,1 kg de titânio é entãonecessário para 100.000 kg de fundido. A fornada para produção do corpocilíndrico é preparada com 30% em peso de titânio.
O fundido de aço pode ser ligado com 1 ppm de titânio se foremdissolvidos 0,33 kg de material resistente ao fogo (= 0,00011 m3 de materialresistente ao fogo a um peso específico do material resistente ao fogo de3.000 kg/m3).
Isto corresponde, em relação à superfície da cobertura de0,0377 m2, a um consumo de material resistente ao fogo de 0,00295 m (=2,95 mm).
Isto corresponde a aproximadamente 3 fornadas da magnitudecitada a um desgaste tecnicamente justificável do material resistente ao fogode 0,01 m (10 mm).
Uma configuração fornece um material cerâmico poroso de ZrO2no qual o titânio é infiltrado como ferro-titânio.
O seguinte se aplica em geral:
por razões de simplicidade a superfície de contato referida (su-perfície de revestimento) do material resistente ao fogo não foi mudada noscálculos anteriores. É óbvio que essa superfície torna-se correspondente-mente maior com cada desgaste. O desgaste necessário do material resis-tente ao fogo, calculado como volume, tem a conseqüência de que a profun-didade do desgaste do material resistente ao fogo torna-se constantementemenor. Isto aumenta a possível vida útil do material resistente ao fogo demaneira correspondente.
Esse efeito pode ser levado em consideração industrialmente devárias maneiras na produção do produto resistente ao fogo:
- por exemplo, o grau de desgaste do material resistente ao fogopode ser ajustado diferentemente, por exemplo, pelo fato de que a porosida-de da superfície de contato com o fundido diminui na direção da superfícieexterna oposta e/ou a resistência aumenta.
- é também possível aumentar ao gradiente de concentração docomponente citado verticalmente à superfície de contato com o fundido deforma que de acordo com uma profundidade menor de desgaste a mesmaquantidade do componente desejado é, no entanto, transferida para o fundi-do.
A característica da invenção mencionada na descrição e nasreivindicações pode ser usada individualmente bem como em combinaçõespara a realização da invenção. Componentes individuais, faixas, etapas deprocesso, grupos de material ou grupos de produtos ou áreas de aplicaçãopodem ser excluídos, se adequado.
Claims (3)
1. Processo para a correção proposital de um fundido em umdispositivo que compreende um produto cerâmico em uma área de contatocom o fundido cujo produto é resistente ao fogo quando usado conforme au-torizado, no qual o produto compreende pelo menos uma substância quecorrige o fundido por pelo menos uma das seguintes medidas:a) A substância é distribuída de maneira dosada no fundido du-rante o uso autorizado,b) Seleção e ajuste de pelo menos um componente de fornadade tal forma que após o processamento da fornada do produto cerâmico eapós o contato do fundido com o produto de uma maneira em conformidadecom a aplicação de desvios entre uma análise real do fundido e a análiseteórica de um fundido removido do dispositivo sejam menos em relação apelo menos um componente fundido que no fundido fornecido no dispositivoou tratado previamente no dispositivo.
2. Processo para produção de um produto cerâmico que é resis-tente ao fogo quando usado conforme autorizado como um material de re-vestimento ou um produto funcional de um dispositivo para recepção, trata-mento e/ou transporte de um fundido, com as seguintes etapas:a) Preparação de uma fornada cerâmica feita de vários compo-nentes de fornada,b) A substância reage com pelo menos um componente do fun-dido e corrige a quantidade desse componente do fundido no fundido.
3. Uso de um produto cerâmico que é resistente ao fogo, quan-do usado como autorizado como um material de revestimento ou um produtofuncional de um dispositivo para recebimento, tratamento e/ou transporte deum fundido para a mudança proposital do fundido por:a) uma distribuição dosada, específica para a aplicação, de pelomenos uma substância do produto no fundido,b) uma reação específica para a aplicação de pelo menos umasubstância do produto com pelo menos um componente do fundido.
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