PRODUCTO CERAMICO PARA APLICACIONES DE ALTA TEMPERATURA.
Producto de revestimiento de horno giratorio para cemento, que está constituido por =q30% en masa de granallas comprimidas,
conteniendo las granallas, además de un aglutinante temporal, los siguientes componentes:
1.1.1 por lo menos un componente que contiene MgO de entre el grupo constituido por magnesia sinterizada, magnesia fundida, sínter de dolomita, y dolomita fundida,
1.1.2 con una fracción de grano d50 <125 µm,
1.1.3 con una proporción en masa del 70-93%,
1.2.1 con por lo menos un componente que contiene carbono de entre el grupo constituido por: grafito, hollín, fracción de electrodo, antracita calcinada
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/001343.
Solicitante: REFRACTORY INTELLECTUAL PROPERTY GMBH & CO. KG.
Nacionalidad solicitante: Austria.
Dirección: WIENERBERGSTRASSE 11,1100 WIEN.
Inventor/es: HARMUTH, HARALD, DJURICIC,BORO.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 23 de Junio de 2010.
Clasificación PCT:
- C04B35/043 QUIMICA; METALURGIA. › C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS. › C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › Refractorios obtenidos a partir de mezclas de granulometría controlada.
- C04B35/103 C04B 35/00 […] › que contienen materiales refractorios no óxidos, p. ej. carbono (C04B 35/106 tiene prioridad).
Fragmento de la descripción:
Producto cerámico para aplicaciones de alta temperatura.
La presente invención se refiere a un producto de revestimiento de horno giratorio para cemento para aplicaciones de alta temperatura, con lo cual se hace referencia a temperaturas de utilización superiores a 1.000ºC.
Un horno giratorio para cemento sirve para la cocción de clínker de cemento. En particular, las zonas (como la zona de cocción con zonas de transición de entrada y salida o la salida del horno) más solicitadas térmicamente están revestidas (recubiertas) frecuentemente con materiales de construcción resistentes al fuego básicos. Los productos MgO puros, aunque presentan una elevada resistencia al fuego, son sin embargo extremadamente frágiles. Esto es precisamente desventajoso en hornos giratorios. De este modo, se propuso aumentar la elasticidad de la estructura mediante adiciones de espinela (DE 44 03 869).
En el documento WO 2004/079284, se describe una mampostería para un horno para la cocción de clínker de cemento. Con el fin de mejorar la resistencia al cambio de temperatura, se proponen ladrillos sobre la base de MgO-C, debiendo estar contenido el carbono en la zona de la superficie del lado caliente de los ladrillos.
La solicitación termomecánica es únicamente un aspecto den la evaluación del comportamiento de desgaste.
En especial, allí donde se utilizan productos resistentes al fuego formados cocidos se produce una infiltración de fases fundidas, las cuales se forman durante la cocción del clínker de cemento.
El documento "stahl und eisen Special" de Noviembre de 2006 contiene un trabajo del Dr. Peter Bartha "A MgO-C material type for application heavily loaded with alkali". Se describe que la adición de carbono dificulta la infiltración de masas fundidas ("anti-wetting effect"). Se describe además que productos realizados en una materia prima MgO de grano basto (tamaño de grano de hasta 5 mm) presentan resistencias menores que productos correspondientes con tamaño de grano de MgO menores (de hasta 1,2 mm). Al mismo tiempo, se explica que la mejora de la resistencia se consigue mediante una parte aumentada de resina sintética líquida (componente de aglutinante) y una estructura homogénea.
Los productos MgO-C conocidos gracias a "stahl und eisen" contienen carbono en forma de grafito en copos. Este grafito presenta, en la dirección de los planos de sus capas, una buena conductibilidad térmica. En caso de compresión (uniaxial), los planos de las capas se ordenan perpendicularmente con respecto a la fuerza de compresión. Esta dirección corresponde, tras la colocación de los ladrillos, al radio de horno giratorio para cemento y con ello a la dirección del flujo de calor. Gracias a esto, la conductibilidad térmica puede ser en la dirección radial del horno giratorio tubular mucho más alta que perpendicularmente respecto a ella. De este modo, se alcanzan temperaturas relativamente elevadas en la zona perimétrica de la mampostería, es decir en la zona del revestimiento de acero exterior del horno. Esto es desventajoso.
La invención se plantea el problema de proporcionar un producto cerámico del tipo mencionado con anterioridad para utilización a alta temperatura en hornos giratorios tubulares para cemento los cuales, demás de buenas propiedades mecánicas satisfagan la mayor cantidad posible de los siguientes criterios: resistencia a la corrosión frente a masas fundidas y gases, conductibilidad térmica ampliamente isótropa, flexibilidad ventajosa de la estructura.
En ensayos sistemáticos, se estudiaron las influencias de las materias primas, de sus tamaños de grano, de sus partes en masa, de los aglutinantes, etc.
