Procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela, así como un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela.

Procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela,

que comprende las etapas siguientes:

1.1 proporcionar una mezcla, que comprende

1.1.1 un primer componente constituido por al menos una de entre las siguientes sustancias: magnesia o magnesia-espinela;

1.1.2 un segundo componente que comprende sustancias, mediante las cuales se puede formar una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN, cuando se aplica temperatura;

1.2 aplicar temperatura a la mezcla en un intervalo de temperaturas, en el que el segundo componente forma una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN;

1.3 aplicando presión a la mezcla durante la aplicación de temperatura en dicho intervalo de temperaturas.

Procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela, así como un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela.

Descripción La invención se refiere a un procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesiaespinela así como a un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela.

Para los fines de la invención, el término "material refractario" denomina en particular productos cerámicos con una temperatura de utilización de más 600ºC y preferentemente materiales refractarios según el documento DIN 51060, es decir, materiales con un cono pirométrico equivalente de más de SK 17 (cono de Seeger) .

Los materiales refractarios son conocidos en forma de productos refractarios conformados, es decir, por ejemplo ladrillos y productos refractarios sin conformar, es decir, en particular hormigón refractario, composiciones refractarias así como morteros refractarios.

Los materiales refractarios se basan en particular en materias primas cerámicas, entre las cuales se incluyen en particular también magnesia (óxido de magnesio, MgO) y magnesia-espinela (aluminato de magnesio, MgO·Al2O3, MgAl2O4) .

Los materiales refractarios que se basan en magnesia o magnesia-espinela se distinguen por sus buenas características refractarias. Sin embargo, para algunas aplicaciones, sería deseable proporcionar materiales refractarios a base de magnesia o magnesia-espinela con mejores propiedades refractarias. Por ejemplo, para un gran número de aplicaciones de materiales refractarios a base de magnesia o magnesia-espinela, sería deseable una mejor resistencia, una menor fragilidad, así como una mejor resistencia a la corrosión y una mejor resistencia a la oxidación e infiltración.

Por tanto, en el pasado ha habido muchos intentos de proporcionar materiales refractarios a base de magnesia o magnesia-espinela con mejores propiedades refractarias.

En este sentido, la patente US nº 4.557.884 describe, por ejemplo, un procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia en el cual se forma una fase de enlace del politipo magnesio-SiAlON durante la cocción. Por el documento WO 92/22517, se conoce un procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia con una fase de enlace de nitruro de aluminio.

El objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento que permite fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela con mejores características refractarias, en particular con excelente estabilidad, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación y resistencia a la infiltración así como una baja fragilidad. Otro objetivo de la invención es proporcionar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela con dichas propiedades.

Para conseguir el objetivo citado al inicio, según la invención, se proporciona un procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela con las etapas siguientes:

- proporcionar una mezcla, que comprende i. un primer componente constituido por al menos una de entre las siguientes sustancias: magnesia o magnesia-espinela;

ii. un segundo componente que comprende sustancias, mediante las cuales se puede formar una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN cuando se aplica temperatura;

- aplicar temperatura a la mezcla en un intervalo de temperaturas en el que el segundo componente forma una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN;

- aplicando presión a la mezcla durante la aplicación de temperatura en dicho intervalo de temperaturas.

La invención se basa en la idea de fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela uniendo o sinterizando partículas de magnesia o magnesia-espinela por medio de una fase de enlace que comprende por lo menos un politipoide de AlN.

Sorprendentemente, como parte de la invención, se ha hallado ahora que un gran número de propiedades de los materiales refractarios fabricados de forma adecuada pueden mejorarse de forma duradera si los materiales de partida se exponen a presión durante la cocción cerámica. Pueden mejorarse considerablemente en particular las

propiedades refractarias con relación a la estabilidad, la resistencia a la corrosión, la fragilidad, así como la resistencia a la oxidación y la resistencia a la infiltración de los materiales refractarios a base de magnesia o magnesia-espinela que presentan una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN, si dichos materiales se exponen a presión durante la cocción cerámica.

Como "politipo" se denomina una sustancia que ocurre en varias modificaciones estructurales, cada una de las cuales está constituida por pilas de capas de estructura y composición prácticamente idénticas, distinguiéndose dichas modificaciones solamente con relación a su secuencia de pilas. Como "politipoide" se denomina una sustancia en forma de un politipo que no corresponde a dicha definición rigurosa; más bien, los politipoides incluyen también los minerales de la misma tipología o con una composición ligeramente distinta. Según la definición común, se habla de un politipo si con una desviación sólo pequeña en la composición química la secuencia de pilas de las capas no se distingue en más de 0, 25 apfu (átomos por unidad de fórmula) de cualquier unidad de componentes. Si la secuencia de pilas se distingue en más de dichos 0, 25 apfu, se habla de un politipoide (ver también [1] Nickel E.H., Girce J.D.: "The IMA Commission on New Minerals and Mineral Names: Procedures and guidelines on mineral nomenclature, 1998", The Canadian Mineralogist, Vol. 36 (1998) ; [2] Bailey S.W. et al.: "Report of the International Mineralogical Association (IMA) - International Union of Cr y stallography (IUCr) Joint Committee on Nomenclature", Canadian Mineralogist, Vol. 16, pp. 113-117 (1978) ) .

