BRPI0816138B1 - Composição moldável, e, método para produzir um produto moldado - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO MOLDÁVEL, E, MÉTODO PARA PRODUZIR UM PRODUTO MOLDADO É descrita uma composição moldável de baixo teor de água que gera produtos moldados com um maior módulo de ruptura, uma maior resistência ao esmagamento a frio e menor porosidade. A composição emprega frações fechadas de partículas constituintes com populações especificadas e vazios especificados na distribuição de tamanho de partícula para produzir essas propriedades. A composição é adequada para aplicações refratárias.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção diz respeito a composições moldáveis com baixo teor de matriz, tais como composições refratárias para revestimento de paredes internas de vasos e fornos destinados a receber metal líquido, vidro e similares. Ela também diz respeito a corpos moldados produzidos a partir dessas composições e métodos.

Fundamentos da Invenção

[002] Inúmeros processos para produzir um revestimento nas paredes internas de um vaso metalúrgico são conhecidos. Assim, por exemplo, é de conhecimento, de acordo com a tecnologia anterior, um processo no qual uma mistura aquosa e pastosa capaz de consolidar, contendo partículas inorgânicas, opcionalmente fibras, e um ligante orgânico e/ou inorgânico, é aplicada por moldagem, socadura ou projeção com uma colher de pedreiro, tubo pneumático ou outro dispositivo que se projeta no interior de um vaso metalúrgico tal como um distribuidor de lingotamento. A mistura de partículas sinteriza em contato com o metal líquido, e isto garante a coesão do revestimento.

[003] De acordo com a tecnologia anterior, existe também um processo de acordo com o qual pelo menos duas camadas de diferentes composições são aplicadas no interior do vaso metalúrgico, cada qual sendo aplicada projetando-se uma mistura aquosa e pastosa capaz de consolidar do tipo supramencionado.

[004] A fluidez de tais misturas aquosas e pastosas, que acelera sua aplicação, é proporcional à quantidade de água de umectação presente. A água de umectação empregada para formar a(s) mistura(s) aquosa(s) tem que ser removida por secagem, e isto envolve um tempo de imobilização e um gasto de energia, nenhum dos quais pode ser ignorado.

[005] É também conhecido um processo de acordo com o qual um gabarito é colocado dentro de um vaso metalúrgico, um material consistindo em partículas refratárias e um ligante de cura a quente é projetado pneumaticamente entre o gabarito e as paredes internas do vaso, e aquecimento é então aplicado, enquanto o gabarito é deixado no lugar para fazer com que o ligante se consolide, e o gabarito é finalmente removido. O material moldado contém um composto inorgânico contendo água de cristalização. Água de cristalização é água em combinação química com um cristal, necessária para a manutenção de propriedades cristalinas, mas capaz de ser removida por calor suficiente.

[006] É também conhecido que corpos refratários podem ser feitos moldando-se concretos refratários tanto por moldagem por vibração de um concreto úmido quanto por moldagem sem vibração de um concreto com uma consistência autoescoável. Em ambas as abordagens, todos os materiais de concreto precisam ser misturados e molhados homogeneamente. Normalmente, a matriz e materiais grosseiros são batelados juntos. Então água é adicionada para dar fluidez e iniciar a reação que dá origem a um produto final de uma forma ideal. Para conseguir isto, uma grande porção do material é material de matriz de granulação fina. Este material tem uma alta área superficial, que serve para ataque em condições adversas, tal como na maioria das aplicações refratárias. Maiores proporções de água melhoram a fluidez da mistura, mas promovem a formação de poros no produto formado. Um alto teor de água de mistura no produto moldável significa tempos de secagem muito grandes e baixa resistência mecânica. Menores proporções de água inibem formação de poros, mas produzem peças que são propensas ao trincamento, esboroamento e lascamento. Em casos extremos, formulações usando pequenas proporções de água são incapazes de formar uma peça coerente.

[007] A fim de aumentar a resistência ao choque térmico, materiais fibrosos têm sido usados em materiais moldados por vibração e em materiais autoescoáveis. O uso de materiais fibrosos aumenta a necessidade de altos níveis de água de mistura e torna a moldagem mais difícil. Materiais muito grosseiros que são benéficos para resistência a escória por causa de sua alta densidade, só podem ser usados até um certo ponto, em virtude de a moldagem de concretos com um teor muito alto de materiais grosseiros ser muito difícil.

