BR112018077185B1

BR112018077185B1 - Placa, em particular, placa de cobertura para metal fundido, e método para produzir a placa e uso da mesma

Info

Publication number: BR112018077185B1
Application number: BR112018077185-6A
Authority: BR
Inventors: Prof. Dr. Helge Jansen; Dr. Thomas Schemmel; Dr. Petra Stein; Michael Scholwer
Original assignee: Refratechnik Holding Gmbh
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2022-11-01
Also published as: SI3478432T1; CN109414758B; US11219943B2; CN109414758A; DE102016112039A1; EP3478432A1; DE102016112039B4; RU2725409C1; ES2795629T3; WO2018002094A1; PL3478432T3; US20190314889A1; EP3478432B1; BR112018077185A2

Abstract

A invenção pertence a uma placa isolante de calor (1), de preferência, uma placa de cobertura (5a;b), especialmente para isolamento térmico de metal fundido, especialmente de aço fundido, em um vaso metalúrgico (6), em que a placa (3) compreende uma matriz de agente de aglutinação (2) de pelo menos um material de aglutinação orgânico temporário endurecido e grãos agregados (3) com e/ou de ácido silícico biogênico, de preferência, com e/ou de cinza de casca de arroz, cujos grãos (3) são incorporados na matriz de agente de aglutinação (2), e a um método de produção da placa (1) e seu uso.

Description

[0001] A presente invenção se refere a uma placa isolante de calor com base em ácido silícico biogênico, de preferência, cinza de casca de arroz, endurecida com um material de aglutinação e a um método para sua produção e ao uso.

[0002] A presente invenção se refere, em particular, a uma placa de cobertura para metal fundido, em particular, para aço fundido, e a um método para sua produção e ao uso.

[0003] Na metalurgia, é comum cobrir a superfície livre do metal fundido, em particular, do aço fundido, localizado em um vaso metalúrgico aberto, com um material de cobertura. O material de cobertura forma uma camada termicamente isolante e protetora. Em primeiro lugar, isso blinda o banho de metal fundido contra gases atmosféricos a fim de impedir reações químicas indesejáveis do metal fundido. Em segundo lugar, o mesmo é usado para isolamento ou para isolamento térmico, respectivamente. Assim, o material de cobertura assegura uma boa qualidade de superfície.

[0004] Como material de cobertura, usualmente o material volumoso solto feito de materiais refratários é usado, em particular, materiais feitos de cinza de casca de arroz. A cinza de casca de arroz é produzida em grandes quantidades em muitos países produtores de arroz. O mesmo é produzido como um subproduto da combustão de casca de arroz (espelta). Quando esse material é queimado, a cinza de casca de arroz é produzida, a qual é quimicamente muito pura e é composta de 94-96 % de SiO2 amorfo. A cinza de casca de arroz é assim também chamada de ácido silícico biogênico. O mesmo tem um ponto de fusão muito alto de cerca de 1.650 °C. Em sua produção, os constituintes voláteis queimam, mas uma estrutura microporosa exclusiva do SiO2 é retida. Dessa estrutura resulta tanto uma condutividade térmica extremamente baixa quanto também um peso aparente baixo da cinza de casca de arroz. Consequentemente, a cinza de casca de arroz tem de fato um isolamento térmico excelente, entretanto, devido à sua grande finura, em particular, quando aplicada sobre a superfície do metal fundido, provoca uma geração significativa de poeira que pode ser prejudicial à saúde. Isso se deve ao fato de que as partículas de poeira minúsculas podem se mover para o corpo humano e podem provocar, por exemplo, lesão ocular. Portanto, os equipamentos de ventilação, por exemplo, precisam ser instalados, que, por sua vez, em relação à sucção da cinza de casca de arroz, pode resultar em perda de material.

[0005] Por essa razão, é também conhecido na técnica anterior o uso de granulados como material de cobertura, em vez da cinza de casca de arroz pura. Esses granulados consistem em materiais refratários granulados que são solidificados por meio de um material de aglutinação. Os granulados desse tipo são conhecidos, por exemplo, a partir dos documentos DE 10 2013 000 527 A1, DE 197 28 368 C1 e DE 197 31 653 C2.

[0006] Os granulados no documento DE 10 2013 000 527 A1 contêm principalmente e, de preferência, até 90 % em peso de kieselguhr. Como material de aglutinação, por exemplo, bentonita, silicato de sódio ou celulose é usado. Também, os grânulos podem conter polivinil polipirrolidona como material de aglutinação. O próprio granulado se funde após uma certa quantidade de tempo.

[0007] O granulado conhecido a partir do documento DE 197 28 368 C1 compreende grânulos que são produzidos a partir de cinza de casca de arroz, um material de aglutinação orgânico formador de gel em quantidades de 1 a 10 % em peso, e água em quantidades de 20 a 100 % em peso.

