ES3031966T3 - Grains for the production of a sintered refractory product, a batch for the production of a sintered refractory product, a process for the production of a sintered refractory product and a sintered refractory product - Google Patents

Grains for the production of a sintered refractory product, a batch for the production of a sintered refractory product, a process for the production of a sintered refractory product and a sintered refractory product

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ES3031966T3 ES21706877T ES21706877T ES3031966T3 ES 3031966 T3 ES3031966 T3 ES 3031966T3 ES 21706877 T ES21706877 T ES 21706877T ES 21706877 T ES21706877 T ES 21706877T ES 3031966 T3 ES3031966 T3 ES 3031966T3
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Abstract

Granos para la producción de un producto refractario sinterizado, comprendiendo los granos las siguientes características: Los granos están hechos de al menos uno de los siguientes granos: Granos hechos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de zirconia al menos en secciones; o granos hechos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de zirconia al menos en secciones; o granos hechos de doloma, cuya superficie tiene un recubrimiento de zirconia al menos en secciones; o granos hechos de dolomita, cuya superficie tiene un recubrimiento de zirconia al menos en secciones; los granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Granos para la producción de un producto refractario sinterizado, un lote para la producción de un producto refractario sinterizado, un proceso para la producción de un producto refractario sinterizado y un producto refractario sinterizado
La invención se refiere a granos para la producción de un producto refractario sinterizado, a un lote para la producción de un producto refractario sinterizado, a un proceso para la producción de un producto refractario sinterizado y a un producto refractario sinterizado.
El término "producto refractario" en el sentido de la invención se refiere en particular a productos refractarios con una temperatura de operación superior a 600 °C y preferentemente a productos refractarios según DIN 51060: 2006, es decir, materiales con un equivalente de cono pirométrico > SK17. El equivalente de cono pirométrico se puede determinar en particular según DIN EN 993-12: 1997-06.
El término "sinterizado" en el sentido de la invención expresa que el producto refractario es un producto refractario cerámico, es decir, un producto refractario que consiste en granos sinterizados juntos.
Según la práctica actual, un "lote" es una composición de uno o más componentes o materiales de partida mediante los cuales un producto refractario sinterizado se puede producir por medio de un tratamiento con temperatura, es decir, en particular por medio de calcinación, por ejemplo, en un horno.
Los componentes en un lote para la producción de productos refractarios sinterizados están disponibles regularmente en forma de materiales de partida basados en óxidos metálicos. Dichos materiales de partida comunes para la producción de productos refractarios sinterizados son, por ejemplo, dolomía y magnesia. Se conoce bien que la dolomía es un material de partida basado en los óxidos metálicos óxido de calcio (CaO) y óxido de magnesio (MgO). La magnesia se conoce por ser un material de partida basado en el óxido metálico óxido de magnesio (MgO). Los materiales de partida en forma de dolomía pueden estar, por ejemplo, en forma de dolomita altamente calcinada, dolomía sinterizada o dolomía fundida. Los materiales de partida en forma de magnesia pueden estar en forma de magnesia sinterizada o magnesia fundida.
Se conoce bien que los productos refractarios sinterizados son sumamente frágiles. Esta fragilidad de los productos refractarios sinterizados se manifiesta en sí en una baja elasticidad estructural y un módulo de elasticidad correspondientemente alto de dichos productos refractarios sinterizados. Debido a esta baja elasticidad estructural, los productos refractarios sinterizados son sumamente sensibles a las tensiones térmicas. En particular, dichas tensiones térmicas pueden conducir al desconchamiento térmico de los productos refractarios.
Para mejorar la elasticidad estructural de los productos refractarios sinterizados en relación con las tensiones térmicas, se conoce que ciertos componentes se pueden incorporar en los productos refractarios sinterizados para mejorar la elasticidad estructural y, por consiguiente, reducir el módulo de elasticidad.
Para reducir el módulo de elasticidad de los productos refractarios sinterizados que contienen óxido de calcio, se conoce añadir un componente en forma de circonia (ZrO<2>) al lote usado para la producción de estos productos. Cuando se calcina dicho lote, la circonia reaccionain situcon el óxido de calcio de la dolomía para formar circonato de calcio (CaZrO<3>). Esta reacción es expansiva o está asociada a un aumento de volumen, que provoca microfisuras que aparecen en la matriz que rodea a los granos de circonia del producto durante la calcinación del lote. Estas microfisuras mejoran la elasticidad estructural y reducen el módulo de elasticidad del producto, de manera que el desmoronamiento térmico del producto refractario se reduce significativamente durante los cambios de temperatura a los que se somete el producto.
Mientras que esta formaciónin situde circonato de calcio, como se ha descrito anteriormente, tiene un efecto beneficioso sobre la elasticidad estructural de un producto refractario sinterizado, la presencia de circonia en el producto puede tener un efecto perjudicial sobre la resistencia a escorias del producto. Esto se debe a que la circonia puede formar fases eutécticas con el óxido de hierro que tienen un punto de fusión de solo 1.323 °C, que pueden reducir significativamente la resistencia a escorias del producto. Por ejemplo, el óxido de hierro puede estar presente en el producto como un componente secundario de los componentes del lote. En particular, sin embargo, el óxido de hierro también puede ser un componente de las escorias con las que se pone en contacto el producto, en particular si el producto se usa para revestir áridos para contener metales fundidos.
Además, el uso de circonia es desventajoso desde un punto de vista económico, ya que los costes del material de partida para circonia son relativamente altos.
En general, se puede decir que se conoce del estado de la técnica que la elasticidad estructural de un producto refractario sinterizado que comprende óxido de calcio se puede mejorar añadiendo un componente en forma de circonia gruesa al lote para la producción del producto. Al mismo tiempo, sin embargo, esto puede reducir la resistencia a escorias del producto. Además, dicho producto solo se puede producir con un mayor coste económico.
El documento de patente US 5573 987 A desvela una masa cerámica refractaria que comprende un componente A de magnesia pura y un componente B que consiste en gránulos de magnesia pura, en donde los gránulos de magnesia del componente B tienen un recubrimiento que consiste en un material refractario cuyo tamaño de gránulo es más pequeño que el de los gránulos de magnesia del componente B y es inerte con respecto a los gránulos de magnesia.
Es un objeto de la invención proporcionar un componente para la producción de un producto refractario sinterizado, en particular para la producción de un producto refractario sinterizado que comprende óxido de calcio, a través del cual se puede mejorar la elasticidad estructural del producto sin alterar la resistencia a escorias del producto, en particular sin reducirla sustancialmente. En particular, es un objeto de la invención proporcionar un componente que pueda usarse en un lote para la producción de dicho producto y mediante el cual se pueda formarin situcirconato de calcio durante la calcinación del lote hasta el producto refractario sinterizado, sin que el componente reduzca la resistencia a escorias del producto, o al menos reduciéndola a un menor grado como es el caso mediante el uso de circonia conocido del estado de la técnica. Además, es un objeto de la invención proporcionar un componente como se ha descrito anteriormente, que se pueda proporcionar más económicamente que el componente del estado de la técnica en forma de circonia.
Es un objeto adicional de la invención proporcionar un lote que comprenda dicho componente.
Es un objeto adicional de la invención proporcionar un proceso para la producción de un producto refractario sinterizado a partir de dicho lote.
Es un objeto adicional de la invención proporcionar un producto refractario sinterizado producido usando dicho componente.
Según la invención, para resolver el primer objeto mencionado, se proporciona un componente en forma de granos para la producción de un producto refractario sinterizado, comprendiendo los granos las siguientes características:
(1) Los granos están hechos de al menos uno de los siguientes granos:
granos hechos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o granos hechos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o granos hechos de dolomía, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o granos hechos de dolomita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; los granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm.
En donde los granos según (1) pueden tener al menos una de las siguientes características según (2) a (5):
(2) Los granos según (1), en donde los granos tienen un tamaño de grano en el intervalo desde 2,8 hasta 8,0 mm.
(3) Los granos según al menos uno de (1) a (2), en donde la proporción en peso del recubrimiento de circonia, en relación con el peso total de los granos, está en el intervalo desde el 1 hasta el 50 % en peso.