[008] Processos de infiltração são também usados para produzir objetos contendo particulados grosseiros misturados com particulados mais finos introduzidos na forma de uma lama. Por exemplo, um molde pode ser cheio com particulados grosseiros secos que podem ter um tamanho entre cerca de 1 e 60 mm para originar um corpo seco formado. O corpo seco formado é então infiltrado com uma lama consistindo em um ligante, água e materiais de carga finos com uma distribuição de tamanho de partícula entre 0,0001 e 3 mm. A infiltração de acordo com este método é um processo demorado. A dificuldade de produção de uma peça espessa por este método aumenta com a espessura da peça, a menos que um agregado maior seja usado.

[009] O objetivo da presente invenção é superar as desvantagens das composições conhecidas e gerar um produto no qual a quantidade de água de mistura é minimizada, as quantidades de material de matriz são minimizadas, a porosidade do corpo seco formado é minimizada, a densidade do corpo seco formado é aumentada e o produto com maiores valores de módulo de ruptura e resistência ao esmagamento a frio é gerado.

Sumário da Invenção

[0010] Observou-se que certas características composicionais, sozinhas ou em combinação, produzem materiais moldáveis que são capazes de ser formulados com baixas quantidades de água e que apresentam maior densidade e baixa porosidade, comparados com composições da tecnologia anterior. Estas propriedades podem ser conferidas a um corpo conformado na ausência de sinterização. Essas características incluem: 1) A fração de grão refratário mais grosseiro constitui 50% em peso ou mais da composição seca; esta fração é separada de uma fração de grão menor por um vazio com uma relação de diâmetro de partícula menor para diâmetro de partícula maior tal como pelo menos raiz quadrada de 2, ou pelo menos 2. Por exemplo, a fração de grão refratário mais grosseira pode ser composta de partículas com diâmetros maiores que 500, 800 ou 1.000 micrometros, e pode ser uma fração fechada com tamanho de partícula máximo, tais como 1.000, 2.000 ou 4.000 micrometros. 2) A composição contém pelo menos quatro frações de grão, das quais três frações de grão adjacentes, separadas por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos raiz quadrada de dois, ou por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos dois, tem as porcentagens em peso restantes (porcentagem em peso de partícula na fração com relação ao peso de todas as partículas na fração mais todas as partículas menores) que são, com relação às respectivas frações de tamanho de partícula imediatamente maiores e na ordem de tamanho de partícula decrescente, menores, maiores e menores em valor. Esta configuração (frações maiores, menores, maiores, menores) é projetada como uma composição "em porcentagem em peso restante alternada". 3) A composição tem pelo menos quatro frações de grão, das quais três frações de grão adjacentes, separadas por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos o quadrado de dois, ou por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos dois, têm porcentagens em peso restantes (porcentagem em peso de partícula com a fração com relação ao peso de todas as partículas na fração mais todas as partículas) que são, com relação às respectivas frações de tamanho de partícula imediatamente, maiores e na ordem de tamanho de partícula decrescente, menores, maiores e menores em valor. Esta configuração (frações menores, maiores, menores, maiores) é também designada como uma composição "em porcentagem em peso restante alternada). 4) A composição tem pelo menos duas, pelo menos três, frações de grãos, separadas por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos o quadrado de dois, ou uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos dois, completamente compostas de partículas com diâmetros menores que 100 micrometros. 5) A composição tem pelo menos quatro frações de grão, separadas por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos raiz quadrada de dois, ou uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos dois, na qual as porcentagens em peso restante são pelo menos 40%. 6) A composição tem pelo menos cinco frações de grão separadas por vazios com uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos o quadrado de dois, ou uma relação de diâmetro de partícula de pelo menos dois. 7) Pelo menos dois vazios contêm cada qual menos que 10 por cento em massa, ou menos que 5 por cento em massa da massa da composição seca.

[0011] Composições que incorporam uma ou mais dessas características foram produzidas nas quais, com porcentagens em peso de água de 6,0% em peso, 5,0% em peso, 4,0% em peso, 3,0% em peso, 2,5% em peso e 2,0% em peso, maior MOR (módulo de ruptura), maior densidade aparente, menor porosidade e maior CCS (resistência ao esmagamento a frio) são obtidos com relação à tecnologia anterior.