[0008] As microesferas/péletes do granulado conhecido a partir do documento DE 197 31 653 C2 consistem em cinza de casca de arroz que é misturada com uma substância tensoativa e um material de aglutinação. A substância tensoativa pode ser alginato de sódio, um sal de sódio de carboximetil celulose, hexametafosfato de sódio ou misturas dos mesmos. Em relação ao material de aglutinação, o mesmo pode ser álcool polivinílico, melados, hexametafosfato de sódio, cimento Portland, silicato de sódio e carbonato de cálcio precipitado e misturas dos mesmos. As microesferas/péletes após mistura e compactação, são secas e, então, queimadas a uma temperatura de 800 - 1400 °C.

[0009] Os granulados resultam de fato em uma poluição de poeira significativamente reduzida em comparação com a cinza de casca de arroz pura. Entretanto, os mesmos também compreendem um peso aparente maior e, assim, fornecem um isolamento mais deficiente. Além disso, devido à sua fabricação, os mesmos são também consideravelmente mais dispendiosos do que o material volumoso feito de cinza de casca de arroz pura.

[0010] Os vasos metalúrgicos a serem cobertos pertencem, em particular, a distribuidores de fundição, de preferência, a um distribuidor de fundição contínuo (panela), uma panela de aço ou a um molde de lingote para fundição de lingote com enxague. Em fundição de lingote, o metal líquido é preenchido em um molde vertical (molde de lingote) e se solidifica no mesmo. O molde pode ser preenchido por cima ou também por baixo (enxague) através de um sistema de alimentação. Após a solidificação, o molde de lingote é removido, ou seja, o mesmo tem o metal solidificado removido e o lingote é adicionalmente processado.

[0011] No caso da fundição de lingote com enxague na produção de aço, usualmente primeiro uma placa de retenção ou haste metálica é colocada sobre o molde de lingote. A placa de retenção consiste usualmente em materiais fornecedores de calor (chamada de “placa exotérmica”) de misturas de vários óxidos refratários com cinza de metal, e frequentemente componentes que contêm fluoreto. Uma bolsa de cinza de fundição é fixada à placa de retenção ou à haste metálica, por meio de um cordão. Após um breve tempo, a bolsa queima devido ao alto calor do aço fundido, de modo que a cinza de fundição seja distribuída sobre o aço fundido e atue como um agente de separação entre o molde de lingote e o banho de aço. A seguir, a placa de retenção ou a haste metálica é removida e o material volumoso particular é manualmente vertido como material de cobertura sobre a superfície do metal fundido. Esse método é muito complicado e, devido à proximidade imediata com o molde de lingote quente, o mesmo é perigoso para funcionário executor.

[0012] O objetivo da presente invenção consiste em fornecer uma placa com base em cinza de casca de arroz, que assegura um bom isolamento de calor tanto em baixas quanto também em altas temperaturas.

[0013] O objetivo da presente invenção, em particular, consiste em fornecer uma placa de cobertura para cobertura da superfície exposta de um banho de metal, em particular, de um banho de aço, em um vaso metalúrgico com topo aberto que assegura um bom isolamento de calor e a menor geração de poeira possível e que é fácil de aplicar.

[0014] Um objetivo adicional consiste em fornecer um método simples e barato para produção de tal placa.

[0015] Esses objetivos são alcançados por uma placa com as características da reivindicação 1 e por um método com as características da reivindicação 19. Ajustes favoráveis da invenção são caracterizados pelas respectivas reivindicações dependentes.

[0016] A invenção será explicada em maiores detalhes abaixo, com base nas figuras. As figuras mostram: Figura 1: Uma seção transversal esquemática através da placa inventiva Figura 2: Um molde de lingote esquemático e consideravelmente simplificado para a fundição de lingote com enxague antes do começo do processo de fundição Figura 3: O molde de lingote de acordo com a figura 2 durante o processo de fundição Figura 4: O molde de lingote de acordo com a figura 2 no fim do processo de fundição Figura 5: Uma apresentação esquemática e consideravelmente simplificada de uma panela antes da fundição Figura 6: O distribuidor de fundição de acordo com a figura 5 após a fundição

[0017] A placa 1 de acordo com a invenção (figuras 1 - 6) compreende uma matriz de agente de aglutinação 2 feita de um material de aglutinação endurecido no qual os grãos agregados 3 de ácido silícico biogênico, de preferência, de cinza de casca de arroz, são embutidos ou incorporados. Os grãos agregados 3 são distribuídos na matriz de agente de aglutinação 2. De acordo com a invenção, o material de aglutinação é um material de aglutinação temporário orgânico. Ou, de preferência, de acordo com a invenção, a matriz de agente de aglutinação 2 consiste exclusivamente em um ou uma pluralidade de materiais de aglutinação temporários. No escopo da invenção, foi constatado surpreendentemente que, devido ao material de aglutinação temporário orgânico, é possível configurar a placa de uma maneira que, após alcançar uma temperatura limítrofe particular, o material de aglutinação queima de modo que a placa 1 se desintegre e uma pilha volumosa ou um material volumoso solto seja produzido. Material volumoso e/ou pilha volumosa se refere a uma mistura granular ou irregular que está presente em uma forma derramável e/ou de fluxo livre. Isso significa que um material de fluxo livre é obtido a partir da placa 1 devido à queima do material de aglutinação.