(4) Los granos según al menos uno de (1) a (3), en donde el recubrimiento de circonia tiene un espesor de al menos 10 pm.
(5) Los granos según al menos uno de (1) a (4), en donde el recubrimiento de circonia tiene un espesor en el intervalo desde 10 hasta 800 pm.
Las características de los granos según (1) a (5) se pueden modificar como se expone en el presente documento. Los granos pueden comprender una o varias de las características adicionales que se exponen en el presente documento. Además, todas las características de los granos, como se expone en el presente documento, se pueden combinar entre sí, ya sea individualmente o en combinación.
La invención se basa en varios sorprendentes hallazgos inventivos.
Según un sorprendente hallazgo, se descubrió, según la invención, que los granos de circonia conocidos del estado de la técnica, que se usan en los lotes mencionados anteriormente para mejorar la elasticidad estructural o para reducir el módulo de elasticidad en los productos refractarios sinterizados fabricados a partir de estos lotes, se pueden sustituir por los granos según la invención. A diferencia de los granos de circonia conocidos del estado de la técnica, que están hechos completamente de circonia, los granos según la invención tienen un "núcleo" de al menos uno de los materiales de partida magnesia, magnesita, dolomía o dolomita, mediante el cual la superficie de este núcleo tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones. Según la invención, se descubrió sorprendentemente que las propiedades elastificantes de los granos recubiertos según la invención eran tales que se podía alcanzar un efecto elastificante en un producto refractario sinterizado que era mejor que el efecto elastificante de granos sólidos de circonia. Al mismo tiempo, los granos recubiertos solo sobre su superficie con circonia según la invención ofrecen la posibilidad de introducir una menor proporción de circonia en el producto refractario sinterizado que mediante un grano sólido de circonia. Además, para el recubrimiento de los granos recubiertos según la invención, se puede usar circonia pulverizada que se puede proporcionar a costes económicos mucho menores que los granos sólidos de circonia. Además, hasta el punto que se reduce la introducción de circonia en el producto, también se reducen los efectos negativos mencionados anteriormente de la circonia sobre la resistencia a la escoria del producto, en particular mediante la formación de fases eutécticas con un bajo punto de fusión.
Además, se descubrió sorprendentemente, según la invención, que los efectos beneficiosos mencionados anteriormente de los granos recubiertos en términos de elasticidad microestructural mejorada y módulo de elasticidad reducido ocurren particularmente solo cuando los granos recubiertos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm. No se ha aclarado con detalle en qué se basa este efecto. Los inventores sospechan que el efecto elastificante de los granos recubiertos según la invención es particularmente perceptible solo a partir de un tamaño de grano de al menos 2,8 mm. Además, los inventores sospechan que (con un espesor constante del recubrimiento de circonia sobre los granos recubiertos según la invención) a partir de un tamaño de grano de los granos recubiertos de al menos 2,8 mm, la relación en masa entre circonia y el núcleo de los granos recubiertos se desplaza a favor de la fracción en masa del núcleo de tal forma que solo a partir de un tamaño de grano de al menos 2,8 mm los granos recubiertos permiten obtener la baja proporción de circonia en el producto según la invención con un efecto elastificante suficientemente simultáneo de los granos recubiertos.
Los granos inventivos que tienen el recubrimiento de circonia inventivo se denominan en lo sucesivo "granos recubiertos".
El hecho de que los granos recubiertos según la invención se usen "para la producción" de un producto refractario sinterizado significa que los granos se pueden usar en el contexto de una tecnología para la producción de un producto refractario sinterizado. En particular, los granos recubiertos, como se expone en el presente documento, se pueden usar en un lote para la producción de un producto refractario sinterizado, y los granos recubiertos, como se expone en el presente documento, pueden estar presentes en dicho lote junto con otros componentes.
"Granos de magnesia" dentro del significado de la invención significa granos del material de partida magnesia, es decir, un material que consiste esencialmente en óxido de magnesio (MgO). Dicho material de partida en forma de magnesia puede estar presente en particular en forma de al menos uno de los materiales de partida magnesia sinterizada o magnesia fundida.
"Granos de magnesita" dentro del significado de la invención significa granos del material de partida magnesita, es decir, un material que consiste esencialmente en carbonato de magnesio (MgCO<3>). Dicho material de partida en forma de magnesita puede estar presente en particular en forma de magnesita en bruto, es decir, magnesita no calcinada.
"Granos de dolomía" dentro del significado de la invención significa granos del material de partida dolomía, es decir, un material que consiste esencialmente en óxido de magnesio (MgO) y óxido de calcio (CaO). Dicho material de partida en forma de dolomía puede estar presente en particular en forma de al menos uno de los materiales de partida dolomita altamente calcinada, dolomía sinterizada o dolomía fundida.
"Granos de dolomita" en el significado de la invención significa granos del material de partida dolomita, es decir, un material que consiste esencialmente en carbonato de magnesio (MgCO<3>) y carbonato cálcico (CaCO<3>). Dicho material de partida en forma de dolomita puede estar presente en particular en forma de dolomita en bruto, es decir, dolomita no calcinada.
"Circonia" en el significado de la invención se refiere a un material que consiste esencialmente en óxido de circonio (ZrO<2>). Dicho material de partida en forma de circonia puede estar presente en particular en forma de al menos uno de los materiales de partida circonia, baddeleyita, circonia fundida, circonia estabilizada con calcia o circonia estabilizada con magnesia.
Según la invención, se descubrió que los granos recubiertos tenían su mejor efecto elastificante con solo una pequeña cantidad de circonia que se introducía en el producto refractario sinterizado cuando los granos recubiertos tienen un tamaño de grano en el intervalo desde 2,80 hasta 6,63 mm. Por lo tanto, según una realización preferida, se proporciona que los granos recubiertos tengan un tamaño de grano de como máximo 8,0 mm e incluso más preferentemente un tamaño de grano de como máximo 6,63 mm. Según una realización preferida, se proporciona que los granos recubiertos tengan un tamaño de grano en el intervalo desde 2,8 hasta 8,0 mm e incluso más preferentemente un tamaño de grano en el intervalo desde 2,80 hasta 6,63 mm.
Los granos recubiertos tienen un núcleo de magnesia, magnesita, dolomía o dolomita, cuya superficie está recubierta al menos parcialmente con circonia.
El hecho de que los granos recubiertos tengan el recubrimiento de circonia al menos en secciones indica que los granos o están completamente recubiertos o solo están recubiertos en secciones con circonia. Si los granos recubiertos tienen un recubrimiento de circonia no solo en secciones, sino completamente, la circonia rodea completamente el núcleo de los granos, es decir, el núcleo de magnesia, magnesita, dolomía o dolomita de los granos, es decir, como una cáscara en la que la magnesia, magnesita, dolomía o dolomita se encuentra como un núcleo. Si la circonia rodea el núcleo de magnesia, magnesita, dolomía o dolomita solo en secciones, el recubrimiento de circonia puede tener, por ejemplo, huecos o fisuras, o el recubrimiento de circonia puede solo estar dispuesto parcialmente sobre los granos, por ejemplo, en forma de secciones o áreas separadas. Los granos recubiertos tienen preferentemente un recubrimiento de circonia sobre al menos el 50 % del área superficial. En otras palabras, la magnesia, la magnesita, la dolomía o la dolomita tienen un recubrimiento de circonia sobre al menos el 50 % de su superficie. Sin embargo, los granos recubiertos tienen preferentemente un recubrimiento de circonia completo. Según la invención, se ha descubierto que en particular dichos granos completamente recubiertos de circonia con un núcleo de magnesia, magnesita, dolomía o dolomita tienen un efecto elastificante particularmente fuerte en el producto refractario sinterizado.