[0012] Com composições da presente invenção, valores MOR (medidos em MPa) de 6,89 MPa ou mais, 13,79 MPa ou mais, 20,68 MPa ou mais, ou 24,13 MPa ou mais medidos a 110°C, e 3,45 MPa ou mais, 6,89 MPa ou mais, 13,79 MPa ou mais, 20,68 MPa ou mais, ou 24,13 MPa ou mais, medidos a 816°C podem ser obtidos.

[0013] Com composições da presente invenção, valores de densidade aparente (medida em gramas por centímetro cúbico) de 3,04 g/cm3 ou mais, 3,12 g/cm3 ou mais, 3,20 g/cm3 ou mais, medida a 110°C, e 2,96 g/cm3 ou mais, 3,04 g/cm3 ou mais, 3,12 g/cm3 ou mais ou 3,20 g/cm3 ou mais medida a 816°C, podem ser obtidos por formulações compostas de 95% em peso de alumina ou mais.

[0014] Com composições da presente invenção, porosidades (medida com porcentagem em volume) de 15 ou menos, 10 ou menos, 5 ou menos ou 4 ou menos, ou 3 ou menos, medida a 110°C, e 18 ou menos, 15 ou menos, 10 ou menos, 5 ou menos, 4 ou menos, ou 3 ou menos, medida a 816°C, podem ser obtidos.

[0015] Com composições da presente invenção, valores CCS (medidos em MPa) de 20,68 MPa ou mais, 34,47 MPa ou mais, 55,16 MPa ou mais, 68,95 MPa ou mais e 82,74 MP) ou mais, medidos após a secagem a 110°C, e 20,68 MPa, 34,47 MPa ou mais, 55,16 MPa ou mais, 68,95 MPa ou mais e 82,74 MPa ou mais, medidos após a secagem a 816°C, podem ser obtidos.

Descrição Resumida dos Desenhos

[0016] A figura 1 é um gráfico de porcentagem em peso de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para composições da tecnologia anterior e da presente invenção.

[0017] A figura 2 é um gráfico de porcentagem em peso de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para uma composição da presente invenção.

[0018] A figura 3 é um gráfico de porcentagem em volume de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para uma composição da presente invenção.

[0019] A figura 4 é um gráfico de porcentagem em volume de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para uma composição da presente invenção.

[0020] A figura 5 é um gráfico de porcentagem em peso de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para uma composição da tecnologia anterior.

[0021] A figura 6 é um gráfico de porcentagem em peso de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para uma composição da tecnologia anterior.

[0022] A figura 7 é um gráfico de porcentagem em peso de frações de composição, traçadas em função do tamanho de partícula em uma escala logarítmica, para uma composição da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0023] Observou-se que a presença ou combinação de certas características composicionais dá origem a um produto refratário no qual a quantidade de água de mistura é minimizada, as quantidades de material de matriz são minimizadas, a porosidade do corpo seco formado é minimizada, a densidade do corpo seco formado é aumentada, e um produto com maior módulo de ruptura e resistência ao esmagamento é produzido. Estas propriedades podem ser conferidas a um corpo conformado na ausência de sinterização.

[0024] Os agregados grosseiros que podem ser usados na prática da presente invenção podem conter alumina moldada ou alumina sinterizada (alumina tabular), esferas de alumina completas, bauxita moldada, mulita fundida e sinterizada, magnésia fundida e sinterizada, espinélio de magnésia e alumínio moldado e sinterizado, zircônia moldada e sinterizada, bauxitas refratárias, cianita refratária, andalusita refratária, silimanita refratária, carboneto de silício e suas combinações.

[0025] Os agregados grosseiros que podem ser usados na prática da presente invenção podem ter qualquer forma. Eles podem ser esféricos, em forma de blocos, retangulares ou mesmo fibrosos. Além do mais, eles podem ser usados sozinhos ou em combinação.

[0026] O ligante usado na matriz pode conter cimento de aluminato de cálcio, cimento ligado alfa, cimento Portland, monofosfato de alumínio (MAP), argilas, alumina reativa (tal como AA 101), alumina hidratável e suas combinações. Em certas modalidades, o material da matriz de acordo com a presente invenção não contém cimento.

