BRPI0803004B1

BRPI0803004B1 - método para preparar um refratário para um forno de fusão vítrea

Info

Publication number: BRPI0803004B1
Application number: BRPI0803004A
Authority: BR
Inventors: W Connors Charles; W Anderson Michael; Shah Shirish
Original assignee: Magneco/Metrel Inc
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2008-06-19
Publication date: 2018-08-28
Also published as: ES2385065T3; CA2635276C; ZA200805204B; AU2008202628A1; EP2006260B1; CA2635276A1; ATE551309T1; CN101362653B; AU2008202628B2; HK1128456A1; DK2006260T3; SI2006260T1; KR101552717B1; HRP20120524T1; KR20080112113A; MX2008007899A; CN101362653A; PT2006260E; US8505335B2; PL2006260T3

Abstract

composição refratária para fornos de fusão vítrea. um sistema refratário incluir o primeiro conjunto de componentes e um aglutinante de sílica coloidal. o primeiro conjunto de componentes inclui alumina e zircânia. o aglutinante de sílica coloidal está em 5% em peso a 20% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes. a composição refratária compreende 10% em peso a 45% em peso de alumina, pelo menos 35% em peso de zircônia, e pelo menos20% em peso de sílica.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA PREPARAR UM REFRATÁRIO PARA UM FORNO DE FUSÃO VÍTREA (51) Int.CI.: C04B 35/48; C04B 35/10; C04B 35/14 (30) Prioridade Unionista: 19/06/2007 US 11/820.389 (73) Titular(es): MAGNECO/METREL, INC.

(72) Inventor(es): CHARLES W. CONNORS; MICHAEL W. ANDERSON; SHIRISH SHAH (85) Data do Início da Fase Nacional: 19/06/2008

1/9 “MÉTODO PARA PREPARAR UM REFRATÁRIO PARA UM FORNO DE FUSÃO VÍTREA”

CAMPO DA INVENÇÃO [001]Esta invenção geralmente se refere as composições refratárias especialmente úteis para fornos de fusão vítrea. Mais particularmente, esta invenção se refere as refratárias de sílica coloidal para o revestimento de fornos de fundição vítrea.

ANTECEDENTE [002]Os fornos de fusão vítrea são recipientes revestidos refratários formados como recipientes para fusão e retenção de vidro. Na operação de fusão, os materiais de fabricação de vidro de entrada são aquecidos a cerca de 1550^oC. Os materiais de fabricação de vidro usualmente incluir uma mistura de materiais de pedaços de vidro e materiais batelada. O pedaço de vidro é vidro moído do processo de fabricação. Os materiais de bateladas incluem areia (sílica), cal (calcário ou carbonato de cálcio reduzido a monóxido de cálcio), carbonato de sódio (monóxido de sódio), e algumas vezes outros materiais tal como feldspato, sulfato de sódio, e óxidos de metal. Durante a operação de fusão, o pedaço de vidro fundir primeiro para aumentar a transferência de calor para os materiais de bateladas e para reduzir o tempo de fusão.

[003]Os fornos de fundição vítrea fornos de crisol, reservatórios de vidros, fornos de reservatórios, e outros. Os fornos de crisol têm uma configuração em forma de tigela ou cadinho e tipicamente são empregadas para fundir quantidades menores de vidro. Os reservatórios de vidro variam de reservatórios diários menores a reservatórios de fusão contínuas maiores. Os reservatórios diários são usualmente carregados com materiais de fabricação de vidro para fusão durante a noite. Os reservatórios de fusão contínua são fornos grandes onde os materiais de fabricação de vidro são carregados em uma extremidade, e fundidos e fluidos para outra extremidade para remoção. Os

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 15/27

2/9 reservatórios de vidro tipicamente são construídos de blocos ou tijolos refratários separados em uma moldura de aço. Os blocos se ajustam juntos sem argamassa e tipicamente ficam dispostos em uma forma retangular para manter vidro fundido. A pressão mecânica da estrutura de aço e blocos externos mantém os blocos juntos. Os reservatórios de vidro geralmente têm câmaras regenerativas para pré-aquecer o ar de combustão para temperatura de chamas mais elevadas.