[0018] De preferência, o material de aglutinação queima completamente e sem resíduo, de modo que, após a queima, um material de fluxo livre volumoso solto feito de cinza de casca de arroz pura seja obtido.

[0019] O material de aglutinação orgânico temporário pertence, de preferência, a um polímero, de preferência, um polissacarídeo que endurece devido à policondensação e queima completamente, ou seja, sem qualquer resíduo, na atmosfera particular, especialmente em uma atmosfera de oxigênio. Assim, o mesmo pertence a um material de aglutinação completamente queimável. Obviamente, a matriz de material de aglutinação também pode consistir em vários materiais de aglutinação orgânicos temporários. Assim, de uma maneira especialmente favorável, tanto a faixa de temperatura quanto também o tempo no qual a placa 1 se desintegra podem ser variavelmente ajustados.

[0020] De preferência, o material de aglutinação temporário pertence à celulose, de preferência, metil celulose e/ou álcool polivinílico, de preferência, acetato de polivinila e/ou polivinil pirrolidona, e/ou sulfonato de lignina. Entretanto, o mesmo também pode pertencer a uma resina sintética que queima inteiramente em uma atmosfera de oxigênio.

[0021] A temperatura na qual a placa 1 começa a se desintegrar e o período de tempo de até a placa 1 ter sido completamente desintegrada dependem no presente documento de diferentes fatores e não apenas do tipo, especialmente sua temperatura de ignição, e da quantidade do material de aglutinação temporário. Além disso, a temperatura e o período de tempo também dependem da espessura da placa e de sua porosidade, dentre outros fatores. Além disso, o tipo de estresse de temperatura (por exemplo, em um lado ou em todos os lados) tem uma influência.

[0022] A temperatura pode ser variavelmente ajustada por meio de diferentes fatores. De preferência, a placa 1 de acordo com a invenção se desintegra começando em uma temperatura de > 150 °C e < 800 °C, de preferência, > 200 °C e < 400 °C.

[0023] No escopo da invenção, a temperatura de desintegração é definida como aquela temperatura na qual a placa se desintegra completamente formando uma pilha solta no período de 30 minutos.

[0024] A desintegração das placas 1 é testada nesse caso em uma fornalha de laboratório sob uma atmosfera de oxigênio. A fornalha é aquecida para uma temperatura inicial, ou seja, 150 °C ou 200 °C, em particular. Uma amostra de placa que mede 50 x 50 x 50 mm3 é colocada na fornalha e a temperatura é mantida por 30 minutos.

[0025] Se ocorrer uma desintegração completa dentro de 30 minutos, então, a amostra é removida e a fornalha é resfriada especificamente em 50 °C e mantida por outros 30 minutos.

[0026] Se não ocorrer uma desintegração completa dentro de 30 minutos, então, a amostra é removida e a fornalha é aquecida novamente, especificamente em incrementos de 50 °C e respectivamente mantida por 30 minutos.

[0027] Uma nova amostra é empregada em cada tempo de manutenção e o comportamento de desintegração é observado.

[0028] O ácido silícico biogênico pertence, de preferência, exclusivamente à cinza de casca de arroz. Entretanto, também, a terra diatomácea (kieselguhr) e/ou rocha siliciosa e/ou taxa diagenéticos de radiolários solidificados formando pedra e/ou esponjas feitas de opala podem ser usados. Também, as misturas de diferentes ácidos silícicos biogênicos também podem estar presentes como material agregado.

[0029] De acordo com um aspecto independentemente inventivo, a placa 1 de acordo com a invenção compreende adicionalmente pelo menos um agente de sopro e/ou propelente e/ou agente de desintegração e/ou agente de expansão como material agregado, que se expande sob carga de temperatura para um múltiplo de seu volume original. O agente de expansão e/ou seus grãos agregados 4 são, de modo similar, distribuídos na matriz de agente de aglutinação 2 e são incorporados ou embutidos na mesma. O agente de expansão promove a desintegração da placa 1 quando uma certa temperatura > 150 °C é alcançada, o mesmo se expande e, assim, destrói a matriz de agente de aglutinação. O agente de expansão no presente documento é selecionado, em particular, de modo que a temperatura de expansão esteja na faixa da temperatura de ignição do material de aglutinação. A temperatura de ignição é aquela temperatura particular para a qual um material, ou uma superfície de contato, precisa ser aquecido a fim de provocar uma ignição autônoma de substância combustível na presença de ar, exclusivamente devido a sua temperatura, ou seja, sem qualquer fonte de ignição como uma vela de ignição.

[0030] Se a placa 1 contiver pelo menos um agente de expansão, então, a matriz de agente de aglutinação 2 não precisa consistir exclusivamente em um ou uma pluralidade de materiais de aglutinação temporários a fim de assegurar a desintegração da placa, apesar de isso ser preferencial. A mesma também pode conter pelo menos um material de aglutinação endurecido permanente ou consistir em material de aglutinação endurecido permanente (ou materiais de aglutinação endurecidos permanentes).