[0027] Outras matérias-primas usadas na matriz podem incluir aluminas reativas, alumina calcinada, alumina tabular, alumina moldada, mulita, carbono (grafite ou negro-de-fumo), carboneto de silício, dióxido de zircônio, óxido de magnésio, silicatos de alumínio (tais como cianita, andalusita ou silimanita), microssílica, bauxita, óxido de cromo e suas combinações. A porção da formulação com diâmetros na faixa de 0,01 a 10 micrometros, também conhecida como finos, pode conter aluminas reativas e fumos de sílica.

[0028] A matriz pode também conter agentes dispersantes, plastificantes, agentes antiespumantes ou espumantes e componentes de desaeração. Esses agentes são bem conhecidos na tecnologia.

[0029] O método da invenção produz misturas moldáveis com um mínimo volume de grãos finos. Em geral, a quantidade de grãos necessária para criar um composto moldável depende do tamanho do grão de maior tamanho. Misturas com um tamanho de grão superior de 6700 micrometros (3 mesh) tipicamente precisam de um mínimo de 33 por cento em volume - grãos de 149 micrometros (100 mesh) para formar uma mistura moldável funcional. Misturas moldáveis utilizadas com 30 por cento em volume ou menos de grãos 149 micrometros (100 mesh) ou de 24 por cento em volume inclusive até 18 por cento em volume inclusive de grãos de 149 micrometros (100 mesh), podem ser produzidos de acordo com a presente invenção.

[0030] Misturas moldáveis com um tamanho de grão superior de 6700 micrometros (3 mesh) tipicamente exigem um mínimo de 48 por cento em volume de grãos 1190 micrometros (16 mesh) para formar uma mistura moldável funcional. Misturas moldáveis que podem ser usadas com 47% em peso ou menos de grãos 1190 micrometros (16 mesh), 45 por cento em volume ou menos de grãos 1190 micrometros (16 mesh), ou 43 por cento em volume ou menos de grãos 1190 micrometros (16 mesh) podem ser produzidas de acordo com a presente invenção.

[0031] Misturas moldáveis com um tamanho de grão superior de 6700 micrometros (3 mesh) tipicamente precisam de um mínimo de 58 por cento em volume de grãos de 3400 micrometros (6 mesh) para formar uma mistura moldável funcional. Misturas moldáveis com 55 por cento em volume de grãos 3400 micrometros (6 mesh), 47 por cento em volume ou menos de grãos 3400 micrometros (6 mesh), 42 por cento em volume ou menos de grãos de 3400 micrometros (6 mesh), ou 36 por cento em volume ou menos de grãos de 3400 micrometros (6 mesh) podem ser produzidos de acordo com a presente invenção. Independente do tamanho de grão superior, um volume mínimo do agregado fino é necessário para misturas moldáveis da tecnologia anterior. Esses volumes mínimos são similares aos valores dados para misturas com um tamanho de grão superior de 6700 micrometros (3 mesh). Valores de mesh são expressos aqui como valores Tyles.

[0032] Adicionalmente, os valores de porcentagem volumétrica máximos para grãos de 3400 micrometros (6 mesh), grãos de 1410 micrometros (14 mesh), grãos de 1190 micrometros (16 mesh), grãos de 640 micrometros (28 mesh) e grãos de 149 micrometros (100 mesh) apresentados para misturas moldáveis com um tamanho de partícula superior de 6700 micrometros (3 mesh) podem também ser usados para produzir misturas moldáveis de acordo com a invenção com um tamanho de grão superior ou agregado maior que 3 mesh. Por exemplo, agregados de 9525 micrometros (3/8"), agregados de 12700 x 6300 micrometros (1/2" x 1/4"), agregados de 12700 micrometros (1/2"), agregados de 19100 micrometros (3/4") e agregados de 25400 micrometros (1"), misturas desses agregados e agregados com um tamanho de grão superior na faixa de - 6700 micrometros (3 mesh) inclusive e 304800 micrometros (12") podem ser usados para produzir composições moldáveis de acordo com esta invenção.

[0033] O método da invenção produz corpos moldados com densidades previamente não alcançadas para as composições usadas. Objetos moldados a base de alumina da tecnologia anterior podem ter densidades até 3,24 g/cm3 no estado verde se eles incorporarem óxido de cromo. Materiais no estado verde contêm água livre; esta água é removida pelo aquecimento a 110oC. Objetos moldados a base de alumina com densidades no estado verde de 3,27 g/cm3 ou mais, ou 3,36 g/cm3 ou mais, podem ser produzidos de acordo com a presente invenção.