[004]Os blocos refratários usualmente recebem o uso considerável do vidro fundido e carregamento de materiais de fabricação de vidro. O vidro fundido altamente corrosivo. Os blocos refratários usualmente são feitos de argilas compostos tendo alumina, zircônia, e sílica (AZS). Os blocos refratários de AZS são feitos de materiais derretidos fundidos em molde, que são trabalhos após o endurecimento.

[005]A operação de fusão em reservatórios de fusão contínua continua essencialmente sem interrupção até que o reservatório não mais seja usado. Durante a operação de fusão, os blocos refratários podem se tornar profundamente marcados e podem desenvolve porções ou manchas de uso onde o vidro de fundido desgastou ou dissolve o refratário. As manchas de uso tipicamente crescem até o refratário falhar ao manter o vidro fundido. As manchas de uso encurtam a vida útil dos reservatórios de vidros e freqüentemente são imprevisíveis, desse modo interrompendo a produção de vidro fundido.

SUMÁRIO [006]Em um aspecto, esta invenção fornecer uma composição refratária especialmente útil para fornos de fusão vítrea. Descobri-se que a composição refratária fornecer excelente resistência a corrosão. A composição refratária incluir um primeiro conjunto de componentes misturados com um aglutinante de sílica. O primeiro conjunto de componentes incluindo alumina e zircônia. O

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 16/27

3/9 aglutinante de sílica coloidal estar em 5% em peso a 20% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes. A composição refratária compreende 10% em peso a 45% em peso de alumina, pelo menos 35% em peso de zircônia, e pelo menos 20% em peso de sílica.

[007]Em outro aspecto, um método de preparação um refratário para um forno de fusão vítrea incluir fornece um primeiro conjunto de componentes compreendendo alumina e zircônia. Um aglutinante de sílica coloidal é fornecido 5% em peso a 20% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes e é misturado com o primeiro conjunto de componentes para formar uma composição refratária. A composição refratária incluir 10% a 45% em peso de alumina, pelo menos 35% em peso de zircônia, e pelo menos 20% em peso de sílica. A composição refratária é formada na superfície do formo de fusão vítrea.

[008]O antecedente e outras características e vantagens da presente invenção se tornarão evidente a partir da seguinte descrição detalhada das modalidades atualmente preferidas, quando lida em conjunto com os exemplos acompanhantes.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [009]A invenção pode ser mais bem entendida com referência a seguinte figura e descrição detalhada. Os componentes nas figuras não são necessariamente para escala, ênfase sendo colocados sob ilustração os princípios da invenção.

[010]Figura 1 representa uma visão perspectiva parcial de um reservatório de vidro com um sistema refratário de sílica coloidal de uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS [011]A presente invenção agora será também descrita. Nas seguintes passagens, aspectos diferentes da invenção são definidos em mais detalhes.

Cada aspecto então definido pode ser combinado com qualquer outro aspecto ou

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 17/27

4/9 aspectos a menos que claramente indicado ao contrario. Em particular, qualquer característica indicada como sendo preferida ou vantajosa pode ser combinada com qualquer outra característica ou características indicadas como sendo preferidas ou vantajosas.

[012]A presente invenção fornecer uma composição refratária de sílica coloidal que é especialmente útil para fornos de fusão vítrea. Em particular, a composição refratária incluir uma quantidade relativamente elevada de zircônia, que forneceu resistência surpreendentemente boa para aos ambientes corrosivos de temperatura elevada. A composição refratária descrita aqui pode também ser empregada em outras aplicações, tal como outros tipos de fornos.

