Materiais refratários

Materiais refratários são materiais que resistem a altas temperaturas e sãobasicamente utilizado nas "indústrias de queima" e em primeiro lugar naindústria do aço, que por si só representa dois terços das aplicações destesmateriais. Também utilizar materiais refratários nas fundições, na fabricaçãode metais não-ferrosos, cimento, vidro e cerâmica e, em menor medida, napetroquímica e indústrias químicas, na incineração de resíduos e a produçãode energia.

“Refratário" é derivado da palavra latina "refractarius", significa romper,resistir, ou recusar-se a subjugar. Quando aplicado a um material, significa"Que resiste a temperaturas elevadas“. Mas o que pode ser exatamenteconsiderado temperatura elevada durante um material refratário?

Vidro Pyrex, por exemplo, é um material que pode suportar temperaturassuperiores a 350 °C, mas não é, no entanto, considerado um materialrefratário.

Assim, pode-se ver que as temperaturas que o material deve "resistir" (isto é,reter as suas propriedades físicas e da sua integridade) deve ser encontradaacima de um certo limiar, para que possa ser classificado como materialrefratário.

"Materiais refratários são materiais e outros produtos de metais e ligas (semexcluir aqueles que contêm um componente de metal), cuja resistênciapiroscópica é equivalente a pelo menos 1500 ° C. "

DEFINIÇÃO

A resistência piroscópica de um material é a temperatura à qual umaamostra do produto submetido a um aumento gradual da temperatura sobcondições normais, amacia e cede sob o seu próprio peso

Esta definição fornece dois esclarecimentos importantes:

- A exclusão dos metais e ligas dos materiais utilizados como constituinteprincipal,

- Refratários são feitos, na maioria dos casos de misturas componentescristalizados e vítreos, pois suas temperaturas de solidifição e liquefaçãosão diferentes.

- Reduzir a perda de calor.

Quais as funções básicas de materiais refratários?

- Garantir a segurança física pessoal e instalações entre materiais quentes (oproduto fabricado) e o camada exterior do equipamento utilizado.

- Líquido: por exemplo, aço, ferro fundido, alumínio, vidro fundido,

- Sólido: por exemplo, cargas de carvão, minerais ou lingotes de metalalimentado em fornos (fornos de coque, fábricas de cimento, altos-fornos,fornos de reaquecimento ou recozimento).

- Gás: por exemplo, de ar quente de combustão, trocadores de calor,indústria petroquímica;

Classificação de produtos refratários

Por sua natureza química e mineralógica

- Refratários especiais : carbono, carbetos, nitretos, espinélios, zircônia, etc

- Refratários ácidos: do sistema de sílica-alumina;

- Refratários básicos: magnésio, dolomita, cromita;

Pelo seu peso e tamanho compacto

- Refratários densos;

- Refratários leves (portanto, materiais de isolamento térmico).

Apresentam uma porosidade total superior a 45% em volume

Por sua forma

- Refratário semi-rígido.

- Refratário com forma definida;

- Refratário sem forma definida;

- A transformação de um produto pulverulento constituído por partículasnão-coesivas em um material consolidado. A coesão do material refratáriotem lugar através de sinterização e reação química (com a ajuda de umorgânicos, minerais ou ligante hidráulico). Na prática, a formação é oresultado de processos muito variados: prensagem, extrusão a vácuo,moldagem por injeção, prensagem isostática, etc.

Por sua tecnologia de fabricação

- A fusão de matérias-primas, tornando a produção de blocos oueletrofundidos formas especiais possíveis;

Cromita Eletrofundida (Al2O3-Cr2O3)

Mulita eletrofundida (sistema alumina-silica)

Alumina β eletrofundida

Produtos eletrofundidos do sistema alumina-zirconia-silica (AZS)

Obtêm-se pela fusão das matérias-primas de bauxita e de argila, estesrefratários são compostos de cristais de mulita, corundum e uma fase vítrea,com uso limitado.