Según la invención, se descubrió que el efecto elastificante de los granos recubiertos de magnesita y dolomita, cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia, es ligeramente inferior al efecto elastificante de granos recubiertos de magnesia o dolomía, cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia. Por lo tanto, los granos recubiertos están preferentemente en forma de al menos uno de los siguientes granos: granos de magnesia cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia; o granos de dolomía cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia. Además, se determinó según la invención que el efecto elastificante de los granos recubiertos de magnesia, cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia, es ligeramente inferior al efecto elastificante de granos recubiertos de dolomía, cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia. Por lo tanto, los granos recubiertos se prefieren particularmente en forma de granos de dolomía cuya superficie está recubierta al menos en secciones con circonia.
El "tamaño de grano" de los granos recubiertos dentro del significado de la invención se determina según DIN 66165-2:2016-08.
El núcleo de los granos recubiertos de magnesia consiste predominantemente en magnesia (MgO), el núcleo de los granos recubiertos de dolomía consiste predominantemente en magnesia (MgO) y óxido de calcio (CaO), y el núcleo de los granos recubiertos de dolomita consiste predominantemente en carbonato de magnesio (MgCO3) y carbonato cálcico (CaCO3), por lo que, además de estas sustancias principales, pueden estar presentes óxidos secundarios e impurezas usuales, que normalmente contienen materiales de partida. A este respecto, los granos recubiertos con un núcleo de magnesia pueden contener óxidos secundarios en forma de CaO, SiO<2>, AbO3 o Fe2O3 y los granos recubiertos con un núcleo de dolomía o dolomita pueden contener óxidos secundarios en forma de SiO<2>, AbO3 o Fe2O3. Sin embargo, estos óxidos secundarios o impurezas están presentes preferentemente en una proporción inferior al 10 % en masa, basado en la masa de los núcleos de los granos recubiertos.
El recubrimiento de circonia, que contiene cada uno de los granos recubiertos, consiste en circonia (ZrO<2>) y puede contener los óxidos secundarios e impurezas usuales, además del óxido puro ZrO<2>, por ejemplo, óxidos secundarios en forma de CaO, SiO<2>, AbO3 o Fe2O3. Además, el recubrimiento tiene el óxido secundario usual HfO<2>, que normalmente está asociado a ZrO<2>. Preferentemente, sin embargo, estos óxidos secundarios están presentes en una proporción inferior al 10 % en masa, basado en la masa del recubrimiento de los granos recubiertos.
Según la invención, se ha descubierto que los granos recubiertos pueden desarrollar su efecto elastificante particularmente ventajosamente si el recubrimiento está presente en una fracción en masa de al menos 1 % en masa, basado en la masa total de los granos recubiertos. Además, ha resultado, según la invención, que la cantidad de circonia en el producto refractario sinterizado debido a los granos recubiertos puede llegar a ser demasiado alta si los granos recubiertos tienen el recubrimiento de circonia en una proporción en masa superior al 50 %. Por lo tanto, es preferible, según la invención, que la fracción en masa del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos esté en el intervalo del 1 al 50 % en masa. Además, ha resultado, según la invención, que los granos recubiertos pueden cumplir su efecto elastificante particularmente ventajosamente si los granos recubiertos tienen el recubrimiento en una proporción del 20 % en masa y al mismo tiempo solo el aporte más pequeño posible de circonia en el producto refractario sinterizado. Según la invención, se puede proporcionar, por lo tanto, que la fracción en masa del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos esté tan próxima como sea posible a esta fracción. Preferentemente, por lo tanto, se puede proporcionar que la fracción en masa del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos sea al menos del 5 % en masa, incluso más preferida de al menos el 10 % en masa e incluso más preferida de al menos 15 % en masa. Además, según la invención, se puede proporcionar que la fracción en masa del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos sea como máximo del 45 % en masa, incluso más preferentemente como máximo del 30 % en masa e incluso más preferentemente como máximo del 25 % en masa. Por consiguiente, según la invención, se puede proporcionar preferentemente que la fracción en masa del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos esté en el intervalo del 5 al 45 % en masa, incluso más preferentemente en el intervalo del 10 al 30 % en masa e incluso más preferentemente en el intervalo del 15 al 25 % en masa. Las especificaciones de masa facilitadas anteriormente para la fracción en masa del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos se basan en cada caso en la masa total de los granos recubiertos.
Se prefiere que al menos el 50 % en masa e incluso más preferentemente al menos el 90 % en masa de los granos recubiertos, en cada caso con respecto a la masa total de los granos recubiertos, tengan las proporciones en masa mencionadas anteriormente del recubrimiento de circonia.
Según la invención, se descubrió que el recubrimiento de circonia de los granos recubiertos de un espesor de capa de aproximadamente 10 |jm es particularmente capaz de formar circonato de calcio con óxido de calcio ya sea a partir de componentes adicionales del lote en el que están presentes los granos recubiertos o a partir del núcleo de los granos recubiertos. Por lo tanto, según una realización preferida, el recubrimiento de circonia pretende tener un espesor de al menos 10 jm . Además, se descubrió según la invención que a partir de un espesor del recubrimiento de circonia superior a 800 jm , la circonia entera ya no puede reaccionar con el óxido de calcio para formar circonato de calcio, de manera que después de calcinar el producto porciones considerables del recubrimiento de circonia podrían quedar en el producto y, como se ha explicado anteriormente, alterar las propiedades en caliente del producto. Por lo tanto, según una realización, se pretende que el recubrimiento de circonia tenga un espesor de al menos 10 jm y más preferentemente un espesor en el intervalo de 10 a 800 jm . Según la invención, se descubrió que el espesor óptimo del recubrimiento de circonia está en el intervalo desde 60 hasta 500 jm , puesto que a dicho espesor se puede proporcionar circonia suficiente para formar circonato de calcio y al mismo tiempo solo pueden quedar pequeñas porciones o ninguna del recubrimiento de circonia en el producto refractario sinterizado. Por lo tanto, según una realización preferida, se pretende que el recubrimiento de circonia tenga un espesor de al menos 20 jm , incluso más preferentemente de al menos 40 jm e incluso más preferentemente de al menos 60 jm . También se puede preferir que el recubrimiento de circonia tenga un espesor de no más de 800 jm , más preferentemente no más de 600 jm y más preferentemente no más de 500 jm . Según una realización preferida, el recubrimiento de circonia pretende tener un espesor que varía desde 20 hasta 700 jm , incluso más preferentemente que varía desde 40 hasta 600 jm e incluso más preferentemente que varía desde 60 hasta 500 jm .
Se prefiere que cada grano recubierto tenga un espesor de recubrimiento de circonia como anteriormente, preferentemente al menos el 50 % de los granos recubiertos, más preferentemente al menos el 90 % de los granos recubiertos, cada uno basado en la masa total de los granos recubiertos.
El recubrimiento de circonia de los granos recubiertos se prefiere particularmente en forma de polvo, es decir, en forma de partículas finas. En particular, el recubrimiento de circonia de los granos recubiertos no está sinterizado. Dicho recubrimiento de los granos recubiertos en forma de polvo de circonia tiene en particular la ventaja de una elevada reactividad de la circonia, de manera que pueda reaccionar particularmente ventajosamentein situcon óxido de calcio dando circonato de calcio durante la calcinación.
Para mejorar la adherencia de dicho recubrimiento de polvo de circonia a los granos recubiertos, el polvo de circonia se puede aplicar a la superficie de los granos recubiertos a través de un promotor de la adherencia, por ejemplo, un promotor de la adherencia en forma de agua o aglutinante. Un tipo de recubrimiento particularmente preferido es circonia en forma de polvo de circonia, que está unido por un aglutinante orgánico. El aglutinante orgánico puede ser en particular un aglutinante temporal, que se quema o evapora cuando se calcina un lote que comprende los granos recubiertos. A este respecto, se pueden usar los aglutinantes temporales conocidos del estado de la técnica, por ejemplo, una disolución acuosa de poli(alcohol vinílico).
El polvo de circonia es preferentemente particularmente fino en el recubrimiento o tiene un tamaño de grano pequeño. Según una realización preferida, la circonia está presente en el recubrimiento de circonia de los granos recubiertos hasta al menos el 90 % en masa, incluso más preferentemente hasta al menos el 97 % en masa e incluso más preferentemente hasta al menos el 99 % en masa en un tamaño de grano inferior a 45 jm (325 de malla), en cada caso con respecto a la masa total de circonia en el recubrimiento de circonia.