[0034] Objetos moldados a base de alumina da tecnologia pode ter densidades de até 3,19 g/cm3 depois da secagem a 110oC se eles incorporarem óxido de cromo, ou 3,14 g/cm3 no estado verde se eles incorporarem apenas alumina. Objetos moldáveis a base de alumina com densidades depois da secagem a 110oC de 3,20 g/cm ou mais, 3,24 g/cm3 ou mais, ou 3,32 g/cm3 ou mais podem ser produzidos de acordo com a presente invenção.

[0035] O método da presente invenção produz corpos moldados com densidades, com relação às densidades teóricas, previamente inatingíveis. A densidade teórica refere-se à mais alta densidade obtenível para uma substância (isto é, uma amostra sólida sem vazios, diferente de um pó empacotado com vazios entre partículas). Alumina tem uma densidade teórica de 3,987 g/cm3. A tecnologia anterior pode produzir materiais com (3,140/3,987) x 100% ou 78,8% da densidade teórica, ou (3,190/3,987) x 100% ou 80,0% da densidade teórica. Materiais produzidos de acordo com a presente invenção podem ter (3,204/3,987) x 100% ou 80,4% da densidade teórica ou mais, ou densidades que são maiores ou iguais a 83,3% da densidade teórica.

[0036] O método da invenção permite a produção de material moldável com uma baixa quantidade de líquido. Materiais moldáveis da tecnologia anterior tipicamente contêm pelo menos 3,7% em peso de líquido. Material moldável pode ser produzido de acordo com a presente invenção com 3,3% em peso de líquido ou menos, 3,0% em peso de líquido ou menos, 2,0% em peso de líquido ou menos ou 1,7% em peso de líquido ou menos. Materiais moldáveis da tecnologia anterior tipicamente contêm pelo menos 10,9 por cento em volume de líquido. Material moldável pode ser produzido de acordo com a presente invenção com 9,1 por cento em volume de líquido ou menos, ou 7,8 por cento em volume de líquido ou menos. Essas porcentagens são expressas com relação a um peso ou volume total do agregado, matriz, finos e água.

[0037] O método da invenção permite a produção de corpos moldados com baixa porosidade. Corpos moldados produzidos pelas técnicas de moldagem anteriores têm depois do aquecimento a 816°C níveis de porosidade não menos que 13%. Corpos moldados podem ser produzidos de acordo com a presente invenção com níveis de porosidade menores que 13%, menores que 12%, menores que 11%, menores que 10%, menores que 9%, menores que 8%, menores que 7%, menores que 6%, menores que 5%, menores que 4%, ou menores que 3%.

[0038] Em um processo de acordo com a invenção, formas moldadas, estruturas moldadas e produtos moldados, tais como estruturas colunares, podem ser construídos com as composições moldáveis da invenção. O método compreende as etapas de (a) prover um molde com uma cavidade que corresponde ao tamanho e forma da estrutura ou produto moldado, (b) encher a cavidade com a composição moldável da invenção, (c) opcionalmente submeter a composição moldável da invenção a compactação e/ou vibração, (d) curar a composição moldável para dar origem à forma moldada, estrutura moldada ou produto moldado, e (e) separar o molde da forma moldada, estrutura moldada ou produto moldado. As composições da presente invenção podem também ser usadas em um procedimento de formação por compressão, no qual a composição molhada é colocada em um molde e submetida a prensagem mecânica ou hidráulica ou a outros processos de compressão para formar uma peça ou produto moldado da forma desejada.

[0039] As composições moldáveis da invenção podem ser aquecidas para obter boas resistências na forma verde para desmoldagem. O aquecimento a 110°C pode ser usado para reagir a alumina reativa. Alternantemente, ou adicionalmente, um cimento pode ser usado no material de granulação fina para prover resistência na forma verde.