Eletrofundido do sistema de alumina-sílica

Eletrofundido β- alumina

Composto totalmente de cristais β alumina, este tipo de refratário tem umaexcelente resistência à corrosão por vapores alcalinos. É utilizado emsuperestruturas em fornos de fusão de vidros.

Eletrofundido do sistema de alumina-zircónia-silica (AZS)

Os produtos AZS são feitos de cristais de baddeleyite (ZrO2) e corundum(Al2O3) associado com uma fase vítrea, que é indispensável por restringir astensões internas geradas pelo polimorfismo de ZrO2. O ZrO2 confere aoproduto uma excelente resistência à corrosão. Pode-se distinguir dois tiposde AZS eletrofundido: produtos cujo teor de ZrO2 encontra-se entre 32 e36% e aqueles contendo 39 a 41% de ZrO2.

Eletrofundido Al2O3-Cr2O3

Uma vez que a agressividade do vidro refratário é maior do que o vidro sódio-cálcico, refratários de alumina-cromo foram desenvolvidos a partir dosrefratários AZS. Estes têm uma estrutura muito compacta composta de cristaisde espinélio e apresentam solução sólida.

CARACTERÍSTICA DE MATERIAIS ELETROFUNDIDOS

COMO FABRICAR UM MATERIAL REFRATÁRIO?

MATERIAL REFRATÁRIO

um ou mais agregados minerais

aditivos específicos

um sistema de ligante

(o que contribui para a fixação de

certas propriedades)

(induz as características

principais)

(fornecer ou reforçar as

características específicas)

(o que assegura a coesão do conjunto)

porosidade

MATERIAIS AGREGADOS

MATERIAIS ADITIVOS

MATERIAIS LIGANTES

- Refratários com alto teor de alumina (Al2O3 > 45%). A resistência à corrosãoe o aumento da refratariedade aumenta com o conteúdo de alumina. Suasaplicações incluem altos-fornos (mulita, coríndon), fábricas de cimento(bauxita), indústria química (mulita, coríndon), a incineração (minério), etc

Refratários sílica/alumina

- Refratários de sílica (SiO2> 93%): Características básicas são uma elevadaresistência aos choques térmicos em temperaturas superiores a 800 ° C euma fluência baixa. Estes são utilizados como telhados para fornos de fusãode vidro, fornos de coque.

- Refratários de argila (20% < Al2O3 < 45%). Estes são caracterizados poruma baixa expansão e condutividade térmica. As principais aplicações dizemrespeito à construção de fornos: fornos de anodo, fornos de coque, altos-fornos, forno de isolamento de vidro;

Características de refratários

sílica/alumina

Assim, um produto refratário, nãosó resistir "altas temperaturas",mas também:

- Corrosão química (por óxidos,metais fundidos líquidos, gases);

- Erosão mecânica quente;

- Choques térmicos;

- Tensões mecânicas.

São utilizados principalmente na indústria de alumínio para fabricação detanques eletrolíticos, como a soleiras de alto forno da indústria siderúrgica eligas ferrosas e indústria de fabricação de silício puro como revestimento defornos e eletrodos.

Refratários de carbono

Estes materiais são utilizados em conta as seguintes propriedades únicas eexcepcionais do carbono:

- Não funde. Ele vai diretamente do estado sólido para o estado gasoso porsublimação a uma temperatura de 3500 °C;

No entanto, os materiais de carbono são oxidáveis a partir de 450 °C. Esta é a suamaior limitação na medida em utilizá-los como. As matérias-primas utilizadasconsiste de agregados (antracita, natural e artificial grafite, coque) ligantes (breu,alcatrão ou resina), cujo papel é o de aglutinar o sólido partículas e, se necessário,os aditivos (de silício, carbeto de silício, alumina).

- Não é molhado pela maioria dos metais fundidos e escórias;

- Tem um baixo coeficiente de expansão e possui uma excelente resistênciaaos choques térmicos;

- Que apresenta uma faixa significativa de condutividade térmica;

- Tem uma excelente resistência química a maioria dos ácidos e bases.

Refratário carbono magnésia utilizado em conversores de alto forno

Refratário magnesita-crómio utilizado em desgaseificadores de aço sob vácuo