También se desvela un proceso de preparación de los granos recubiertos según la invención, comprendiendo dicho proceso las siguientes etapas:
proporcionar granos, consistiendo dichos granos en al menos uno de los siguientes granos:
granos de magnesia; o
granos de magnesita; o
granos de dolomía; o
granos de dolomita; en donde
los granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm;
proporcionar circonia;
recubrir la superficie de los granos, al menos en secciones, con la circonia.
Las características del proceso se pueden modificar como se expone en el presente documento. El proceso puede comprender una o varias de las características adicionales que se exponen en el presente documento. Además, todas las características del proceso, que se exponen en el presente documento, se pueden combinar entre sí, ya sea individualmente o en combinación.
Los granos puestos a disposición para llevar a cabo el proceso se denominan en lo sucesivo "granos a recubrir".
Los granos a recubrir proporcionados para el proceso pueden tener el tamaño de grano de los granos recubiertos indicados anteriormente. Además, los granos a recubrir pueden tener la composición química de los núcleos de los granos recubiertos descritos anteriormente.
La circonia usada en el proceso puede tener el tamaño de grano y la composición química de la circonia de los granos recubiertos descritos anteriormente.
Los granos a recubrir están recubiertos preferentemente con circonia de tal forma que se obtenga un espesor de recubrimiento igual al espesor del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos. Para este fin, los granos a recubrir se pueden mezclar con la circonia. Preferentemente, los granos a recubrir y la circonia se mezclan en una mezcladora, preferentemente en una mezcladora de circulación forzada. Los granos a recubrir y la circonia se mezclan juntos preferentemente durante un periodo tal que los granos a recubrir se recubran con la circonia en un espesor tal que el espesor del recubrimiento corresponda al espesor del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos. Además, para recubrir los granos a recubrir con la circonia, los granos a recubrir y la circonia se mezclan juntos preferentemente con un aglutinante, preferentemente un aglutinante orgánico, especialmente se prefiere con un aglutinante temporal, como se ha descrito anteriormente.
La proporción de aglutinante en masa, con respecto a la masa total de los granos a recubrir sin el aglutinante, puede estar, por ejemplo, entre el 1 y el 2 % en masa.
La circonia, como se ha descrito anteriormente, se proporciona preferentemente como un polvo, en particular como un polvo seco, especialmente con el tamaño de grano de la circonia de los granos recubiertos descritos anteriormente. Los granos a recubrir se recubren preferentemente con una proporción de circonia tal que la proporción en masa del recubrimiento de circonia, en relación con la masa total de los granos a recubrir con el recubrimiento aplicado a la misma, esté presente en una proporción en masa correspondiente a la proporción en masa del recubrimiento de circonia mencionado anteriormente de los granos recubiertos.
La invención también se refiere a lo siguiente:
(6) Un lote para la producción de un producto refractario sinterizado, comprendiendo el lote los granos recubiertos según la invención.
En donde el lote según (6) puede tener al menos una de las siguientes características según (7) a (13):
(7) El lote según (6), que comprende al menos 1 % en peso de los granos, en relación con el peso total del lote. (8) El lote según al menos uno de (6) a (7), que comprende del 1 al 15 % en peso de los granos, en relación con el peso total del lote.
(9) El lote según al menos uno de (6) a (8), que comprende al menos un componente que comprende óxido de calcio.
(10) El lote según (9), en donde el al menos un componente que comprende óxido de calcio es al menos uno de los siguientes componentes que comprenden óxido de calcio: dolomía o dolomita.
(11) El lote según (9), en donde el al menos un componente que comprende óxido de calcio está presente en forma de granos.
(12) El lote según al menos uno de (6) a (11), en donde el lote es un lote para la producción de un producto de dolomita refractario sinterizado.
(13) El lote según al menos uno de (6) a (12), en donde el lote tiene una composición química con MgO en el intervalo desde el 38 hasta el 90 % en masa y con CaO en el intervalo desde 8 hasta 60, siendo el resto ZrO<2>, SiO<2>, Fe<2>O<3>y A<h>O<3>.
La composición química se determina según DIN EN ISO 12677:2013.
Las características del lote según (8) a (13) se pueden modificar como se expone en el presente documento. El lote puede comprender una o varias de las características adicionales que se exponen en el presente documento. Además, todas las características del lote, que se exponen en el presente documento, se pueden combinar entre sí, ya sea individualmente o en combinación.
Según la invención, se ha descubierto que los granos recubiertos según la invención pueden desarrollar su efecto elastificante en un producto refractario sinterizado que se va a producir a partir de un lote en un grado particular si están presentes en una cantidad de al menos el 1 % en masa en el lote. A este respecto, se proporciona, según una realización preferida, que el lote según la invención comprende los granos recubiertos en una proporción de al menos el 1 % en masa. Además, se ha descubierto, según la invención, que demasiada circonia se puede incorporar en el producto refractario sinterizado que se va a producir a partir del lote por los granos recubiertos según la invención, si el lote comprende los granos recubiertos según la invención en una proporción superior al 15 % en masa. En este sentido, se proporciona, en una forma preferida, que el lote comprenda los granos recubiertos según la invención en una proporción en masa que varía desde el 1 hasta el 15 %. A este respecto, ha demostrado ser óptima una proporción de los granos recubiertos en el lote según la invención del 3 % en masa. A este respecto, según una realización preferida, se puede proporcionar que el lote según la invención comprenda los granos recubiertos en una proporción en el intervalo del 1 al 10 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo del 1 al 8 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo del 1 al 6 % en masa e incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo del 2 al 4 % en masa. Los datos de % en masa predefinidos se relacionan en cada caso con la masa total del lote.
Además de los granos recubiertos, la invención puede incluir un material de base refractario. Este material de base refractario puede consistir, en particular, en uno o más componentes que pueden incluir los lotes del estado de la técnica conocido para la producción de un producto refractario sinterizado.
Los componentes del material de base refractario pueden consistir en uno o más materiales inorgánicos no metálicos que, cuando se someten a temperatura, sinterizan juntos para formar un producto refractario sinterizado, es decir, cerámico.
Preferentemente, el material de base refractario o los componentes del material de base refractario están presentes en forma de granos, preferentemente en tamaños de grano en el intervalo de > 0 a 8 mm.
El material de base refractario está disponible preferentemente en forma de un material de base refractario básico, es decir, en uno o más componentes básicos. Como se conoce bien, componentes refractarios "básicos" son los basados en al menos uno de los óxidos óxido de calcio (CaO) y óxido de magnesio (MgO).
Particularmente preferentemente, el lote o material de base refractario como componente básico comprende al menos un componente que comprende óxido de calcio. El circonato de calcio se puede formarin situa partir del óxido de calcio de dicho componente y la circonia del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos durante la calcinación del lote. El componente que comprende al menos un óxido de calcio puede comprender el óxido de calcio, por ejemplo, como óxido de calcio unido, por ejemplo, en forma de carbonato cálcico (CaCO3). Sin embargo, el componente que comprende óxido de calcio comprende de forma particularmente preferida óxido de calcio en forma libre. Según una realización particularmente preferida, el componente que comprende al menos un óxido de calcio está presente en forma de al menos uno de los siguientes componentes que comprenden óxido de calcio: dolomía o dolomita. Se prefiere particularmente el componente que comprende óxido de calcio en forma de dolomía. La dolomía puede estar preferentemente en forma de al menos uno de los siguientes componentes: dolomía sinterizada o dolomía fundida.
Además de los componentes que comprenden al menos un óxido de calcio, el material de base refractario puede comprender preferentemente como componente básico adicional al menos un componente que comprende óxido de magnesio. Según una realización preferida, el componente que comprende al menos un óxido de magnesio está en forma de magnesia. La magnesia puede estar preferentemente en forma de al menos uno de los siguientes componentes: magnesia sinterizada o magnesia fundida.