Al mismo tiempo, se determinó que el componente de carbono es importante con vistas a la resistencia a la infiltración del producto cerámico y que actúa después de forma desventajosa sobre la conductibilidad térmica del producto, cuando el componente de carbono está presente con un tamaño de partícula d50, ventajosamente d95 <125 µm. De esta manera, se reduce o se impide con claridad la orientación de las capas de grafito a lo largo de determinados planos de capa. La utilización de carbono de partícula fina conduce a una distribución ampliamente isótropa del carbono y, de este modo, a una conductibilidad térmica ampliamente isótropa del producto correspondiente.
Además, los componentes oxídicos del relleno para la fabricación del producto cerámico se utilizan según la invención con una fracción de grano d50, según una variante de realización d95 de en cada caso <125 µm.
El producto está formado en
De acuerdo con esto, la invención se refiere en su forma de realización más genérica a un producto cerámico del tipo mencionado según la reivindicación 1.
La granulación comprende procedimientos de mezcla y compactación familiares tales como obtención de briquetas, extrusión.
Para las granallas se cumple que:
El componente que contiene MgO puede ser magnesia sinterizada de materias primas naturales, magnesia sinterizada sintética, aunque también sínter de dolomita de materias primas naturales o dolomita fundida. El contenido en hierro, calculado como Fe2O3, debería ser, por regla general, <1% en masa, referido a 100% en masa del componente que contiene MgO, según formas de realización por debajo de 0,6 respectivamente 0,3% en masa. De este modo, se evita que, durante la utilización en el margen de temperaturas elevadas tenga lugar una reducción del Fe2O3 a hierro metálico, con lo cual podría oxidarse el carbono y se reduciría el contenido en carbono.
Los demás componentes sólidos son opcionales y comprenden, por ejemplo: polvo metálico, por ejemplo sobre la base de silicio, aluminio, magnesio o aleaciones de ellos. Estos polvos metálicos pueden realizar varias funciones en el producto. Garantizan una presión parcial de oxígeno reducida e impiden, de este modo, una combustión prematura del carbono. Forman también carburos, por ejemplo, carburo de aluminio - Al4C3 - o carburo de silicio - SiC -, que tienen un efecto favorable sobre el enlace del sistema cerámico. Los demás componentes sólidos se utilizan, según una forma de realización, asimismo con una fracción de grano d50 <125 µm, según una variante d95 <125 µm.
El aglutinante para la preparación de granallas a partir de los componentes sólidos, tales como magnesia, dolomita, grafito puede ser un aglutinante que contiene carbono como una resina sintética, brea de alquitrán de hulla, alquitrán de hulla o un producto bituminoso. Ejemplos particulares para el aglutinante son resinas de fenol formaldehído, que se pueden utilizar en forma acuosa (como resoles) o en solución no acuosa (como resinas de Novalak).
La preparación de los componentes de relleno para dar granallas tiene lugar mediante técnica de granulación usual con un tamaño de granalla de <5 mm ó <3 mm, en especial <1 mm. Es ventajoso que el tamaño de granalla d50 sea inferior a 1 mm. Según una forma de realización, el valor d95 está situado también por debajo de 1 mm. Con la ayuda de la granulación se mezclan de manera homogénea los componentes de relleno y el aglutinante. A continuación, tiene lugar la fabricación de piezas conformadas, tales como ladrillos, por ejemplo, mediante una prensa hidráulica, siendo el molde secado (endurecido) usualmente con anterioridad, por ejemplo a temperaturas comprendidas entre 90º y 150ºC. El producto puede ser fabricado a partir de un relleno, el cual consta en su totalidad o en parte de las granallas mencionadas.
La proporción en masa del componente que contiene MgO en las granallas es, según una forma de realización, superior al 80%, la proporción en masa del componente que contiene carbono en las granallas es superior al 10% según otra forma de realización.
El tamaño de grano del componente de granalla que contiene MgO se puede reducir hasta valores d50 ó d95 <50 µm. Lo mismo es válido, de forma alternativa o acumulativa, para el componente que contiene carbono así como para los restantes componentes sólidos.
La proporción de granalla en el relleno es
Reivindicaciones:
1. Producto de revestimiento de horno giratorio para cemento, que está constituido por
2. Producto según la reivindicación 1 con una proporción en masa del componente que contiene MgO en las granallas
3. Producto según la reivindicación 1 con una proporción en masa del componente que contiene C en las granallas
4. Producto según la reivindicación 1 con por lo menos otro componente de sólido de entre el grupo constituido por: metales, óxidos de metal, carburos metálicos, nitruros metálicos.
5. Producto según la reivindicación 1 con por lo menos un componente que contiene MgO con una fracción de grano d95 <125 µm.
6. Producto según la reivindicación 1 con por lo menos un componente que contiene carbono con un tamaño de partícula d95 <125 µm.
7. Producto según la reivindicación 1, cuyo(s) restante(s) componente(s) sólido(s) está(n) presente(s) con una fracción de grano d50 <125 µm.
8. Producto según la reivindicación 1 con un tamaño de granalla d50 <1 mm.
9. Producto según la reivindicación 1 con un tamaño de granalla d95 <1 mm.
10. Producto según la reivindicación 1, en el que están presentes por lo menos 50% en masa de los componentes sólidos con una tamaño de partícula d95 <50 µm.
11. Producto según la reivindicación 1, cuyo otro componente es un componente que contiene MgO como magnesia sinterizada o magnesia fundida.
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