[0040] Os exemplos apresentados na tabela I foram moldados usando alumina tabular dimensionada como indicado e cimento Secar 71 como um ligante. Secar 71 é um ligante hidráulico com um teor de alumina de aproximadamente 70%. ULM2 é uma composição da presente invenção com quatro picos na distribuição de tamanho de partícula; dois dos picos correspondem a partículas com diâmetros de 250 micrometros ou menos. ULM3 e ULM3B são duas composições da presente invenção com três picos na distribuição de diâmetro de partícula correspondentes a partículas com diâmetros de 1.000 micrometros ou menos. PA1 e PA2 são composições da tecnologia anterior. ULM1 é uma composição da presente invenção que foi derivada da composição PA2 pela alteração da distribuição de partículas da faixa sub 100 micrometros (ou - 60 mesh), e pela introdução de vazios nessa faixa.

[0041] Os valores de "carregamento" nas tabelas I e II representam porcentagens em peso, definidas como as porcentagens em peso de partículas em uma dada fração com relação ao peso de todas as partículas na fração mais todas partículas menores. Por exemplo, a fração contendo as partículas maiores em ULM2 contém 53% em peso de alumina e sílica na composição. A fração contendo as segundas partículas maiores contém 50% em peso das demais partículas. A fração contendo as terceiras partículas maiores, que são também partículas menores, contém 100% em peso das demais partículas.

[0042] As composições ULM1 ULM3 e ULM3B contêm quatro ou mais frações com uma configuração em peso restante alternante. PA1 e PA2 não têm uma configuração como estacionamento ULM2 também não tem uma configuração em peso restante alternante de quatro frações, mas tem dois picos correspondentes aos diâmetros de partículas de 250 micrometros ou menos.

[0043] As composições PA1 e PA2 necessitaram as quantidades de água mostradas (6,34% em peso e 5,25% em peso, respectivamente) para produzir um produto moldado.

[0044] A3000FL é uma alumina reativa bimodal supermoída com um d50 de aproximadamente 2,5 - 3 micrometros e uma área superficial específica medida por método BET (Brunauer-Emmett-Teller) tipicamente de 1,3 - 2 metros quadrados por grama. A152SG é uma alumina supermoída com uma distribuição de tamanho de partícula monomodal com um tamanho de partícula médio de 1,2 micrometros. RG40000 é uma alumina reativa monomodal com um d50 de 0,5 - 0,8 micrometros. Dispex N100 é um dispersante de poliacrilato de sódio.

[0045] As composições de matriz ultra baixa da presente invenção ULM1, ULM2, ULM3 e ULM3B apresentam aumentos em MOR, densidade aparente e CCS, e menor porosidade, quando comparadas com composições da tecnologia anterior PA1 e PA2. Os componentes e propriedades dessas composições estão apresentados na tabela I. Tabela I: Comparação de Componentes e Propriedades Físicas

[0046] As composições da presente invenção ULM-FG, ULM-PG e ULM- 671 podem produzir formas moldadas com menores porcentagens de água, quando comparadas com a composição PA2 da tecnologia anterior. As composições estão apresentadas na tabela II; uma comparação de propriedades de formas moldadas produzidas com a adição de várias proporções de água está apresentada na tabela III. Tabela II: Comparação de composições.

[0047] Todas as amostras foram submetidas a 30 segundos de mistura a seco, 4,5 minutos de mistura molhada, 4 minutos de alta vibração e um minuto de baixa vibração. Os valores KBD são densidades aparentes medidas em gramas por centímetro cúbico. Os valores KPOR são valores de porosidade medidos como porcentagem em volume. Tanto os valores KBM quanto os valores KPOR são valores a 816°C. A designação DNB é dada às composições que não se ligam. A designação DNC é dada às composições que não se consolidam.

[0048] Em certas composições, tais como composições de matriz ultra baixa da presente invenção em que altas proporções de água são adicionadas com propósitos de comparação, segregação de frações de partículas foram observadas. Os valores da tabela designados como "cheio" são medições feitas de peças que representam uma seção transversal de cima em baixo completa de uma amostra. Os valores da tabela designados como "base" são medições de uma porção de uma amostra mais próxima da fonte de vibração. As porcentagens de água na tabela III são porcentagens em peso. Tabela III: Propriedades de Peças Moldadas de Composições da Tecnologia Anterior e da Presente Invenção

[0049] A figura 1 contém uma comparação de uma distribuição de tamanho de partícula 12 de acordo com a tecnologia anterior com uma distribuição de tamanho de partícula 14 de acordo com a presente invenção. A distribuição de tamanho de partícula 14 corresponde à composição ULM2 na tabela I. Nesta figura, as porcentagens em peso para partículas na composição seca estão colocadas em gráfico em função dos tamanhos de partículas (expressos em micrometros em uma escala logarítmica).