Según las proporciones preferidas anteriores de los granos recubiertos en el lote según la invención, el lote según la invención comprende material de base refractario preferentemente en una proporción en el intervalo del 85 al 99 % en masa, más preferentemente en una proporción en el intervalo del 90 al 99 % en masa, más preferentemente en una proporción en el intervalo del 92 al 99 % en masa, más preferentemente en una proporción en el intervalo del 94 al 99 % en masa y más preferentemente en una proporción en el intervalo del 96 al 98 % en masa, cada uno basado en la masa total del lote.
El material de base refractario debe consistir preferentemente en uno o más componentes básicos, en particular componentes básicos en forma de componentes que comprenden óxido de calcio y óxido de magnesio como se ha especificado anteriormente. Según una realización preferida, se pretende que el material de base refractario consista en uno o más de los componentes básicos y consista en al menos 50 % en masa, más preferentemente al menos 70 % en masa, de uno o más de los componentes básicos en forma de los componentes que comprenden óxido de calcio mencionados anteriormente.
Según una realización preferida, el lote se proporciona de forma que se pueda usar para la producción de un producto de dolomita refractario sinterizado. Como se conoce bien, un producto refractario de "dolomita" no está en realidad basado en "dolomita", sino en "dolomía", es decir, basado en los óxidos MgO y CaO. Preferentemente, el lote tiene una composición química con MgO en el intervalo desde el 38 hasta el 90 % en masa y con CaO en el intervalo desde el 8 hasta el 60, siendo el resto hasta el 100 % en masa uno o más de los óxidos ZrO<2>, SiO<2>, Fe2O3 y AbO3. Preferentemente, la masa total de MgO y CaO es al menos del 96 % en masa. Los datos de % en masa predefinidos se relacionan en cada caso con la masa total del lote.
Además de los granos recubiertos y el material de base refractario, el lote según la invención también puede comprender al menos una arcilla, en particular al menos una arcilla adhesiva, como componente adicional. En particular, dicha arcilla adhesiva se puede usar para mejorar las propiedades de sinterización del lote. El lote según la invención puede comprender, por ejemplo, una arcilla tal en una proporción en el intervalo desde > 0 hasta el 2 % en masa, en particular en una proporción en el intervalo desde el 0,1 hasta el 2 % en masa, en cada caso con respecto a la masa total del lote.
La invención también se refiere a un proceso para producir un producto refractario sinterizado, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:
Proporcionar un lote según la invención;
calcinar el lote para producir un producto refractario sinterizado.
Las características del proceso se pueden modificar como se expone en el presente documento. El proceso puede comprender una o varias de las características adicionales que se exponen en el presente documento. Además, todas las características del proceso, que se exponen en el presente documento, se pueden combinar entre sí, ya sea individualmente o en combinación.
El lote según la invención proporcionado para llevar a cabo el proceso según la invención se mezcla preferentemente antes de la calcinación, preferentemente en una mezcladora, de forma particularmente preferida en una mezcladora de circulación forzada. Un aglutinante, en particular un aglutinante orgánico, especialmente un aglutinante temporal orgánico, se puede añadir al lote durante la mezcla del lote. A este respecto, los aglutinantes temporales conocidos del estado de la técnica se pueden usar en particular para unir el lote para la producción de un producto refractario sinterizado. Por ejemplo, el lote se puede mezclar con un aglutinante temporal, por ejemplo, un aglutinante orgánico no acuoso. Preferentemente, el lote se mezcla con un aglutinante en una proporción en el intervalo del 1 al 2 % en masa, basado en la masa total del lote sin el aglutinante.
A continuación, se puede formar el lote, posiblemente mezclado y posiblemente con un aglutinante, preferentemente por compresión, preferentemente a una presión en el intervalo de 70 a 200 MPa. Por ejemplo, el lote puede comprimirse dando un cuerpo moldeado no calcinado en forma de un denominado cuerpo verde.
El lote, que puede estar moldeado, puede entonces calcinarse de tal forma que los componentes del lote, en particular los granos recubiertos y los componentes del material de base refractario, sintericen juntos para formar un producto refractario sinterizado. A este respecto, la calcinación es una denominada calcinación cerámica, en la que un producto refractario sinterizado, es decir, cerámico, se calcina a partir del lote. El experto debe elegir la temperatura y duración de la calcinación de tal forma que dicho producto refractario sinterizado se calcine a partir del lote. El experto puede establecer fácilmente las condiciones de calcinación apropiadas. Según la invención, se pueden proporcionar temperaturas de calcinación en el intervalo de 1.450 a 1.600 °C. Además, según la invención, se puede preferir un tiempo de combustión en el intervalo de 4 a 8 horas (en el intervalo de temperaturas anterior).
Como se ha explicado anteriormente, el recubrimiento de circonia de los granos recubiertos reaccionain situcon óxido de calcio durante la calcinación. Este óxido de calcio puede estar presente, por ejemplo, como un componente secundario de uno de los componentes del lote. Sin embargo, el óxido de calcio es particularmente preferido como componente de al menos uno de los componentes del material de base refractario, en particular el al menos un componente que comprende óxido de calcio. El recubrimiento de circonia reaccionain situcon el óxido de calcio para formar circonato de calcio durante la calcinación. Esto se asocia, como se ha establecido anteriormente, con un aumento en el volumen, como resultado de lo cual se forman que microfisuras en el producto cerámico refractario sinterizado producido por la calcinación durante la calcinación del lote, como resultado de lo cual la fragilidad del producto disminuye y su elasticidad microestructural aumenta. Esto se indica por una reducción del módulo de elasticidad del producto.
También es un objeto de la invención un producto refractario sinterizado que comprende las siguientes características:
el producto comprende granos, que se sinterizan juntos;
los granos comprenden primeros granos y segundos granos, en donde
los primeros granos comprenden granos que comprenden óxido de calcio, en donde
los segundos granos son al menos uno de los siguientes granos:
granos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonato de calcio al menos en secciones; o granos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonato de calcio al menos en secciones; o granos de dolomía, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonato de calcio al menos en secciones; o y en donde
los segundos granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm.
Las características del producto refractario sinterizado se pueden modificar como se expone en el presente documento. El producto refractario sinterizado puede comprender una o varias de las características adicionales que se exponen en el presente documento. Además, todas las características del producto refractario sinterizado, como se exponen en el presente documento, se pueden combinar entre sí, ya sea individualmente o en combinación.
Este producto refractario sinterizado según la invención se produce preferentemente por el proceso mencionado anteriormente según la invención. Los granos recubiertos del lote según la invención forman los segundos granos y los componentes del material de base refractario del lote según la invención forman los primeros granos.
Por consiguiente, los primeros granos deben consistir preferentemente en un material básico. Los primeros granos comprenden preferentemente granos que comprenden óxido de calcio.
Los primeros granos pueden estar preferentemente en forma de granos de dolomía o en forma de granos de dolomía y magnesia. Al menos el 50 % en masa o más preferentemente al menos el 70 % en masa de los primeros granos pueden estar en forma de granos de dolomía, con respecto a la masa total de los primeros granos.
Los primeros granos pueden estar presentes en el producto en una proporción en masa correspondiente a la proporción en masa del material de base refractario en el lote según la invención. Por consiguiente, el producto según la invención comprende primeros granos preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 85 hasta el 99 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 90 hasta el 99 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 92 hasta el 99 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 94 hasta el 99 % en masa e incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 96 hasta el 98 % en masa, en cada caso con respecto a la masa total del producto.
Los segundos granos pueden tener preferentemente el tamaño de grano de los granos recubiertos según la invención. Por consiguiente, se puede preferir que los segundos granos tengan un tamaño de grano de al menos 2,80 mm y también un tamaño de grano de no más de 8,0 mm y más preferentemente un tamaño de grano de no más de 6,63 mm. Según una realización, se proporciona que los segundos granos tienen un tamaño de grano en el intervalo desde 2,80 hasta 8,0 mm e incluso más preferentemente un tamaño de grano en el intervalo desde 2,80 hasta 6,63 mm.