[0031] De preferência, o agente de expansão pertence a grafite expansível. A vantagem de grafite expansível é que o mesmo queima sem resíduo em oxigênio em altas temperaturas para formar dióxido de carbono, que evapora. Nesse caso, após a combustão do material de aglutinação e do agente de expansão, exclusivamente o ácido silícico biogênico, em particular, a cinza de casca de arroz, permanece como um material volumoso solto ou de fluxo livre.

[0032] Entretanto, o agente de expansão também pode pertencer à perlita bruta (perlita não expandida) ou vermiculita não expandida ou argila não expandida ou resinas sintéticas, de preferência, resinas de ureia- formaldeído e/ou melamina-formaldeído e/ou compostos de melamina-ácido fosfórico, por exemplo, fosfato de monomelamina, ou agentes feitos de outros materiais intumescentes.

[0033] No caso em que a placa 1 não contém qualquer agente de expansão, então, o método de teste de capacidade de refração sob carga pode ser usado, em referência a DIN EN 993-8 (02/2007). A placa 1 de acordo com a invenção e sem material de expansão compreende vantajosamente uma temperatura-T5 de > 150 °C a < 800 °C, de preferência, > 200 °C a < 400 °C.

[0034] Adicionalmente, a placa 1 também pode compreender outros materiais agregados feitos de material refratário. Os materiais agregados de acordo com o significado da invenção são em geral materiais que e/ou cujos grãos são distribuídos na matriz de agente de aglutinação e são aderidos ou embutidos na mesma. Durante o processo de endurecimento, os materiais agregados não reagem ou reagem apenas superficialmente com o material de aglutinação. Os mesmos são incorporados essencialmente de forma mecânica na matriz de agente de aglutinação 2.

[0035] Em particular, a placa 1 compreende microssílica, de preferência, ácido silícico pirogênico e/ou precipitado. A placa 1 também pode compreender perlita expandida e/ou vermiculita expandida e/ou argila expandida e/ou fibras inorgânicas, de preferência, mineral e/ou escória e/ou fibras de vidro e/ou cerâmica, e/ou cinzas volantes e/ou poeiras de filtro (de usina) como material agregado.

[0036] De preferência, o agregado da placa 1 de acordo com a invenção consiste pelo menos em 50 % em peso, de preferência, pelo menos 80 % em peso, particularmente de preferência pelo menos 90 % em peso de ácido silícico biogênico, de preferência, de cinza de casca de arroz, respectivamente em relação ao teor total (massa seca) de materiais agregados. Entretanto, vantajosamente, a placa 1 de acordo com a invenção além do agente de expansão compreende exclusivamente ácido silícico biogênico, de preferência, exclusivamente cinza de casca de arroz, como material agregado. O agregado da placa 1 de acordo com a invenção consiste assim vantajosamente em 100 % em peso de ácido silícico biogênico, e se presente, agente de expansão, de preferência, 100 % em peso de cinza de casca de arroz e, se presente, agente de expansão.

[0037] A quantidade de agente de expansão em relação ao teor total (massa seca) de materiais agregados de preferência equivale a 0,5 a 10,0 % em peso, com mais preferência 1,0 a 5,0 % em peso.

[0038] A produção da placa 1 de acordo com a invenção prossegue da seguinte forma:

[0039] Em primeiro lugar, os constituintes secos são misturados. Os constituintes secos pertencem ao ácido silícico biogênico e a outros materiais agregados, se houver, em particular, pelo menos um agente de expansão, e também se usado, pelo menos um material de aglutinação temporário de preferência se estiver presente em forma seca. A seguir, água ou um outro solvente líquido é adicionado à mistura seca para dissolver o agente de aglutinação. Pelo menos um agente de aglutinação também pode ser fornecido em forma já dissolvida, e pode ser adicionado em forma líquida à mistura seca dos outros ingredientes secos. Os componentes simples em geral podem ser misturados em qualquer ordem.

[0040] A composição da mistura finalizada é, então, ajustada vantajosamente de modo que a mistura após 30 s sob vibração exiba um assentamento, determinado em referência a DIN EN ISO 1927-4 (03/2013), de 200 a 500 mm, de preferência, 250 a 350 mm, em ocorrência de qualquer separação entre frações de grão finas e grossas, como é o caso para cinza de casca de arroz pura.

[0041] Vantajosamente, a mistura finalizada ou a batelada usada para produzir a placa 1 tem a seguinte composição em relação aos constituintes secos em relação ao total de massa seca, em que os constituintes individuais adicionam até 100 % em peso:

[0042] Além disso, a razão de peso entre o solvente líquido, de preferência, a água, e os constituintes secos equivale, de preferência, a 2:1 a 1:9, mais de preferência, 1:1 a 3:7.

[0043] A cinza de casca de arroz usada compreende adicionalmente, de preferência, a seguinte composição química de acordo com DIN EN ISO 12677 (02/2013), em que os constituintes individuais (livres de perda de ignição) somam 100 % em peso:

[0044] O ácido silícico biogênico usado, em particular, a cinza de casca de arroz, também compreende, de preferência, a seguinte distribuição de grão de acordo com DIN 66165-2 (04/1987) em relação à massa seca, em que os constituintes individuais adicionam até 100 % em peso:

[0045] O peso aparente de acordo com DIN EN 1097-3 (06/1998) do ácido silícico biogênico usado, em particular, da cinza de casca de arroz, equivale vantajosamente a 0,05 a 0,5 g/cm3, de preferência, 0,1 a 0,4 g/cm3.