[0050] O critério SR 92 CF é um material de partículas muito finas que pode ser usado para produzir corpos moldados de acordo com a tecnologia anterior. Ele contém um ligante de alumina ativada fino. Sua distribuição de tamanho de partícula expresso em mesh e sua composição química estão comparadas nas tabelas IV e V com as do material de partículas finas, que apresenta um vazio de tamanho de partículas de acordo com a presente invenção. Tabela IV: Comparação de Frações de Tamanhos de Partículas da Invenção com a Tecnologia anterior Tabela V: Comparação de Frações de Tamanho de Partículas da Invenção com a Tecnologia Anterior

[0051] A figura 2 representa uma distribuição de tamanho de partícula de acordo com a presente invenção na qual seis frações têm uma configuração de porcentagem em peso restante alternante, que alterna entre 33% e 48% até que a fração final seja atingida. Embora as porcentagens em peso das frações diminuam com a redução do tamanho de partícula até que a última fração seja atingida, as seis maiores frações apresentam uma configuração de porcentagem em peso restante alternante. A primeira fração 21 contém 33% em peso das partículas, 67% em peso das partículas continuam. A segunda fração 22 contém (67 * 0,48) ou 33,2% em peso das partículas. As duas primeiras frações assim contêm 65,2% em peso, 34,8% em peso permanecem. A terceira fração 23 contém (34,8 * 0,33) ou 11,5% em peso das partículas. as primeiras três frações assim contêm 76,7% em peso; 23,3% em peso permanecem. A quarta fração 24 contém (23,3 * 0,48) ou 11,2% em peso das partículas. As primeiras quatro frações assim contêm 87,9% em peso; 12,1% em peso permanecem. A quinta fração 25 contém (12,1 * 0,33) ou 4,0% em peso das partículas. As primeiras cinco frações assim contêm 91,9% em peso; 8,1% em peso permanecem. A sexta fração 26 contém (8,1 * 0,48) ou 3,9% em peso. As primeiras seis frações assim contêm 95,8% em peso, 4,2% em peso permanecem. A sétima fração 27 é a única fração que permanece, e assim ela contém 4,2% em peso das partículas, ou 100% em peso das partículas restantes.

[0052] A figura 3 representa uma distribuição de tamanho de partícula para ULM3, uma composição da presente invenção. Nesta figura, as porcentagens em volume para partículas com a composição seca estão colocadas em gráfico em função do tamanho de partícula expressos em micrometros em uma escala logarítmica. A primeira fração 31, segunda fração 32, terceira fração 33, quarta fração 34, quinta fração 35 e sexta fração 36 estão mostradas. A primeira fração 31 tem uma porcentagem em volume restante de 48%. A porcentagem em volume restante é 32% para a segunda fração, 32,42% para a terceira fração, 33,48% para a quarta fração 34, e 44% para a quinta fração 35. A porcentagem em volume restante é a porcentagem do volume de partículas na faixa indicada com relação à soma do volume das partículas em todas as faixas em que as partículas têm os diâmetros menores ou iguais à faixa indicada. A sexta fração 36, a fração contendo as menores partículas, tem uma porcentagem em volume restante de 100%.

[0053] A figura 4 representa a distribuição de tamanho de partícula para ULM3B, uma composição da presente invenção. Nesta figura, as porcentagens em volume para as partículas na composição seca estão colocadas em gráfico em função dos tamanhos de partículas, expressos em micrometros, em uma escala logarítmica. A primeira fração 41, segunda fração 42, terceira fração 43, quarta fração 44, quinta fração 45 e sexta fração 46 estão mostradas. A primeira fração 41 tem uma porcentagem em volume restante de 48%. A porcentagem em volume restante é 30% para a segunda fração 42, 41% para a terceira fração 43, 41% para a quarta fração 44, e 49% para quinta fração 45. A porcentagem em volume restante é a porcentagem do volume de partículas na faixa indicada com relação à soma do volume de partículas em todas as faixas em que as partículas têm os diâmetros menores ou iguais aos da faixa indicada. A sexta fração 46, a fração contendo as menores partículas, tem uma porcentagem em volume restante de 100%.