El recubrimiento de circonato de calcio de los segundos granos puede tener un espesor correspondiente al espesor del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos según la invención. Se puede proporcionar que el recubrimiento de circonato de calcio de los segundos granos tenga un espesor algo mayor que el espesor del recubrimiento de circonia de los granos recubiertos según la invención ya que el recubrimiento de circonia de los segundos granos puede crecer durante la calcinación. Es preferible proporcionar el recubrimiento de circonato de calcio con un espesor de al menos 10 pm, incluso más preferentemente de al menos 40 pm, incluso más preferentemente de al menos 60 |jm e incluso más preferentemente de al menos 100 pm. También se puede preferir que el recubrimiento de circonato de calcio tenga un espesor de no más de 800 pm, más preferentemente de no más de 700 pm e incluso más preferentemente de no más de 600 pm. Según una realización preferida, el recubrimiento de circonato de calcio se proporciona para tener un espesor en el intervalo desde 10 hasta 800 pm, más preferentemente en el intervalo desde 40 hasta 700 pm, más preferentemente en el intervalo desde 60 hasta 600 pm y más preferentemente en el intervalo desde 100 hasta 600 pm.
Los segundos granos pueden estar presentes en el producto en una proporción en masa correspondiente a la proporción en masa de los granos recubiertos en el lote según la invención. Por consiguiente, el producto según la invención comprende los segundos granos preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 1 hasta el 15 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 1 hasta el 10 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 1 hasta el 8 % en masa, incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 1 hasta el 6 % en masa e incluso más preferentemente en una proporción en el intervalo desde el 2 hasta el 4 % en masa, en cada caso con respecto a la masa total del producto.
En el producto refractario sinterizado, los primeros granos pueden formar preferentemente una matriz en la que los segundos granos se incorporan. El recubrimiento de circonato de calcio se puede disponer como una cáscara alrededor de los segundos granos, estando los segundos granos en contacto con la matriz del producto, en particular con los primeros granos, a través de este recubrimiento de circonato de calcio.
El recubrimiento de circonato de calcio actúa como un elastizante en el producto refractario sinterizado, aumentando la elasticidad estructural del producto y reduciendo su fragilidad. Esto es particularmente evidente en el bajo módulo de elasticidad del producto.
Al mismo tiempo, la invención permite solo incorporar una pequeña proporción de circonia en el producto a pesar de la presencia de circonato de calcio, puesto que los segundos granos no tienen un núcleo de circonia, sino un núcleo de magnesia, magnesita, dolomía o dolomita. Como se ha explicado anteriormente, esto es lo que hace que el producto según la invención tenga tan buena resistencia a la escoria, puesto que los segundos granos solo introducen cantidades muy pequeñas de circonia en el producto. A este respecto, el producto según la invención puede tener tanto buenas propiedades en caliente como buena elasticidad microestructural.
Es preferible que la proporción de circonia en el producto refractario sinterizado según la invención sea inferior al 1 % en masa de la masa total del producto.
Además, el producto refractario sinterizado según la invención puede tener un módulo de elasticidad inferior a 110 GPa y más preferentemente inferior a 100 GPa. El módulo de elasticidad se determina según la norma DIN EN ISO 12680-1:2007.
El producto refractario sinterizado según la invención se caracteriza de forma particularmente preferida por una proporción de circonia inferior al 1 % en masa y un módulo de elasticidad como se ha descrito anteriormente.
El producto refractario sinterizado debe tener preferentemente segundos granos en forma de al menos uno de los siguientes granos: granos de magnesia cuya superficie tiene, al menos en secciones, un recubrimiento de circonato de calcio o granos de dolomía cuya superficie tiene, al menos en secciones, un recubrimiento de circonato de calcio, puesto que estos granos pueden mejorar la elasticidad microestructural particularmente bien. En particular, el producto refractario sinterizado según la invención tiene segundos granos en forma de granos de dolomía, cuya superficie tiene, al menos en secciones, un recubrimiento de circonato de calcio, puesto que estos granos pueden mejorar la elasticidad estructural en la medida de lo posible.
Según la invención, se ha descubierto que el producto según la invención es particularmente adecuado para el revestimiento de áridos para contener un fundido metálico, en particular un fundido de acero. Esto se aplica en particular donde el producto se prepara a partir de un lote cuyo material de base refractario consiste en componentes básicos y, por consiguiente, donde los primeros granos del producto consisten en material básico. A este respecto, el producto según la invención se puede usar para el revestimiento de áridos para contener un fundido metálico, en particular un fundido de acero. A este respecto, también se desvela un agregado para contener un metal fundido, en particular acero fundido, que tiene un revestimiento de los productos según la invención.
Características adicionales de la invención resultan de las reivindicaciones y las realizaciones a modo de ejemplo de la invención descrita a continuación.
Todas las características de la invención se pueden combinar entre sí en cualquier forma, ya sea individualmente o en combinación.
Las realizaciones a modo de ejemplo de la invención se explican más abajo en más detalle.
En las realizaciones a modo de ejemplo de la invención y los ejemplos comparativos, la composición química se determina según la norma DIN EN ISO 12677:2013, el tamaño de grano se determina según DIN 66165-2:2016-08, el tamaño de grano del polvo de circonia se determina según DIN 66165-2:2016-08 y el módulo de elasticidad se determina según la norma DIN EN ISO 12680-1:2007.
Realización a modo de ejemplo 1
Ejemplo de un proceso para la producción de granos recubiertos
Se proporcionaron en primer lugar granos de magnesia, con tamaños de grano que variaban desde 2,80 hasta 6,63 mm, para la ejecución del proceso.
Los granos de magnesia tuvieron la siguiente composición química, con respecto a la masa total de los granos de magnesia:
MgO: 98,4 % en masa
CaO: 0,8 % en masa
Fe<2>O<3>: 0,5 % en masa
A<b>O<3>: 0,1 % en masa
SiO<2>: 0,1 % en masa
Mn<2>O<3>: 0,1 % en masa
También se proporcionó un polvo de circonia. El polvo de circonia tuvo la siguiente composición química, basada en la masa total del polvo de circonia:
ZrO<2>: 92,5 % en masa
HfO<2>: 2,0 % en masa
CaO: 2,6 % en masa
Fe<2>O<3>: 0,1 % en masa
Al<2>O<3>: 1,9 % en masa
SiO<2>: 0,9 % en masa
El polvo de circonia era 99,5%en masa, con respecto a la masa total del polvo de circonia, en un tamaño de grano inferior a 45 |jm (325 de malla).
Los granos de magnesia se pusieron en una mezcladora y la mezcladora se puso en marcha. Entonces se añadió una cantidad del 1,5 % en masa de un aglutinante, basada en la masa total de los granos de magnesia sin el aglutinante, a los granos de magnesia en la mezcladora. El aglutinante consistió en una disolución acuosa de poli(alcohol vinílico). Entonces lentamente se añadió el polvo de circonia a los granos de magnesia preparados con el aglutinante en la mezcladora. Como resultado, se formó un recubrimiento de circonia a partir de los granos de magnesia. Esta adición de polvo de circonia a la mezcladora continuó hasta que se lograron granos recubiertos con una relación en masa del 80 % en masa magnesia al 20 % en masa circonia. El espesor del recubrimiento de circonia sobre los granos de magnesia fue aproximadamente de 80 - 250 jm .
Ejemplo de los granos recubiertos
El ejemplo previamente descrito de un proceso para la producción de granos recubiertos produjo granos recubiertos de magnesia, cuya superficie se recubrió completamente con un recubrimiento de circonia. Al espesor de 80 - 250 jm del recubrimiento de circonia obtenido, la fracción en masa del recubrimiento de circonia fue aproximadamente del 20 % en masa, con respecto a la masa total de los granos recubiertos. En otras palabras, el proceso produjo granos recubiertos que tenían un núcleo de magnesia y se recubrieron completamente sobre su superficie con un recubrimiento de circonia. La relación en masa entre este núcleo y el recubrimiento fue del 80 % en masa al 20 % en masa.
Ejemplo de un lote
Se produjo una realización a modo de ejemplo de un lote según la invención, que incluyó los granos recubiertos según la realización a modo de ejemplo anterior.
