Material refractario autofraguante.

Material refractario autofraguante.

La presente invención se refiere a una composición refractaria autofraguante para su uso como revestimiento de trabajo de recipientes metalúrgicos.

La presente invención permite reducir al máximo el tiempo de ciclo completo de revestimiento de los recipientes metalúrgicos al prescindir de etapas de calentamiento, reduciendo por un lado el tiempo de aplicación del revestimiento, por otro, el tiempo de conformado o curado de la composición empleada para ello, y por último el tiempo de desmolde. Empleando aditivos y aglomerantes líquidos de distinta naturaleza y en distinta cantidad la presente invención modula la velocidad de reacción de endurecimiento o de conformado de la composición autofraguante. Propiedades como la resistencia mecánica, la densidad y la conductividad térmica del revestimiento de trabajo obtenido pueden ser modificadas también según el tipo de material que comprenda dicha composición autofraguante y la forma de aplicación empleada.

La presente invención se refiere a una composición refractaria autofraguante para su uso como revestimiento de trabajo de recipientes metalúrgicos.

Por tanto, la invención se podría encuadrar en el campo de la acería y la fundición.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

El 90% de la producción de acero mundial se lleva a cabo mediante el proceso de colada continua donde la artesa o el crisol es el último recipiente que contiene el acero fundido antes de solidificarse en un molde. El revestimiento de trabajo de la artesa o el 15 crisol está en contacto directo con el acero fundido y su escoria, por lo que ha de ser la parte más resistente, de mayores prestaciones y, en definitiva, más protectora de la misma. Debido a los procesos de colada continua y a las variables implicadas en ellos como son las calidades de acero, este revestimiento de trabajo ha de ser sustituido con mucha mayor frecuencia que los revestimientos de seguridad que también forman 20 parte del revestimiento refractario de las artesas o crisoles. Otros recipientes metalúrgicos que están en contacto directo con metales o aceros fundidos que requieren de unos revestimientos de trabajo con unas propiedades protectoras específicas son también las cucharas, las cubas, los coladeros, los cazos, escorieros, etc.

Los procedimientos actuales para revestir recipientes de uso en la acería o la fundición se pueden dividir en función de cómo se incorporan o aplican en el recipiente metalúrgico. Existen procedimientos húmedos como es especialmente el esprayado, (ES2087727) y procedimientos en seco (WO9117969).

Para revestir el recipiente metalúrgico mediante procedimientos húmedos se requiere gran cantidad de agua y un posterior secado previo a su uso, lo que implica un gasto energético elevado y un tiempo de espera excesivo para obtener el revestimiento listo para su uso.

Los procedimientos de revestimiento en seco disminuyen el gasto energético porque no requieren de una etapa de secado, sin embargo, la conformación de estos revestimientos se realiza en caliente empleando molde y vibración, lo que implica un gasto energético y un tiempo para el calentamiento y otro de espera de enfriamiento del recipiente metalúrgico tras el conformado para retirar el molde.

Por tanto, para superar todos los problemas técnicos mencionados, es necesario desarrollar una composición que no precise de calentamiento previo o posterior al conformado para su uso como revestimiento de trabajo de recipientes metalúrgicos y paredes de seguridad.

DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una composición refractaria autofraguante para su aplicación como revestimiento de trabajo de recipientes metalúrgicos.

Por "autofraguante" se entiende, en la presente invención, como un material cuyo fraguado y/o conformado se da a temperatura ambiente, es decir, sin la necesidad de calentamiento alguno.

El término "recipiente metalúrgico" se refiere a cualquier recipiente de uso en la acería o la fundición que precise de un revestimiento de trabajo en la presente invención. Ejemplos no limitantes de recipientes metalúrgicos son artesas, crisoles, coladeros, cucharas, cazos y cubas.

En la presente invención, la eficiencia energética en la operación de aplicación del revestimiento de trabajo y de tiempos de preparación del recipiente metalúrgico se ve mejorada con el empleo de la composición refractaria autofraguante de la invención, ya que ésta no necesita ser calentada en ningún momento del ciclo. La presente invención elimina el calentamiento de curado tras la aplicación necesaria en el método convencional seco y el calentamiento previo de secado de las composiciones húmedas utilizadas en los métodos convencionales húmedos.