[0046] A mistura acabada é, então, colocada em um molde e é compactada no mesmo. A compactação ocorre em particular por meio de prensagem uniaxial ou vibração de carga sobreposta.

[0047] Para a vibração de carga sobreposta, o molde é colocado em uma mesa vibratória. Um peso é colocado na mistura acabada localizada no molde, então, a mesa vibratória é ativada e a mistura é compactada por meio da vibração. Com o método de vibração de carga sobreposta, são produzidos tamanhos de formato geralmente menores.

[0048] Com prensagem uniaxial, o molde preenchido com a mistura acabada é colocado em uma prensa, em que uma placa de cobertura é colocada no topo da mistura. Assim, o carimbo superior da prensa é movido contra a placa de cobertura e a mistura é compactada sob uma pressão específica. De preferência, vários golpes de prensa são executados. Por meio de prensagem uniaxial, tamanhos de formato de placa geralmente maiores são produzidos.

[0049] Após a compactação, a placa verde é removida do molde e permite-se o endurecimento. O processo de endurecimento ocorre em particular a 110 a 200 °C por, de preferência, 4 a 12 h. A secagem ocorre em particular a uma temperatura abaixo da temperatura de ignição do material de aglutinação e abaixo da temperatura de expansão do agente de expansão. Além disso, a temperatura é selecionada de modo que o material de aglutinação endureça e/ou enrijeça.

[0050] Assim, a placa 1 compreende vantajosamente uma densidade aparente seca p0 de 0,3 a 1,5 g/cm3, de preferência, de 0,5 a 1,3 g/cm3 de acordo com DIN EN 1094-4 (09/1995).

[0051] Além disso, a placa 1 compreende vantajosamente uma porosidade de 60 a 90 %, de preferência, de 70 a 80 % de acordo com DIN EN 1094-4 (09/1995).

[0052] A resistência à compressão a frio da placa 1 de acordo com a invenção se encontra vantajosamente em 3,0 a 25,0 MPa, de preferência, em 5,0 a 20,0 MPa de acordo com DIN EN 993-5 (12/1998).

[0053] E a resistência à flexão a frio da placa 1 de acordo com a invenção equivale vantajosamente a 1,5 a 10,0 MPa, de preferência, 2,0 a 8,0 MPa de acordo com DIN EN 993-6 (04/1995).

[0054] Além disso, a placa 1 compreende, de preferência, as seguintes condutividades térmicas de acordo com DIN EN 993-15 (07/2005).

[0055] A placa 1 de acordo com a invenção pode ser usada de uma maneira particularmente vantajosa como uma placa de cobertura 5a;b para o cobrimento de uma superfície exposta 6a de um banho de metal 6 em um vaso metalúrgico superior aberto.

[0056] O vaso metalúrgico a ser coberto pertence em particular a um molde de lingote 7 (figuras 2-4) para, em particular, enxágue, a fundição de bloco ou um distribuidor de fundição 8 (figuras 5 e 6), de preferência, um distribuidor de fundição contínuo (panela) ou uma panela de fundição.

[0057] Para a fundição de bloco crescente de metal, em particular, aço, uma siderúrgica compreende geralmente um quadro inferior 10 com um canal de fundição 11 para alimentar o metal fundido, em particular, o aço. Além disso, o aparelho 9 compreende o molde de lingote 7 para acomodar o banho de metal 6. O molde de lingote 7 compreende uma extremidade de molde de lingote aberta inferior e uma extremidade de molde de lingote aberta superior 7a, b. A extremidade de molde de lingote superior 7b forma uma cabeça de molde de lingote do molde de lingote 7.

[0058] A placa de cobertura 5a de acordo com a invenção é presa à extremidade de molde de lingote aberta superior 7b do molde de lingote 7 antes de começar a fundição de bloco (figura 2). Assim, o banho de metal 8 inicialmente é indireta e termicamente isolado pela placa de cobertura 5a, assim, sem contato direto. Uma bolsa de cinza de fundição 12 preenchida com cinza de fundição é presa na placa de cobertura 5a de modo que a bolsa 12 penda a placa de cobertura 5a no molde de lingote 7. Para prender a bolsa de cinza de fundição 12, a placa de cobertura 5a compreende, de preferência, uma reentrância central 13 que passa de uma superfície de placa para outra.

[0059] Agora, o metal fundido, em particular, o aço fundido, é preenchido através do canal de fundição 11 por baixo no molde de lingote 7 e eleva o molde 7 (figura 3). O banho de metal 6, em particular, o banho de aço, tem geralmente uma temperatura de cerca de 1550 °C. A bolsa de cinza de fundição 12 após um curto tempo e devido ao grande calor do aço fundido, queima de modo que a cinza de fundição seja distribuída sob uma superfície 6a do banho de metal 6 e forme uma camada de cinza de fundição superficial 14. Além disso, a cinza de fundição é distribuída entre o molde de lingote 7 e o banho de metal 6 e atua como um agente de separação.