Estos granos recubiertos se mezclaron con un material de base refractario, arcilla adhesiva y un aglutinante para formar un lote.
El material de base refractario consistió exclusivamente en componentes básicos en forma de dolomía de sinterización y magnesia de sinterización. Cada una de la dolomía de sinterización y la magnesia de sinterización se proveyó de tamaños de grano en el intervalo de > 0 a 6,63 mm.
El aglutinante estuvo en forma de un aglutinante orgánico temporal en forma de un aglutinante orgánico no acuoso. Los componentes, con la excepción del aglutinante, se pusieron en una mezcladora en las siguientes proporciones en masa, en cada caso con respecto a la masa total del lote, para formar un lote:
Granos recubiertos: 4 % en masa
Dolomía: 86 % en masa
Magnesia: 9,6 % en masa
Arcilla adhesiva: 0,4 % en masa.
Posteriormente, el aglutinante se añadió al lote en una proporción del 2 % en masa, basado en el lote sin el aglutinante. A continuación, los componentes se mezclaron en la mezcladora para formar un lote.
Ejemplo de un proceso para la producción de un producto refractario sinterizado
El lote obtenido después de la mezcla se sacó de la mezcladora y se comprimió en una prensa a una presión de 100 MPa. Entonces se obtuvo un cuerpo verde.
El cuerpo verde o el lote comprimido se calcinó a continuación a una temperatura de 1.450 °C durante 8 horas. Durante la calcinación, los componentes del lote se sinterizaron juntos para formar un producto refractario sinterizado, es decir, cerámico.
Además, durante la calcinación, el recubrimiento de circonia de los granos recubiertos reaccionaronin situcon el óxido de calcio de los granos de dolomía para formar circonato de calcio. Como esta reacción se asoció a un aumento en volumen, condujo a microfisuras en la estructura del producto durante la calcinación.
Después de la calcinación, el producto estuvo en forma de un refractario sinterizado según la invención.
Este producto tenía los primeros granos sinterizados en forma de granos de dolomía sinterizada y magnesia sinterizada. Estos primeros granos se formaron a partir de los granos de los componentes del material de base refractario.
También hubo segundos granos en el producto que se había formado a partir de los granos recubiertos. Estos segundos granos estuvieron en forma de granos de magnesia, cada uno con un recubrimiento de circonato de calcio. El espesor de este recubrimiento de circonato de calcio fue algo mayor que el espesor del recubrimiento de circonia sobre los granos recubiertos, es decir, aproximadamente 100 - 300 |jm.
La microestructura del producto refractario sinterizado tuvo una matriz de primeros granos sinterizados en la que se incorporaron los segundos granos.
Se determinó que el módulo de elasticidad del producto era 88,0 GPa.
Al mismo tiempo, el contenido químico de ZrO<2>en el producto fue del 0,7 % en masa, con respecto a la masa total del producto. Se espera que esto dé como resultado buena resistencia a escorias ricas en FeO del producto.
Ejemplos comparativos
Ejemplo comparativo 1
A efectos de comparación, se produjo un producto refractario sinterizado que se diferenció del producto producido según la realización a modo de ejemplo en que los granos recubiertos se sustituyeron por granos de circonia que tenían el tamaño de grano en el intervalo desde 0,6 hasta 3,35 mm, y en donde el producto se preparó a partir del siguiente lote:
Granos de circonia: 0,87 % en masa
Dolomía: 89,13 % en masa
Magnesia: 9,6 % en masa
Arcilla adhesiva: 0,4 % en masa.
El producto refractario sinterizado obtenido solo tenía un módulo de elasticidad de 91,3 GPa. Sin embargo, este producto tenía un contenido de circonia química del 0,8 % en masa. Debido a este contenido de circonia comparativamente más alto, se espera que este producto tenga una resistencia comparativamente menor a las escorias con alto contenido de FeO que el producto según la realización a modo de ejemplo 1.
Al mismo tiempo, la producción de este producto se asoció a la desventaja económica de que la provisión de los granos de circonia era considerablemente más cara que la provisión de los granos recubiertos según la invención.Ejemplo comparativo 2
Para determinar la influencia del tamaño de grano de granos recubiertos sobre la elasticidad microestructural de un producto refractario sinterizado producido usando dichos granos recubiertos, se produjeron dos productos refractarios sinterizados para fines de comparación, que se diferenciaron del producto producido según la realización a modo de ejemplo únicamente en que el tamaño de grano de los granos recubiertos fue inferior a 2,8 mm.
Según el producto según el Ejemplo comparativo 2, los granos recubiertos se proporcionaron con un tamaño de grano en el intervalo de 0,85 a 2,8 mm.
El producto según el Ejemplo comparativo 2 tuvo entonces un módulo de elasticidad de 100,6 GPa.
Según el Ejemplo comparativo 2, el módulo de elasticidad de los productos fue significativamente superior al módulo de elasticidad según el producto de la realización a modo de ejemplo 1 según la invención, que indica una elasticidad estructural significativamente más baja.
Realización a modo de ejemplo 2
Ejemplo de un proceso para la producción de granos recubiertos
Se proporcionaron en primer lugar granos de dolomía, con tamaños de grano que variaban desde 2,80 hasta 6,63 mm, para la ejecución del proceso.
Los granos de dolomía tuvieron la siguiente composición química, con respecto a la masa total de los granos de dolomía:
MgO: 39,8 % en masa
CaO: 58,2 % en masa
Fe<2>O<3>: 0,8 % en masa
Al<2>O<3>: 0,5 % en masa
SiO2: 0,7 % en masa
Mn2O3: 0,0 % en masa
También se proporcionó un polvo de circonia. El polvo de circonia tuvo la composición química y tamaño de grano según la realización a modo de ejemplo 1.
Para proporcionar una capa de circonia sobre los granos de dolomía, los granos de dolomía se trataron como los granos de magnesia según la realización a modo de ejemplo 1. Por consiguiente, se proporcionaron granos de dolomía recubiertos con circonia que tenían una relación en masa entre el 80 % en masa de dolomía y el 20 % en masa de circonia y que tenían además un espesor del recubrimiento de circonia sobre los granos de dolomía de aproximadamente 150 - 500 pm.
Ejemplo de los granos recubiertos
El ejemplo previamente descrito de un proceso para la producción de granos recubiertos produjo granos recubiertos de dolomía, cuya superficie estaba completamente recubierta con recubrimiento de circonia. Al espesor de 150 -500 pm del recubrimiento de circonia obtenido, la fracción en masa del recubrimiento de circonia fue aproximadamente del 20 % en masa, con respecto a la masa total de los granos recubiertos. En otras palabras, el proceso produjo granos recubiertos que tenían un núcleo de dolomía y se recubrieron completamente sobre su superficie con un recubrimiento de circonia. La relación en masa entre este núcleo y el recubrimiento fue del 80 % en masa al 20 % en masa.
Ejemplo de un lote
Se produjo una realización a modo de ejemplo de un lote según la invención, que incluyó los granos recubiertos según la realización a modo de ejemplo anterior.
Estos granos recubiertos se mezclaron con un material de base refractario, arcilla adhesiva y un aglutinante para formar un lote.
El material de base refractario consistió exclusivamente en componentes básicos en forma de dolomía de sinterización y magnesia de sinterización. Cada una de la dolomía de sinterización y la magnesia de sinterización se proveyó de tamaños de grano en el intervalo de > 0 a 6,63 mm.
El aglutinante estuvo en forma de un aglutinante orgánico temporal en forma de un aglutinante orgánico no acuoso.
Los componentes, con la excepción del aglutinante, se pusieron en una mezcladora en las siguientes proporciones en masa, en cada caso con respecto a la masa total del lote, para formar un lote:
Granos recubiertos: 4 % en masa
Dolomía: 86,1 % en masa
Magnesia: 9,5 % en masa
Arcilla adhesiva: 0,4 % en masa.
Posteriormente, el aglutinante se añadió al lote en una proporción del 1,8% en masa, basado en el lote sin el aglutinante.