La presente invención permite reducir al máximo el tiempo de ciclo completo de revestimiento de los recipientes metalúrgicos, permitiendo la máxima disponibilidad de los mismos reduciendo el tiempo de aplicación de la composición que forma el revestimiento de trabajo, reduciendo el tiempo de conformado o curado de la 5 composición, y reduciendo el tiempo de desmolde. Los tiempos de conformado de la composición autofraguante de la invención aplicada como revestimiento de trabajo van desde los 15 minutos a 2 horas, los tiempos se reducen notablemente en comparación con los métodos convencionales húmedos y secos.

El deslobe o limpieza del recipiente metalúrgico tras el colado se realiza con especial facilidad cuando se utiliza la composición autofraguante de la invención, separándose del revestimiento de trabajo normalmente todo el material autofraguante en un solo bloque. Por eso no suele ser necesaria una limpieza previa a la instalación del recipiente metalúrgico. El daño en el revestimiento de trabajo se minimiza con 15 respecto a los métodos convencionales. En la presente invención, el conformado del revestimiento de trabajo del recipiente metalúrgico asegura la ausencia de inclusiones debida a arrastre de partículas de refractario.

Empleando aditivos y aglomerantes líquidos de distinta naturaleza y en distinta 20 cantidad es posible modular la velocidad de reacción de endurecimiento o de conformado de la composición autofraguante de la invención, además de la resistencia mecánica, la densidad y la conductividad térmica del revestimiento de trabajo. Por este motivo la composición autofraguante de la invención puede utilizarse sobre revestimientos calientes o fríos de trabajo.

En el caso de la acería, el atrapamiento de hidrógeno (en inglés hydrogen pick-up) por parte de la composición autofraguante de la invención mejora la calidad de los aceros obtenidos. Se han observado menores contenidos de hidrógeno en la primera colada de acero cuando se utiliza la composición de la invención para revestir recipientes 30 metalúrgicos de uso en la acería.

En general, la composición autofraguante de la presente invención facilita enormemente la aplicación de un revestimiento de trabajo de un recipiente metalúrgico

siendo esta más rápida, limpia y sencilla, mejorando también las condiciones de seguridad y salud laboral.

Por tanto, un primer aspecto de la invención se refiere a una composición refractaria 5 autofraguante que comprende:

al menos un material sólido granulado seleccionado de entre:

olivino,

cuarcita,

alúmina,

un mineral calcinado a muerte seleccionado de la lista que comprende brucita, dolomita y magnesita,

un aglomerante líquido,

y un aditivo líquido, en un porcentaje en peso mayor de un 12 % respecto al aglomerante líquido, que se selecciona de entre ácido cítrico y ésteres o cualquiera de sus combinaciones.

En la presente invención el término "calcinación a muerte" o "sinterización" se refiere al tratamiento térmico a una temperatura superior a la de calcinación e inferior a la de fusión de la sustancia o mineral, en el que las partículas disminuyen su porosidad e incrementan su densidad como consecuencia de un aumento del tamaño de cristal y la reducción de energía libre de superficie.

En una realización preferida, la composición refractaria autofraguante descrita anteriormente además comprende al menos un material sólido seleccionado de la lista que comprende magnesita calcinada o sin calcinar, dolomita calcinada o sin calcinar, dunita calcinada o sin calcinar y brucita calcinada.

En la presente invención el término "calcinación" se refiere al tratamiento térmico por el cual un mineral pierde sus componentes gaseosos descomponiéndose en sus óxidos correspondientes.

En otra realización preferida, la composición refractaria autofraguante descrita anteriormente comprende magnesita calcinada a muerte.

En otra realización preferida, la composición refractaria descrita previamente, el 5 material sólido granulado tiene un tamaño de grano menor de 2 mm. Los minerales sin calcinar mencionados anteriormente deben tener también este tamaño de grano si se quieren incorporar en la composición refractaria autofraguante de la invención.

