Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Materiales Refractarios

No description
by

Gabriel Avila

on 18 April 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Materiales Refractarios

REFRACTARIOS NEUTROS
3. Carbono y Grafito

La temperatura de disociación del carbono es superior a 3.700º C, por ello, este material se uso como refractario, en estado amorfo o cristalino, o sea como carbono o grafito.

Son resistentes a las escorias y poco mojados por los metales fundidos.

Su aplicación más importante es en el crisol de los Altos Hornos. Refractarios según su materia prima Son materiales, que en condiciones de servicio resisten elevadas temperaturas, erosión, abrasión, impacto, ataque químico, acción de gases corrosivos y otras experiencias no menos recias.

Se usan para el recubrimiento de hornos, hogares conductos chimeneas, etc. son materias cerámicas fabricadas con óxidos de elevado punto de fusión (SiO 2, Al2O3, Mg, y Cr2O3). No obstante, el carbón es actualmente un refractario importante. Convertidor LD

El revestimiento de seguridad (para contrarrestar eventuales perforaciones), está formado por ladrillos de magnesita cocida.

El revestimiento de trabajo debe ser cuidadosamente balanceado, a efectos de obtener un desgaste homogéneo del mismo.

De esta manera varía la calidad o el espesor de los materiales refractarios utilizados, en función de las solicitaciones en cada una de las regiones del LD Uso de los materiales refractarios en los distintos hornos Alto Horno

En la parte inferior de la cuba, vientre y etalaje las solicitaciones principales son: 

- Abrasión y corrosión por parte de la escoria y arrabio líquido.

- Corrosión por álcalis (Na 2O y K2O)

- Erosión por los gases.

El ataque del álcalis es uno de los efectos más perjudiciales, pues ataca al refractario formando compuestos diversos, en general de baja Refratariedad Uso de los materiales refractarios en los distintos hornos Alto Horno

Perfil del alto horno

En la zona del tragante, la principal solicitación es la abrasión mecánica.

La silimanita es lo más conveniente para ello. En el tragante y la parte superior de la cuba, se produce la siguiente reacción (a temperaturas de 500º C): 2CO CO 2 + C

El carbono se deposita en los poros del ladrillo, se va acumulando y provoca tensiones que agrietan el mismo. Uso de los materiales refractarios en los distintos hornos Secado
Se debe eliminar el agua no combinada (intersticial). Una forma es mediante secado al aire, lo cual requiere fundamentalmente un espacio

Cocción
Se tratan las materias primas pre calcinadas, a los efectos de lograr que se produzcan ciertas reacciones químicas y que se formen los compuestos necesarios para el consolidamiento de las partículas y el posterior uso de la pieza. Fabricación de materiales refractarios Moldeado
Extrusión: Permite una mayor densificación del producto fina l. Se hace pasar la pasta a través de una sección determinada y luego se corta. Se expulsa generalmente a través de un tornillo sin fin.

Moldeado a mano: Se utiliza este procedimiento si la pieza es muy grande (más de 100 mm. De lado), o si la pieza es muy complicada. Fabricación de materiales refractarios Moldeado
Mecánicas: Realiza el movimiento de prensado desde arriba con un sistema a biela.
Hidráulica: Realiza el movimiento de prensado mediante la. presión de agua o aceite.
Fricción: El pistón está vinculado a un tornillo sin fin, que en su otro extremo tiene una rueda horizontal, la cual se puede vincular a una o dos ruedas que giran solidarias a un eje normal al sentido de prensado. Con ello se logran los movimientos de ascenso y descenso del pistón. Fabricación de materiales refractarios Materia Prima: Una vez recibida se le efectúa todos los ensayos de rigor a los efectos de verificar su calidad. Luego se la almacena en lugar adecuado, cubierto o no, según las características de la misma.

Trituración y molienda: En esta etapa no solo se busca la reducción del tamaño de los granos de las materias primas, sino obtener un con junto de partículas que posean la distribución granulométrica necesaria para su posterior tratamiento.

Clasificación: Una vez efectuada la reducción del tamaño de la partícula, se procede a separarlas en función de los distintos diámetros obtenidos. Esta operación se realiza haciendo pasar el material a través de zarandas o tamices

Mezcla y homogenización: Posteriormente se procede al dosaje de los componentes, que después de su oportuno mezclado, formaran al pastón destinado al prensado. La dosificación se realiza según peso o volumen

Preparación del pastón: Después del dosaje, los componentes son mezclados y se le agrega el agua necesaria para efectuar el prensado. Fabricación de materiales refractarios Solicitaciones químicas

Utilización:

Permeabilidad al gas: Determina la particularidad de un cuerpo sólido poroso al paso de gas en un sentido, por efecto de una pendiente de presión.

Resistencia a escorias: Determina la particularidad de un cuerpo sólido poroso al paso de gas en un sentido, por efecto de una pendiente de presión. Propiedades químicas y físicas de los materiales Refractarios Solicitación térmica y mecánica

Utilización:

Refratariedad bajo carga en caliente: Es importante determinar la presencia de compuestos de bajo punto de fusión, que al formar líquido actúa como actúa como lubricante entre las partículas inertes más refractarias. El material se deforma por peso y temperatura.