[0060] Durante a fundição, o banho de metal 6 se eleva até a placa de coberturas 5a e forma um lingote em solidificação 17 com uma cabeça de lingote superior 18. A placa de cobertura 5a se desintegra, no máximo em contato direto com o banho de metal 6, devido à temperatura alta do banho de metal 6, e forma uma camada de cobertura contínua 16 de material refratário de fluxo livre que cobre e isola a superfície 6a do banho de metal e/ou da cabeça de lingote 18 (figura 4). Isso consiste em um material volumoso solto feito dos materiais refratários agregados e está localizado na camada de cinza de fundição 14.

[0061] A desintegração da placa de cobertura 5a é disparada, em primeiro lugar, pela combustão do material de aglutinação temporário e, em segundo lugar, pela expansão do agente de expansão. Vantajosamente, o material volumoso solto da camada de cobertura 15 consiste no ácido silícico biogênico, de preferência, na cinza de casca de arroz. Agora, a camada de cobertura 15 de uma maneira conhecida garante a blindagem da superfície de banho de metal 6a da atmosfera e garante um excelente isolamento térmico. A camada de cobertura 16 isola a cabeça de lingote 18 da atmosfera e, assim, garante um lento resfriamento da cabeça de lingote 18. No final do processo de fundição, o material volumoso solto é removido da maneira conhecida, por exemplo, por sucção.

[0062] Como já explicado, a placa de cobertura 5b de acordo com a invenção também pode ser usada para cobre a superfície de banho de metal 6a em um distribuidor de fundição 8 (figuras 5 e 6). Antes da fundição, o distribuidor de fundição 8 é vantajosamente coberto com várias placas de cobertura 5b (figura 5). Durante a fundição, o banho de metal 6 se eleva até a placa de coberturas 5b. A placa de coberturas 5b desintegra, no máximo em contato direto com o banho de metal 6, devido à temperatura alta do banho de metal 6, e forma uma camada de cobertura contínua 16 de material refratário de fluxo livre que cobre a superfície de banho de metal 6a (figura 6).

[0063] A vantagem da placa de cobertura 5a;b de acordo com a invenção é que a geração de poeira é reduzida significativamente. A colocação da placa de coberturas 5a;b sobre o molde de lingote 7 e/ou o distribuidor de fundição 8 é adicionalmente muito mais simples que a colocação de um material volumoso solto sobre a superfície de banho de metal. Além disso, isso pode ocorrer antes do preenchimento do metal fundido, que significa uma exposição de temperatura muito reduzida para o funcionário particular. Dentro do escopo da invenção, é evidentemente óbvio que a placa de cobertura 5a;b pode ser colocada diretamente no metal fundido.

[0064] Além disso, ao usar a placa de cobertura 5a como uma placa de retenção para a bolsa de cinza de fundição 12, uma etapa de processo adicional é eliminada. Isso se deve ao fato de que a remoção da placa de retenção e a aplicação subsequente da cinza de casca de arroz solta são omitidas.

[0065] Ademais, a placa inventiva 1 compreende excelentes propriedades de isolamento térmico, na forma de placa tanto em baixas temperaturas quanto também em altas temperaturas na forma de fluxo livre. Especialmente, como uma cobertura de cabeça de lingote na fundição de bloco crescente, isso garante uma qualidade satisfatória constante da cabeça de lingote. O isolamento térmico satisfatório é um resultado, em particular, das propriedades de isolamento térmico muito satisfatórias de ácido silícico biogênico e seu ponto de fusão muito alto de cerca de 1650 °C.

[0066] Além disso, a placa inventada 1 é livre de poluentes prejudiciais. Além disso, a cinza de casca de arroz pertence a um produto de reciclagem natural.

[0067] Por essa razão, a placa 1 de acordo com a invenção também pode ser usada vantajosamente para outras aplicações:

[0068] Por exemplo, a placa inventiva 1 pode ser usada como uma placa de proteção contra fogo, por exemplo, para preenchimento de cavidades. Em caso de incêndio, a placa 1 se desintegra e veda completamente a cavidade a fim de impedir a saída de gases quentes e tóxicos.

[0069] A mesma também permanece no escopo da invenção para uso como material agregado, um granulado de ácido silícico biogênico, em particular, de cinza de casca de arroz, em vez de ou além do ácido silícico biogênico puro. Os grãos granulados e/ou os grãos agregados nesse caso consistem em grãos aglomerados de ácido silícico biogênico que são aderidos por um agente de aglutinação definido. Porém, os grãos agregados 3 feitos de um ácido silícico biogênico puro, em particular, de cinza de casca de arroz, são preferenciais.