A continuación, los componentes se mezclaron en la mezcladora para formar un lote.
Ejemplo de un proceso para la producción de un producto refractario sinterizado
El proceso se llevó a cabo según la realización a modo de ejemplo 1.
Por consiguiente, después de la calcinación, el producto estuvo en forma de un refractario sinterizado según la invención.
Este producto tenía los primeros granos sinterizados en forma de granos de dolomía sinterizada y magnesia sinterizada. Estos primeros granos se formaron a partir de los granos de los componentes del material de base refractario.
También hubo segundos granos en el producto que se había formado a partir de los granos recubiertos. Estos segundos granos estuvieron en forma de granos de dolomía, cada uno con un recubrimiento de circonato de calcio. El espesor de este recubrimiento de circonato de calcio fue algo mayor que el espesor del recubrimiento de circonia sobre los granos recubiertos, es decir, aproximadamente 200 - 600 |jm.
La microestructura del producto refractario sinterizado tuvo una matriz de primeros granos sinterizados en la que se incorporaron los segundos granos.
Se determinó que el módulo de elasticidad del producto era 96,4 GPa.
Al mismo tiempo, el contenido químico de ZrO<2>en el producto fue del 0,8 % en masa, con respecto a la masa total del producto. Se espera que esto dé como resultado buena resistencia a escorias ricas en FeO del producto.
Ejemplo comparativo
Ejemplo comparativo 3
A efectos de comparación, se produjo un producto refractario sinterizado que se diferenció del producto producido según la realización a modo de ejemplo 2 en que los granos recubiertos se sustituyeron por granos de circonia que tenían el tamaño de grano en el intervalo desde 2,80 hasta 6,63 mm, y en donde el producto se preparó a partir del siguiente lote:
Granos de circonia: 0,87 % en masa
Dolomía: 89,23 % en masa
Magnesia: 9,5 % en masa
Arcilla adhesiva: 0,4 % en masa.
El producto refractario sinterizado obtenido solo tenía un módulo de elasticidad de 102,0 GPa. Sin embargo, este producto tenía un contenido de circonia química del 0,9 % en masa. Debido a este contenido de circonia comparativamente más alto, se espera que este producto tenga una resistencia comparativamente menor a las escorias con alto contenido de FeO que el producto según la realización a modo de ejemplo 2.
Al mismo tiempo, la producción de este producto se asoció a la desventaja económica de que la provisión de los granos de circonia era considerablemente más cara que la provisión de los granos recubiertos según la invención.
Figuras
Se obtuvieron imágenes de microscopio electrónico de barrido de secciones del producto refractario sinterizado producido según la realización a modo de ejemplo.
Dos de estas imágenes se muestran en las figuras adjuntas.
Figura 1 muestra una imagen de microscopio electrónico de barrido de un área del producto refractario sinterizado según la realización a modo de ejemplo 1 y
Figura 2 muestra otra imagen de microscopio electrónico de barrido de un área del producto refractario sinterizado según la realización a modo de ejemplo 2.
En las Figuras 1 y 2, una escala blanca en la parte inferior indica una longitud de 1 mm. Se debe observar a este respecto que cada uno de los segundos granos mostrados en las Figuras 1 y 2 tiene un tamaño de grano promedio superior a 2,8 mm. En cuanto a que los granos parecen tener un tamaño de grano promedio más pequeño de 2,8 mm en las Figuras 1 y 2, esto es debido al hecho que los granos tienen una extensión longitudinal alejada del plano de corte.
Las Figuras 1 y 2 muestran un segundo grano cada uno en un producto refractario sinterizado según las realizaciones a modo de ejemplo respectivas.
La Figura 1 muestra un segundo grano de magnesia recubierto con circonato de calcio. El recubrimiento de circonato de calcio aparece como un área clara que rodea a un área más oscura. El área más oscura representa el grano de magnesia, es decir, el "núcleo" de magnesia. El segundo grano mostrado en la Figura 1 se incorpora en una matriz de primeros granos sinterizados de dolomía sinterizada y magnesia sinterizada que rodea al área clara exterior del circonato de calcio.
La Figura 2 muestra un segundo grano de dolomía recubierto con circonato de calcio. El recubrimiento de circonato de calcio aparece como un área clara que rodea a un área más oscura. El área más oscura representa el grano de dolomía, es decir, el "núcleo" de dolomía. El segundo grano mostrado en la Figura 2 se incorpora en una matriz de primeros granos sinterizados de dolomía sinterizada y magnesia sinterizada que rodea al área clara exterior del circonato de calcio.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Granos para la producción de un producto refractario sinterizado, comprendiendo los granos las siguientes características:
1.1 los granos están hechos de al menos uno de los siguientes granos:
1.1.1 granos hechos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
1.1.2 granos hechos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
1.1.3 granos hechos de dolomía, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o 1.1.4 granos hechos de dolomita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; 1.2 los granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm.
2. Los granos según la reivindicación 1, en donde los granos tienen un tamaño de grano en el intervalo desde 2,8 hasta 8,0 mm.
3. Los granos según la reivindicación 1, en donde la proporción en peso del recubrimiento de circonia, en relación con el peso total de los granos, está en el intervalo desde el 1 hasta el 50 % en peso.
4. Los granos según la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de circonia tiene un espesor de al menos 10 pm.
5. Los granos según la reivindicación 1, en donde el recubrimiento de circonia tiene un espesor en el intervalo desde 10 hasta 800 pm.
6. Un lote para la producción de un producto refractario sinterizado, comprendiendo el lote granos, comprendiendo los granos las siguientes características:
6.1 los granos están hechos de al menos uno de los siguientes granos:
6.1.1 granos hechos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
6.1.2 granos hechos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
6.1.3 granos hechos de dolomía, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o 6.1.4 granos hechos de dolomita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; 6.2 los granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm.
7. El lote según la reivindicación 6, que comprende al menos 1 % en peso de los granos, en relación con el peso total del lote.
8. El lote según la reivindicación 6, que comprende del 1 al 15 % en peso de los granos, en relación con el peso total del lote.
9. El lote según la reivindicación 6, que comprende al menos un componente que comprende óxido de calcio.
10. El lote según la reivindicación 9, en donde el al menos un componente que comprende óxido de calcio es al menos uno de los siguientes componentes que comprende óxidos de calcio: dolomía o dolomita.
11. El lote según la reivindicación 9, en donde el al menos un componente que comprende óxido de calcio está presente en forma de granos.
12. El lote según la reivindicación 6, en donde el lote es un lote para la producción de un producto de dolomita refractario sinterizado.
13. El lote según la reivindicación 6, en donde el lote tiene una composición química con MgO en el intervalo desde el 38 hasta el 90 % en masa y con CaO en el intervalo desde el 8 hasta el 60, siendo el resto ZrO<2>, SiO<2>, Fe2O3 y AbO3.
14. Un proceso para la producción de un producto refractario sinterizado, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:
14.1 proporcionar un lote, comprendiendo el lote granos, comprendiendo los granos las siguientes características: 14.1.1 los granos están hechos de al menos uno de los siguientes granos:
14.1.1.1 granos hechos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
14.1.1.2 granos hechos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
14.1.1.3 granos hechos de dolomía, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones; o
14.1.1.4 granos hechos de dolomita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonia al menos en secciones;
14.1.2 los granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm;
14.2 calcinar el lote para producir un producto refractario sinterizado.
15. Un producto refractario sinterizado, comprendiendo el producto las siguientes características:
15.1 el producto comprende granos, que se sinterizan juntos;
15.2 los granos comprenden primeros granos y segundos granos, en donde
15.3 los primeros granos comprenden granos que comprenden óxido de calcio, en donde
15.4 los segundos granos son al menos uno de los siguientes granos:
15.4.1 granos de magnesia, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonato de calcio al menos en secciones; o
15.4.2 granos de magnesita, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonato de calcio al menos en secciones; o
15.4.3 granos de dolomía, cuya superficie tiene un recubrimiento de circonato de calcio al menos en secciones; y en donde
15.5 los segundos granos tienen un tamaño de grano de al menos 2,8 mm.
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