Producto refractario cocido.

Producto refractario cocido que a temperaturas de utilización de hasta 1.

500ºC forma menos de un 5% en peso de una fase fundida, cuya estructura está constituida por una matriz de espinela MA (1ª fase estructural), en la que están presentes gránulos gruesos de MgO con un tamaño de partícula d90 >300 μm (2ª fase estructural), consistiendo el producto en >98% en peso de gránulos gruesos de MgO más la matriz de espinela MA y estando formados entre las dos fases estructurales unos poros tridimensionales en forma de fisuras.

Producto refractario cocido.

La invención se refiere a un producto cerámico refractario cocido. Según la invención, en dicho concepto genérico, se incluyen tanto productos conformados como productos sin conformar. Los productos conformados son los que presentan una conformación determinada, con lo cual su confección puede ser acabada por el fabricante. Entre los productos conformados, se incluyen: ladrillos (bricks) , boquillas (nozzles) , tubos (tubes) , tapones (stoppers) , placas (plates) , etc. Entre el término productos sin conformar, se incluyen los que en la mayoría de los casos son preparados por el usuario a partir de una pasta adecuada. Entre éstos, se incluyen los fondos de unidades de hornos, coladas a partir de una pasta, pero también pastas de reparación, etc.

Los productos conformados pueden ser suministrados al usuario de forma cocida o no cocida. Tal como los productos no conformados, los productos conformados se cocerán también a más tardar durante su utilización, calentándolos por lo menos hasta una temperatura a la los componentes de mezcla quedan sinterizados.

En este contexto, el término material de mezcla refractario comprende tanto los materiales que ya presentan propiedades refractarias como los materiales que se vuelven refractarios sólo durante/después del tratamiento térmico (la cocción) .

Los productos cerámicos refractarios del tipo citado son conocidos desde hace mucho tiempo en un gran número de formas de realización. Los requisitos de productos de este tipo dependen de la aplicación particular. Siempre se requiere una alta resistencia a la temperatura. Para el revestimiento de los hornos tubulares giratorios de cemento, a menudo son suficientes los productos que son resistentes a la temperatura hasta los 1.300ºC. Los productos cerámicos refractarios para las aplicaciones metalúrgicas (revestimiento de recipientes de fusión, boquillas, tapones, ladrillos para purga de gases, placas deslizantes, etc.) presentan normalmente una resistencia a la temperatura comprendida por lo menos entre 1.400 y 1.700ºC. La refractibilidad de los productos para el revestimiento de instalaciones de incineración de basuras está comprendida normalmente entre 1.300 y 1.500ºC. Una resistencia a la temperatura de más de 1.700ºC se requiere por ejemplo para las siguientes aplicaciones: cubetas para la fusión de vidrio, unidades para la preparación y tratamiento de masas fundidas metálicas.

Otras características esenciales son: la resistencia al choque térmico, el comportamiento frente a la corrosión, la elasticidad de la estructura, el reblandecimiento bajo presión, la permeabilidad a los gases, la resistencia a la presión en frío, en caso necesario también después de cambios de temperatura, la resistencia a la flexión en caliente.

También con relación a estas características, los requerimientos del producto específicos dependen de las aplicaciones específicas. Por ejemplo, aplicables a los productos para el revestimiento de las cubetas para la fusión de vidrio, son los siguientes criterios: normalmente, las cubetas de vidrio se revisten con ladrillos refractarios de largo formato (por ejemplo 1, 0 x 0, 5 x 0, 5 m) . Por tanto, para esta aplicación, se intenta conseguir una mejora (reducción) de la fragilidad, además de una baja tendencia a la corrosión.

El documento DE 100 54 125 A1 describe una mezcla para la preparación de un producto cerámico refractario. Los componentes principales contenidos en la mezcla son un formador de la fase fundida, que forma una masa fundida/fase de vidrio a las temperaturas de aplicación comprendidas entre 700 y 1.300ºC. Dicha fase fundida tiene por objetivo el de llenar la porosidad abierto del producto lo más completo posible, con el fin de obtener el producto más denso posible después de la cocción.

El objetivo de la invención es ofrecer un producto cerámico refractario que sea apto también para las aplicaciones de alta temperatura (> 1.500ºC, también > 1.700ºC) y presente, además de su alta resistencia a la temperatura, también el número máximo posible acumulado de las siguientes propiedades: una buena resistencia al choque térmico, una alta resistencia a la presión en frío tras cambios de temperatura, una baja permeabilidad a los gases. Preferentemente, debería ser posible utilizarlo en unidades con una atmósfera reductora y/u oxidante.

Para alcanzar dichos objetivos, se han llevado a cabo experimentos extensivos. En los mismos, se han obtenido los siguientes conocimientos:

- Además de la composición química, en particular la estructura del producto cocido juega un papel decisivo.