[0070] Além disso, a produção pode ser vantajosamente implementada em que o ácido silícico biogênico, em particular, a cinza de casca de arroz, pode ser granulado com água e/ou com pelo menos um agente de aglutinação antes de se misturar com os outros constituintes da placa, e o granulado macio e/ou dúctil, ainda não endurecido pode ser misturado com os constituintes restantes. De preferência, o agente de aglutinação pertence ao mesmo agente de aglutinação e/ou aos mesmos agentes de aglutinação que é/são usado(s) para a placa. Durante a compactação ou prensagem, os grãos granulados dúcteis são destruídos, de modo que a placa com os grãos agregados do ácido silícico biogênico seja formada. A vantagem dessa variante do método é que a geração de poeira é pouca.

Modalidade Exemplificativa:

[0071] Uma placa de acordo com a invenção foi produzida a partir de uma batelada que tem a seguinte composição, por meio de prensagem uniaxial:

[0072] A mistura acabada foi compactada com um peso de superfície de 0,5 N/mm2. A placa foi removida do molde e seca em uma bandeja a 110 °C por 12 h em um forno de secagem. A placa tinha as seguintes dimensões: 500 x 500 x 50 mm3

[0073] A desintegração da placa produzida foi testada como descrito acima a 800 °C de temperatura de forno.

Claims

1. Placa isolante de calor (1), em que a placa (1) compreende uma matriz de agente de aglutinação (2) de pelo menos um material de aglutinação endurecido e grãos agregados (3) com e/ou de ácido silícico biogênico, cujos grãos (3) são incorporados na matriz de agente de aglutinação (2), caracterizada pelo fato de que como material agregado adicional, a placa (1) compreende pelo menos um agente de expansão que se expande sob carga de temperatura, de modo que a placa (1) se desintegre formando um material volumoso solto de fluxo livre.

2. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a placa isolante de calor (1) é uma placa de cobertura (5a;b) para isolamento térmico de metal fundido em um vaso metalúrgico (6).

3. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a placa isolante de calor (1) é uma placa de cobertura (5a;b) para isolamento térmico de metal fundido em um vaso metalúrgico (6).

4. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a matriz de agente de aglutinação (2) consiste em pelo menos um material de aglutinação orgânico temporário endurecido ou compreende pelo menos um material de aglutinação orgânico temporário endurecido.

5. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a placa (1) é configurada de modo que o material de aglutinação temporário queime sob carga de temperatura.

6. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa (1) se desintegra a partir de uma temperatura de > 150 °C e < 800 °C.

7. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a placa (1) se desintegra a partir de uma temperatura > 200°C e < 400°C.

8. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizada pelo fato de que a temperatura de expansão do agente de expansão se situa na faixa da temperatura de ignição do material de aglutinação temporário.

9. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o agente de expansão pertence a um agente feito de material intumescente.

10. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que o material intumescente é grafite expandido ou perlita não expandida ou vermiculita não expandida ou argila não expandida ou resinas sintéticas ou compostos de melamina- ácido fosfórico.

11. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que as resinas sintéticas são ureia-formaldeído e/ou resinas melamina-formaldeído.

12. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer das reivindicações 4 a 11, caracterizada pelo fato de que o material de aglutinação temporário pertence a um polímero, que endurece devido à policondensação e queima sem resíduo.

13. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o polímero é um polissacarídeo.

14. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que o polímero queima sem resíduo em uma atmosfera de oxigênio.

15. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 14, caracterizada pelo fato de que como material de aglutinação temporário, a placa (1) compreende celulose, e/ou álcool polivinílico, e/ou sulfonato de lignina.

16. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a celulose compreendida no material de aglutinação temporário é metil celulose, e/ou o álcool polivinílico compreendida no material de aglutinação temporário é acetato de polivinila e/ou polivinil pirrolidona.

17. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o ácido silícico biogênico pertence a cinza de casca de arroz e/ou a terra diatomácea e/ou a rocha siliciosa e/ou taxa diagenéticos de radiolários solidificados formando pedra e/ou esponjas feitas de opala.

18. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que como material agregado, a placa (1) compreende exclusivamente ácido silícico biogênico e pelo menos um agente de expansão.

19. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o ácido silícico biogênico pertence exclusivamente à cinza de casca de arroz.

20. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o ácido silícico biogênico, compreende a seguinte distribuição de grão de acordo com DIN 66165-2 (04/1987) em relação à massa seca, em que os constituintes individuais adicionam até 100 % em peso:

21. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que o ácido silícico biogênico compreende a seguinte distribuição de grão de acordo com DIN 66165-2 (04/1987) em relação à massa seca, em que os constituintes individuais adicionam até 100 % em peso:

22. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma densidade aparente seca p0 de 0,3 a 1,5 g/cm3, de acordo com DIN EN 1094-4 (09/1995).

23. Placa isolante de calor (1), de acordo com reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma densidade aparente seca p0 de 0,5 a 1,3 g/cm3 de acordo com DIN EN 1094-4 (09/1995).

24. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma porosidade de 60 a 90 %, de acordo com DIN EN 1094-4 (09/1995).

25. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma porosidade de 70% a 80% de acordo com DIN EN 1094-4 (09/1995).

26. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma resistência à compressão a frio de 3,0 a 25,0 MPa de acordo com DIN EN 993-5 (12/1998).

27. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 26, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma resistência à compressão a frio de 5,0 a 20,0 MPa de acordo com DIN EN 993-5 (12/1998).

28. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma resistência à flexão a frio de 1,5 a 10,0 MPa, de acordo com DIN EN 993-6 (04/1995).

29. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 28, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende uma resistência à flexão a frio de 2,0 a 8,0 MPa, de acordo com DIN EN 993-6 (04/1995).

30. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende as seguintes condutividades térmicas (WLF) de acordo com DIN EN 993-15 (07/2005):

31. Placa isolante de calor (1), de acordo com a reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a placa (1) compreende as seguintes condutividades térmicas (WLF) de acordo com DIN EN 993-15 (07/2005):

32. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os grãos agregados que compreendem o ácido silícico biogênico são feitos de grãos aglomerados de ácido silícico biogênico que são aderidos por pelo menos um material de aglutinação endurecido.

33. Placa isolante de calor (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a matriz de agente de aglutinação (2) compreende pelo menos um material de aglutinação endurecido permanente ou consiste em pelo menos um material de aglutinação endurecido permanente.

34. Método para produzir uma placa isolante de calor (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelas seguintes etapas de método: a) Preparação de uma mistura que compreende os grãos agregados (3) com e/ou do ácido silícico biogênico, pelo menos um material de aglutinação, e o pelo menos um agente de expansão, b) Preenchimento da mistura em um molde, c) Compactação da mistura, d) Remoção da placa verde (1) do molde, e) Permissão do endurecimento da placa (1).

35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que como o pelo menos um material de aglutinação, pelo menos um material de aglutinação temporário é usado.

36. Método, de acordo com a reivindicação 34 ou 35, caracterizado pelo fato de que a misture compreende ainda um solvente para o(s) material(ais) de aglutinação.

37. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 36, caracterizado pelo fato de que a composição da mistura é ajustada de modo que a mistura, após 30 s sob vibração, tenha um assentamento de 200 a 500 mm, determinado em referência a DIN EN ISO 1927-4 (03/2013).

38. Método, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que a composição de mistura é ajustada de modo que a mistura, após 30 s sob vibração, tenha um assentamento de 250 a 350 mm, determinado em referência a DIN EN ISO 1927-4 (03/2013).

39. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 38, caracterizado pelo fato de que a mistura tem a seguinte composição em relação ao total de massa seca, em que os constituintes individuais adicionam até 100 % em peso:

40. Método, de acordo com a reivindicação 39, caracterizado pelo fato de que a mistura tem a seguinte composição em relação ao total de massa seca, em que os constituintes individuais adicionam até 100 % em peso:

41. Método, de acordo com qualquer uma ou mais das reivindicações 34 a 40, caracterizado pelo fato de que antes da mistura com os outros constituintes da mistura, os grãos agregados (3) do ácido silícico biogênico são aglomerados com água e/ou com pelo menos um agente de aglutinação para formar grãos granulados e os grãos granulados no estado dúctil são misturados com os outros constituintes da mistura.

42. Uso de uma placa (1), conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 33, caracterizado por ser para isolamento térmico de um metal fundido.

43. Uso de uma placa (1), de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que a placa é produzida pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 34 a 41.

44. Uso, de acordo com a reivindicação 42 ou 43, caracterizada pelo fato de que a placa (1) é usada para isolamento térmico de aço fundido.

45. Uso, de acordo com a reivindicação 44, caracterizada pelo fato de que a placa (1) é usada na produção de aço.

46. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 42 a 45, caracterizado pelo fato de que após a desintegração térmica da placa (1), o material volumoso solto é usado para isolamento térmico do metal fundido.

47. Uso, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que após a desintegração térmica da placa (1), o material volumoso solto é usado para isolamento térmico de aço fundido.

48. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 42 a 47, caracterizado pelo fato de que após a desintegração térmica da placa (1), o material volumoso solto é usado para isolamento de uma cabeça de lingote (15) de um lingote (14) que solidifica o metal fundido durante fundição de lingote com enxague.

49. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 42 a 48, caracterizado pelo fato de que a placa (1) é usada como placa de cobertura (5a) para cobertura de um banho de metal (6), localizado em um molde de lingote (7).

50. Uso, de acordo com a reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que a placa (1) é usada como placa de cobertura (5a) para cobertura de um banho de metal, localizado em um molde lingote (7).

51. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 42 a 47, caracterizado pelo fato de que a placa (1) é usada como placa de cobertura (5b) para cobertura de um banho de metal (6), localizado em um distribuidor de fundição (8).

52. Uso, de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo fato de que a placa (1) é usada como placa de cobertura (5a) para cobertura de um banho de metal, localizado em um distribuidor de fundição (8).

53. Uso, de acordo com qualquer uma das reivindicações 49 a 52, caracterizado pelo fato de que a placa de cobertura (5a, b) é usada para cobertura do banho de metal (6) no molde de lingote (7) ou no distribuidor de fundição (8) durante fundição de lingote com queda ou enxague.

54. Uso, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de que a placa de cobertura (5a, b) é usada para cobertura do banho de metal (6) em uma siderúrgica (9).