[013]Figura 1 representa uma visão perspectiva parcial de um forno de fusão vítrea ou reservatório 100 com um sistema refratário. O reservatório de vidro 100 pode ter características e componentes adicionais tais como câmaras de refinamento e fusão, regeneradores, combustores, e outros, que não são mostrados. O reservatório de vidro 100 tem uma estrutura 102 suportando uma lareira 104 e paredes laterais 106. A estrutura 102 é feita de placas de aço e feixes e pode compreende outros materiais adequados para um forno de fusão vítrea. As paredes laterais 106 se estendem verticalmente da lareira 104 para forma uma forma de recipiente para fundir e reter vidros. A lareira 104 tem um ou mais revestimentos de lareira 108 de materiais refratários. As paredes laterais 106 também têm um ou mais revestimentos de paredes laterais de materiais refratários. Os revestimentos podem ter o mesmo ou diferentes materiais refratários.

[014]Os materiais refratários empregados em reservatório 100 são geralmente tijolos, blocos, ou uma configuração monolítica. Os blocos geralmente incluir alumina, zircônia, sílica, uma combinação destes, ou outro refratário adequado para fornos de fusão vítrea. A composição refratária de sílica coloidal descrita aqui é especialmente útil para revestir a superfície do

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 18/27

5/9 reservatório 100. Em uma modalidade, o reservatório de vidro 100 tem um revestimento de remendo 110 formado sob uma porção desgastada da lareira 104. A porção desgastada pode estar em qualquer lugar ao longo do interior do reservatório de vidro incluindo a lareira e paredes laterais e acima ou abaixo do vidro fundido. Pode haver um ou mais revestimentos de remendo na lareira 104 e/ou as paredes laterais 106. O revestimento de remendo 100 pode incluir um refratário de sílica coloidal como descrito aqui.

[015]Em uma modalidade, o refratário compreende um mistura de um aglutinante de sílica com o primeiro conjunto de componentes. O aglutinante de sílica estar na faixa de cerca de 5% em peso até cerca de 20% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes, preferivelmente entre 6% em peso e 12% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes. Em uma modalidade, o aglutinante é um aglutinante de sílica coloidal. O primeiro conjunto de componentes inclui alumina (Al2Ü3), zircônia (ZrO2), e sílica (SiO2). O primeiro conjunto de componentes pode ser seco ou úmido e também pode incluir outros minerais, um agente de fixação como magnésia (MgO), e/ou um modificador de fluxo.

[016]A alumina, zircônia, e sílica fornecem força e resistência a corrosão. A alumina pode ser fornecida por um agregado de alumínio elevado tal como alumina fundida branca ou tabular. A alumina também pode ser reativa ou calcinada. A zircônia pode ser fornecida por farinha de zircão ou um material transportando zircônia. A sílica pode ser fornecida por sílica fumegada, mulita (silicato de alumínio), microssílica, sílica coloidal, ou outros.

[017]O aglutinante de sílica manter ou liga o primeiro conjunto de componentes junto em uma forma de monolítica. Em uma modalidade, o aglutinante é um aglutinante de sílica coloidal. O aglutinante de sílica coloidal compreende sílica coloidal em água, onde a sílica estar na faixa de cerca de 15% em peso até cerca de 70% em peso. Em uma modalidade, a sílica coloidal

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 19/27

6/9 pode ter um diâmetro de partícula média na faixa de cerca de 4 milmícrons até cerca de 100 milmícrons.

[018]O primeiro conjunto de componentes pode incluir cerca de 10% em peso a cerca de 35% em peso de alumina, cerca de 60% em peso a cerca de 85% em peso de zircão, e até cerca de 10% em peso de sílica. Preferivelmente, o primeiro conjunto de componentes incluir cerca de 15% em peso a cerca de 30% em peso de alumina, mais preferivelmente cerca de 20% em peso a cerca de 25% em peso de alumina. Preferivelmente, o primeiro conjunto de componentes inclui cerca de 65% em peso a cerca de 80% em peso de zircão, mais preferivelmente cerca de 70% em peso a cerca de 80% em peso de zircão. Preferivelmente, o primeiro conjunto de componentes inclui cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso de sílica, mais preferivelmente cerca de 2% em peso de sílica.