[0054] A figura 5 tem um gráfico de porcentagem em passa de frações de partícula com relação ao diâmetro de partículas em micrometros de PA1, uma composição da tecnologia anterior. O gráfico representa a primeira fração 51, segunda fração 52 e terceira fração 53. A terceira fração 53 contém todo o material na composição com um diâmetro de 100 micrometros ou menos, e apresenta um único pico. A primeira fração 51 contém 45 por cento do peso restante, a segunda fração 52 contém 46 por cento do peso restante e a terceira fração 53 contém 100 por cento do peso restante.

[0055] A figura 6 contém um gráfico de porcentagem em massa de frações de partículas com relação ao diâmetro de partícula em micrometros de PA2, uma composição da tecnologia anterior. O gráfico representa a primeira fração 61, segunda fração 62, terceira fração 63 e quarta fração 64. A quarta fração 64 contém todo o material na composição com um diâmetro de 100 micrometros ou menos, e apresenta um único pico. A primeira fração 61 contém 40 por cento do peso restante, a segunda fração 62 contém 33 por cento do peso restante, a terceira fração 63 contém 38 por cento do peso restante, e a quarta fração 64 contém 100 por cento do peso restante.

[0056] A figura 7 contém um gráfico de porcentagem em massa de frações de partícula com relação ao diâmetro de partícula em micrometros de ULM1, uma composição da presente invenção. O gráfico representa a primeira fração 72, a segunda fração 72, a terceira fração 73, a quarta fração 74, a quinta fração 75 e a sexta fração 76. As frações 71, 72 e 73 contêm o mesmo percentual em peso das frações análogas em PA2. Entretanto, uma porção sub 1.000 micrométrica da distribuição de partículas PA2 apresenta um único pico, ao passo que a porção sub 1.000 micrométrica de ULM1 apresenta três frações, a saber as frações 74, 75 e 76.

Claims (14)

1. Composição moldável compreendendo material refratário, caracterizada pelo fato de que compreende: - uma primeira fração de grãos consistindo de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros, a primeira fração sendo numerada em ordem decrescente de tamanho de partícula; - uma segunda fração de grãos consistindo de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros, a segunda fração sendo numerada em ordem decrescente de tamanho de partícula; e, - uma pluralidade de frações de grãos adjacentes separadas por pelo menos um vazio, no qual a razão do diâmetro da partícula maior com o diâmetro da partícula menor é maior do que a raiz quadrada de dois, a pluralidade de frações de grãos consistindo de partículas com diâmetros maiores do que 100 micrometros, a pluralidade de frações de grãos adjacentes compreendendo uma fração de grãos mais grosseira.

2. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição consiste de mais de quatro por cento em peso de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros.

3. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição consiste de mais de treze por cento em peso de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros.

4. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente fumos de sílica.

5. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fração de grãos mais grosseira compreende pelo menos 50% em peso da composição seca.

6. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um vazio contém menos do que 10% em massa da composição seca.

7. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos um vazio contém menos do que 5% em massa da composição seca.

8. Composição moldável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma terceira fração de grãos consistindo de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros, a terceira fração sendo numerada em ordem decrescente de tamanho de partícula.

9. Composição moldável de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma quarta fração de grãos consistindo de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros, a quarta fração sendo numerada em ordem decrescente de tamanho de partícula.

10. Composição moldável de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma quinta fração de grãos consistindo de partículas com diâmetros menores do que 100 micrometros, a quinta fração sendo numerada em ordem decrescente de tamanho de partícula.

11. Composição moldável de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a primeira fração de grãos, a segunda fração de grãos, a terceira fração de grãos e a quarta fração de grãos compreendem um material selecionado do grupo consistindo de alumina e um ligante hidráulico compreendendo alumina.

12. Composição moldável de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que compreende pelo menos 95% em peso de alumina.

13. Composição moldável de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a fração de grãos mais grosseira compreende de, e incluindo, 40% em peso a, e incluindo, 53% em peso da composição seca.

14. Método para produzir um produto moldado utilizando uma composição moldável como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende (a) prover um molde com uma cavidade que corresponde ao tamanho e forma do produto, (b) encher a cavidade com a composição moldável, (c) opcionalmente submeter a composição moldável da invenção a compactação e/ou um ou mais de um processo de compressão e vibração, (d) curar a composição moldável para formar o produto moldado, e (e) separar o molde do produto moldado.