Según la invención, en el material refractario según la invención está previsto como politipoide de AlN uno de los siguientes dos politipoides de AlN, o el segundo componente comprende sustancias que, al aplicarse temperatura, permiten formar una fase de enlace que comprende uno de los siguientes politipoides de AlN: politipoide de AlN constituido por los elementos Mg, Al, O y N (a continuación , denominado como "fase de MgAlON", "politipoide de MgAlON-AlN" o "politipoide de MgAlON") o politipoide de AlN constituido por los elementos Mg, Si, Al, O y N (a continuación, denominado como "fase de MgSiAlON" o "politipoide de MgSiAlON-AlN" o "politipoide de MgSiAlON") .

Al llevar a cabo el procedimiento según la invención, se procede en primer lugar a proporcionar una mezcla que comprende las materias primas o los componentes que representan los materiales de partida para fabricar el material refractario por medio del procedimiento según la invención.

Para mejorar la homogeneidad de la mezcla, puede estar previsto mezclar la misma, por ejemplo por medio de un molino por frotamiento, una mezcladora de rodillos o un mezclador de circulación forzada, por ejemplo un mezclador de circulación forzada de la empresa Gustav Eirich GmbH & Co KG, Hardheim, Alemania.

Si se desea fabricar un material refractario en forma de un producto conformado por medio del procedimiento según la invención, la mezcla puede conformarse en particular por prensado. Puede estar previsto adicionar a la mezcla un aglutinante, en particular un aglutinante temporal, tal como por ejemplo isopropanol. A continuación, la mezcla conformada para dar una pieza en verde puede secarse, por ejemplo a una temperatura comprendida entre 80 y 120ºC.

A continuación, la mezcla, si se desea, conformada para dar una pieza en verde, se expone a temperatura. Según la invención, exponiendo la mezcla a una temperatura la expone también a una temperatura en un intervalo de temperaturas en el que las sustancias del segundo componente de la mezcla forman una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN. La aplicación de temperatura en dicho intervalo se denomina normalmente, igual que aquí, como cocción cerámica. La fase de enlace que se forma durante la cocción cerámica une las sustancias del primer componente, es decir, el material granular en forma de magnesia y/o magnesia-espinela, o las sinteriza entre sí. El intervalo de temperaturas en el que las sustancias del segundo componente forman una fase de enlace que comprende el politipoide AlN durante la cocción cerámica depende de la composición particular de la mezcla y en particular de la composición particular del segundo componente de la mezcla. Según la invención, se ha hallado que las sustancias que, al aplicarse temperatura, permiten formar una fase de enlace... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para fabricar un material refractario a base de magnesia o magnesia-espinela, que comprende las etapas siguientes: 5

1.1 proporcionar una mezcla, que comprende

1.1.1 un primer componente constituido por al menos una de entre las siguientes sustancias: magnesia o

magnesia-espinela; 10

1.1.2 un segundo componente que comprende sustancias, mediante las cuales se puede formar una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN, cuando se aplica temperatura;

1.2 aplicar temperatura a la mezcla en un intervalo de temperaturas, en el que el segundo componente forma 15 una fase de enlace que comprende un politipoide de AlN;

1.3 aplicando presión a la mezcla durante la aplicación de temperatura en dicho intervalo de temperaturas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que se aplica a la mezcla una presión superior a 1 MPa. 20

3. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que se aplica a la mezcla una temperatura de por lo menos 1.200ºC.

4. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo componente

comprende unas sustancias, mediante las cuales se puede formar, cuando se aplica temperatura, una fase de enlace que presenta uno de entre los siguientes politipoides de AIN: politipoide de MgAlON o politipoide de MgSiAlON.

5. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que los componentes de la 30 mezcla presentan las siguientes proporciones en masa, con respecto a la masa total de la mezcla:

primer componente: de 95 a 50% en masa; segundo componente: de 5 a 50% en masa.

6. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que la granulometría media del primer componente es más elevada que la granulometría media del segundo componente.

7. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un 90% en masa del segundo componente presenta una granulometría inferior a 63 µm. 40

8. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un 90% en masa del primer componente presenta una granulometría superior a 63 µm.

9. Material refractario, fabricado mediante un procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones

anteriores, estando su estructura formada por unas partículas de entre por lo menos una de las siguientes sustancias: magnesia o magnesia-espinela, estando dichas partículas rodeadas por una fase de enlace, que comprende un politipoide de AlN y con una resistencia a la compresión en frío de por lo menos 40 MPa.

10. Material refractario según la reivindicación 9 con unas proporciones en masa de partículas en el intervalo 50 comprendido entre 95 y 50% en masa y una proporción de la fase de enlace en el intervalo comprendido entre 5 y 50% en masa, con respecto al material en cada caso.

11. Material refractario según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores con una proporción del politipoide de MgSiAlON en la fase de enlace en el intervalo comprendido entre un 30 y un 100% en masa o con una 55 proporción del politipoide de MgAlON en la fase de enlace en el intervalo comprendido entre 10 y 100% en masa, con respecto a la fase de enlace en cada caso.

12. Material refractario según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores con un módulo de elasticidad no superior a 80 GPa. 60

13. Material refractario según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores con una densidad aparente de por lo menos 2, 80 g/cm3.

14. Material refractario según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores con una porosidad abierta no 65 superior a un 20%.