[019]O primeiro conjunto de componentes pode incluir cerca de 5% em peso a cerca de 12% em peso de alumina de tamanho de malha 1/4x8, cerca de 5% em peso a cerca de 12% em peso de alumina de tamanho de malha 8x14, e cerca de 2% em peso a 12% em peso de alumina de tamanho de malha -14M. Em uma modalidade, o primeiro conjunto de componentes inclui ate cerca de 5% em peso de alumina reativa.

[020]Outras proporções do primeiro conjunto de componentes podem ser empregadas. O primeiro conjunto de componentes pode incluir outros compostos tal como cerca de 0,1% em peso de magnésia. A quantidade de magnésia pode ser ajustada para aumentar ou diminuir o tempo de fixação para o refratário de sistema coloidal. O primeiro conjunto de componentes também pode incluir um modificador de fluxo para realçar ou alterar as propriedades de fluxo para formar o refratário de sílica coloidal antes da fixação. O primeiro conjunto de componentes pode ser misturado antes da adição do aglutinante de sílica coloidal.

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 20/27

7/9 [021]O composto refratário resultante inclui cerca de 10% em peso a cerca de 45% de alumina, pelo menos cerca de 35% em peso de zircônia, e pelo menos cerca de 20% em peso de sílica. A composição refratária pode incluir cerca de 15% em peso a cerca de 40% em peso de alumina, cerca de 15% em peso a cerca de 30% em peso de alumina, ou cerca de 20% em peso a cerca de 25% de alumina. A composição refratária pode incluir cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso de zircônia, cerca de 40% em peso a cerca de 55% em peso de zircônia, ou pelo menos cerca de 40% em peso, 45% em peso, ou 50% em peso de zircônia. A composição refratária pode incluir 20% em peso a cerca de 40% em peso de sílica, cerca de 25% em peso a cerca de 35% em peso de sílica, ou pelo menos cerca de 20% em peso, 25% em peso, ou 30% em peso de sílica.

[022]A composição refratária pode ser fundida em blocos para uso subseqüente em um reservatório de vidro ou pode ser formado diretamente na porção desgastada de um reservatório de vidro, tal como revestimento de remendo 100 mostrado na Figura 1. A composição refratária pode ser formada na porção desgastada empregando um ou mais métodos de formação refratária tal como fundição, bombeamento, ou jateamento (bombeamento sem forma com um acelerador de fixação). A composição refratária pode ser formada de um ou mais porções da parede lateral ou lareira. A composição refratária pode ser formada diretamente na porção desgastada sem a substituição de blocos refratários em um forno de fusão vítrea.

Exemplos [023]Para propósitos de ilustração e não como limitação, a tabela 1 fornecer tipos e proporções exemplares do primeiro conjunto de componentes para o sistema refratário de sílica coloidal.

Tabela 1

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 21/27

8/9

Matéria-prima	Tamanho de malha	% em peso Exemplo comparativo	% em peso Exemplo 1	% em peso Exemplo 2
Alumina tabular	1/4x8	0	8,7	8,7
Alumina tabular	8x14	37,7	8,7	8,7
Alumina tabular	-14M	4,7	8,7	4,4
Alumina reativa (por exemplo, CAR 120B)	-325M	4,7	0	4,4
Alumina calcinada (por exemplo, CAR 60RG)	-325M	9,4	0	0
Farinha de zircão	-325M	16,5	41,3	41,3
Areia de zircão		0	30,5	30,5
Sílica fumegada		2,4	2,2	2,2
Mulita fundida branca		23,5	0	0
Pó Al		0,9	0	0
Tensoativo		0,05	0,04	0,04
MgO a 98%	-200M	0,09	0,09	0,09