Los aditivos y aglomerantes líquidos de distinta naturaleza permiten modular la 10 velocidad de reacción de endurecimiento o de conformado de la composición autofraguante de la invención. Propiedades como la resistencia mecánica, la densidad y la conductividad térmica del revestimiento de trabajo obtenido pueden ser modificadas también según el tipo de material que comprenda dicha composición autofraguante y la forma de aplicación empleada. Mírese los ejemplos de la presente 15 invención.

Otra característica que permite modular las propiedades finales de la composición autofraguante y del revestimiento de trabajo final obtenido... [Seguir leyendo]

1. Composición refractaria autofraguante que comprende

al menos un material sólido granulado seleccionado de entre: olivino,

cuarcita,

alúmina,

un mineral calcinado a muerte seleccionado de la lista que comprende brucita, dolomita y magnesita,

un aglomerante líquido,

y un aditivo líquido, en un porcentaje en peso mayor de un 12 % respecto al aglomerante líquido, que se selecciona de entre ácido cítrico y ésteres o cualquiera de sus combinaciones.

2. Composición refractaria autofraguante, según la reivindicación 1, que además comprende al menos un material sólido granulado seleccionado de la lista que comprende magnesita calcinada o sin calcinar, dolomita calcinada o sin calcinar, dunita calcinada o sin calcinar y brucita calcinada.

3. Composición refractaria autofraguante, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, que comprende magnesita calcinada a muerte.

4. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el material sólido granulado tiene un tamaño de grano menor de 2 mm.

5. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el porcentaje en peso del aglomerante líquido está entre un 4,5 y un 10 % con respecto al material sólido granulado.

6. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el aglomerante líquido es de naturaleza inorgánica.

7. Composición refractaria, según la reivindicación 6, donde el aglomerante líquido es silicato sódico líquido.

8. Composición refractaria, según la reivindicación 7, donde el silicato sódico líquido se encuentra en una proporción de entre 4,5 y 6,5 % en peso con respecto al material sólido granulado.

9. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el aglomerante líquido es de naturaleza orgánica.

10. Composición refractaria, según la reivindicación 9, donde el aglomerante líquido orgánico es una resina fenólica.

11. Composición refractaria, según la reivindicación 10, donde el aglomerante líquido es una resina fenol/formaldehido en una relación molar fenol/formol de entre 0,4:1 a 0,6:1.

12. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, donde el aglomerante líquido orgánico se encuentra en una proporción de entre 3 y 5 % en peso con respecto al material sólido granulado.

13. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde el aditivo líquido es un éster derivado de la glicerina.

14. Composición refractaria, según la reivindicación 13, donde el éster derivado de la glicerina se selecciona de entre diacetina y triacetina.

15. Composición refractaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde el aditivo líquido se encuentra en un porcentaje de entre 12 y 20 % en peso con respecto al aglomerante líquido.

16. Composición refractaria, según la reivindicación 15, donde el aditivo líquido se encuentra en un porcentaje de entre 15 y 20% en peso con respecto al aglomerante líquido.

17. Uso de la composición, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para revestir recipientes metalúrgicos de uso en la fundición o acería.

18. Uso de la composición, según la reivindicación 17, donde los recipientes metalúrgicos son artesas, crisoles, coladeros, cucharas, cazos y cubas.

19. Uso de la composición, según la reivindicación 17, para revestir paredes de trabajo de recipientes metalúrgicos de uso en la fundición o acería.

20. Uso de la composición, según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, cuando los recipientes metalúrgicos están calientes.

21. Procedimiento para revestir recipientes metalúrgicos de uso en la fundición o acería con la composición refractaria autofraguante según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende las siguientes etapas:

a) aplicar la composición refractaria autofraguante por el suelo del recipiente metalúrgico,

b) colocar un molde alrededor de las paredes de seguridad del recipiente metalúrgico,

c) rellenar el espacio entre el molde y el revestimiento de seguridad con la composición refractaria autofraguante,

d) quitar el molde.