- El valor absoluto de la porosidad abierta no es decisivo. Sin embargo, el tipo y formación de los poros afecta altamente a las propiedades del producto. La selección de componentes de mezcla específicos y tamaños de gránulo puede influenciar también de forma selectiva en la porosidad.

- Lo mismo es válido para la elasticidad de la estructura.

- Las propiedades requeridas pueden conseguirse por medio de una estructura que, además de partículas gruesas constituidas por MgO, contiene una matriz que resulta de los componentes de mezcla de partículas finas (< 100 µm) a base de espinela MA (MgO · Al2O3) , estando constituido el producto en su totalidad por > 98% en peso de gránulos gruesos de MgO más una matriz de espinela MA.

- La matriz debería constar de forma muy predominante, lo mejor completamente, de una espinela MA. A lo sumo, se admiten según la invención contenidos mínimos de partículas de MgO libres. El contenido de los mismos debería ser de < 1, 0% en peso, lo mejor < 0, 5% en peso o < 0, 1% en peso, relativo a la matriz completa.

- La espinela MA de la matriz puede ser un componente presintetizado de la mezcla. Es ventajoso si el contenido de espinela se forme in situ durante la cocción del producto. En dicha cocción, la alúmina (Al2O3) contenida en la mezcla reacciona con las partículas finas de MgO y/o en el área superficial con los gránulos gruesos de MgO. La formación de una fase nueva (formación in situ de espinela MA) está ligada a un aumento de volumen.

- La elongación y contracción térmicas distintas de MgO y espinela MA se aprovechan para formar cavidades entre las dos fases estructurales en forma de fisuras.

- La porosidad abierta está determinada dentro de la matriz de partículas finas y por los poros en forma de fisuras alrededor de las partículas gruesas. Los poros terminan en las partículas de MgO gruesas (sustancialmente densas) .

- La proporción de los gránulos gruesos de MgO debería situarse en más de un 50% en peso, por ejemplo entre un 52 y un 60% en peso. El resto está formado en su mayor parte por la matriz de espinela MA.

- Las propiedades del producto pueden ser influenciadas por un hueco intergranular entre los gránulos gruesos de MgO y los componentes de partículas finas de la mezcla. Los gránulos gruesos de MgO pueden utilizarse en la mezcla en un tamaño de gránulo de > 0, 5 mm, pero también > 1 mm. Los componentes a formar la matriz se utilizan en su mayor parte en tamaño de partícula (d90) de < 100 µm, a menudo también < 50 µm. El tamaño del gránulo apenas varía durante la cocción. Sin embargo, tendrá lugar un sinterizado y por tanto la unión de gránulos individuales más pequeños o la formación de puentes entre las partículas de la mezcla. Las partículas "crecen" ligeramente su tamaño por formación de espinela en la superficie de los gránulos.

En su forma de realización más general, la invención se refiere a un producto refractario cocido con las características de la reivindicación 1.

Los poros (distancia entre los gránulos gruesos y la matriz de espinela circundante) deberían extenderse, según una forma de realización, sobre más de un 50% de la superficie de gránulos gruesos correspondiente. Dicho valor puede aumentarse a un 60%, 70%, 75%, 80%, 90%. Concretamente, esto significa que los gránulos gruesos de MgO con una superficie X estarán en contacto con el material de matriz circundante a 0, 5 X como máximo. Los poros en forma de fisuras, que se extienden a lo largo de la superficie de los gránulos gruesos de MgO, representan, según una forma de realización, 1/20, como máximo, de la proporción en volumen de los gránulos gruesos... [Seguir leyendo]

1. Producto refractario cocido que a temperaturas de utilización de hasta 1.500ºC forma menos de un 5% en peso de una fase fundida, cuya estructura está constituida por una matriz de espinela MA (1ª fase estructural) , en la que

están presentes gránulos gruesos de MgO con un tamaño de partícula d90 > 300 µm (2ª fase estructural) , consistiendo el producto en > 98% en peso de gránulos gruesos de MgO más la matriz de espinela MA y estando formados entre las dos fases estructurales unos poros tridimensionales en forma de fisuras.

2. Producto según la reivindicación 1, en el que los poros en forma de fisuras se extienden sobre más de un 50% de la superficie de los gránulos gruesos de MgO.

3. Producto según la reivindicación 1, en el que los poros en forma de fisuras comprenden, como máximo, 1/20 de la proporción en volumen de los gránulos gruesos de MgO.

4. Producto según la reivindicación 1, con una porosidad abierta de hasta un 20% en volumen.

5. Producto según la reivindicación 1, con una resistencia a la presión en frío ≥ 50 MPa.

6. Producto según la reivindicación 1, en el que la proporción de los gránulos gruesos de MgO es de más de un 15 50% en peso.

7. Producto según la reivindicación 1, en el que la proporción de los gránulos gruesos de MgO está comprendida entre un 60 y un 80% en peso.

8. Producto según la reivindicación 1, con un tamaño de partícula d90 de los gránulos gruesos de MgO de >500 µm.