[024]Os componentes estão comercialmente disponibilizados por Alcan e outros fornecedores. Para cada exemplo, o primeiro conjunto de componentes foi misturado junto antes da mistura com o aglutinante de sílica coloidal. O aglutinante de sílica coloidal foi fornecido em % em peso de cerca de 7% a cerca de 10% em peso dos componentes secos. A mistura curou em um refratário de sílica coloidal. O exemplo comparativo produz um refratário contendo cerca de 75% em peso de alumina, cerca de 11% em peso de zircônia, e cerca de 14% em peso de sílica. As formulas dos exemplos 1 e 2 produziram refratários

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 22/27

9/9 contendo cerca de 25% em peso de alumina, cerca de 47% em peso de zircônia, e cerca de 28% em peso de sílica. Desse modo, os refratários dos Exemplos 1 e 2 tiveram quantidade significantemente mais elevada de zircônia que o refratário do Exemplo Comparativo.

[025]Para simular as condições severas em um forno de fusão vítrea, os testes de corrosão refratária foram realizados nos refratários de sílica coloidal para avaliar sua resistência ao hexametafosfato de sódio. As colunas finas ou lápis das composições refratárias foram preparados. As paletas foram submersas em hexametafosfato de sódio em temperatura elevada. Os testes foram realizados durante 36 horas a 1093,3^oC. Após o teste, a amostra foi analisada para determinar a resistência da composição refratária para as condições severas. O lápis preparado da fórmula do Exemplo Comparativo foi completamente corroído. Os lápis preparados das composições dos Exemplos 1 e 2 foram surpreendentemente resistentes a corrosão e não amostram qualquer ataque de corrosão significante. O lápis do Exemplo 1 mostrou alguma quebra ou expansão menor. Desse modo, os refratários de sílica coloidal de zircônia elevado descritos aqui mostram resistência superior sob condições severas comparados a um refratário de baixo teor de zircônia.

[026]Várias modalidades da invenção foram descritas e ilustradas. Entretanto, a descrição e ilustrações são por modo de exemplo somente. Outras modalidades e implementações são possíveis no escopo desta invenção e serão evidentes para aqueles de experiência ordinária na técnica. Portanto, a invenção não estar limitada a detalhes específicos, modalidades representativas, e exemplos ilustrados nesta descrição. Conseqüentemente, a invenção não deve ser restrita exceto em consideração quanto necessitado pelas reivindicações acompanhantes e seus equivalentes.

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 23/27

1/2

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para preparar um refratário para um forno de fusão vítrea, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

fornecer um primeiro conjunto de componentes compreendendo alumina e zircônia, em que o primeiro conjunto de componentes compreende 10% em peso a 35% em peso de alumina, 60% em peso a 85% em peso de zircão, e até 10% em peso de sílica, e em que a zircônia compreende:

uma primeira porção tendo um maior tamanho de partícula, a primeira porção compreendendo areia de zircão e uma segunda porção tendo um tamanho de partícula menor, a segunda porção compreendendo farinha de zircão;

fornecer um aglutinante de sílica coloidal em 5% em peso a 20% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes, misturar o primeiro conjunto de componentes com o aglutinante de sílica coloidal para formar uma composição refratária compreendendo de 10% em peso a 45% em peso de alumina, pelo menos 35% em peso de zircônia, e pelo menos 20% em peso de sílica; e formar a composição refratária na superfície do forno.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição refratária compreende de 15% em peso a 40% em peso de alumina, de 40% em peso a 60% em peso de zircônia, e de 20% em peso a 40% em peso de sílica.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição refratária compreende de 15% em peso a 30% em peso de alumina, de 40% em peso a 55% em peso de zircônia, e de 25% em peso a 35% em peso de sílica.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 24/27

2/2 fato de que a composição refratária compreende pelo menos 40% em peso de zircônia.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o aglutinante de sílica é de 6% em peso a 12% em peso do peso seco do primeiro conjunto de componentes.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a composição refratária é formada por um método selecionado de fundição, bombeamento ou jateamento.

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 25/27

1/1

Petição 870180023839, de 23/03/2018, pág. 26/27