Resistencia a la flexión en caliente: Para determinar su resistencia a la flexión se utilizan barras refractarias de prueba colocadas en el horno de calentamiento eléctrico. Propiedades químicas y físicas de los materiales Refractarios Solicitación mecánica

Utilización:

Resistencia a la compresión en frio: Se mide a través de un ensayo de compresión. Se utiliza para asegurar que el ladrillo no romperá en hornos, donde el mismo está sometido a grandes presiones.

Resistencia a la flexión: El ensayo consiste en someter a una probeta apoyada sobre dos filos, a una carga concentrada central. Así se determina la resistencia a la flexión y el módulo de deformación

Resistencia al desgaste: Existe en los hornos un ataque abrasivo producido por el material que se desliza dentro del mismo y por el efecto de choque de los gases, que en su paso rápido llevan finas partículas sólidas. Propiedades químicas y físicas de los materiales Refractarios Carga Térmica

Resistencia a los cambios de temperatura (spalling): . Las oscilaciones de temperatura pueden reducir notablemente la resistencia de la textura del ladrillo, produciéndose el desmoronamiento o desprendimiento de capas, , se ensaya calentando y enfriando una probeta y se verifica como se produce la desintegración y cuantos ciclos térmicos soporta.

Conductividad térmica: Para medirla se utiliza un equipo que comprende un plato caliente, sobre el que se coloca el ladrillo sobre su cara más grande, con un islamiento alrededor a fin de asegurar un flujo de calor paralelo a través del ladrillo. En la parte superior se encuentra otro disco frío. Propiedades químicas y físicas de los materiales Refractarios Entre las cargas de servicio en hornos industriales y los servicios de utilización de los ladrillos refractarios:
Carga Térmica
Utilización:
Refractariedad: . Se trata de determinar la temperatura a la que el material se desmorona y aparece líquido o pastoso.

Dilatación térmica: Todos los cuerpos experimentan una modificación reversible del volumen por influencia de la temperatura.

Variación lineal permanente: : Después del calentamiento a alta temperatura y enfriamiento final, quedan frecuentemente modificaciones de longitud, denominándose como dilataciones o contracciones Propiedades químicas y físicas de los materiales Refractarios REFRACTARIOS BÁSICOS
2. Magnesita:

Es el producto refractario cuyo constituyente principal es el óxido de magnesio (forma cristalina denominada PERICLASA).

La materia prima de predominante importancia es el carbonato de magnesio (MgCO3). Durante este procedimiento ocurre primero la perdida de CO2, formándose la magnesita cáustica a los 1.000º C con características análogas a la cal viva.

Cerca del 1.400º C comienzan a formarse los primeros cristales de Periclasa, aumentan de volumen con el aumento de la temperatura.

Cuando los cristales han alcanzado los 20 a 25 micrones se dice que la magnesita esta calcinada a muerte, y apta para ser utilizada.

Se aplican en las bodegas y paredes de los Hornos Siemens Martín, paredes y soleras de los hornos eléctricos y en los revestimientos de trabajo de los convertidores LD y OBM. Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS BÁSICOS
1. Dolomita

Este mineral es un carbonato doble de calcio y magnesio, que calcinado, contiene 58% de CaO y 42% de MgO.

Tiene un elevado punto de fusión, 2.300º C (al estado puro) y prácticamente se encuentran valores siempre superiores a 2.000º C.

Tiene alta resistencia a las escorias básicas y excelente resistencia al choque térmico.

Como desventaja tiene una alta sensibilidad a la hidratación después de su calcinación.

También se agrega alquitrán para proteger la dolomita contra la hidratación. Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS NEUTROS
2. CROMITA:

Se presenta como Cr 2O3FeO y contiene un porcentaje de Cr 2O3 del orden del 50%.

Estos refractarios tienen una temperatura de ablandamiento del orden de los 2.100º C, son de características neutras, pero tienen una tendencia básica para ciertas aplicaciones.

Mezclando estos refractarios con magnesita se obtienen los tipos:

“Cromo-magnesita” y “magnesita -cromo”, muy buenos para resistir temperaturas más elevadas y capas a alta temperatura. Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS NEUTROS
1. Carburo de Silicio

Se obtienen por electrofusión de carbono y silicio y por sus características, se pueden considerar neutros.

Este material es muy bueno como refractario y como abrasivo. Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS ACIDOS
2. Silico – Aluminosos

El punto de fusión de estos materiales oscila entre los 1.600º C y 1.785º C aproximadamente, aumentando en relación directa con el contenido de alúmina.

También se elaboran con alúmina pura.

Entre las materias primas que aportan Al 2O3 tenemos:
ANDALUCITA, SILIMANITA, CIANITA, GIBSITA, BAUXITA, DIASPORO, CORINDON, ETC.

Cuando el porcentaje de Al 2O3 es del 100%, estos materiales resisten temperaturas de 2.050º C.

A medida que aumenta el porcentaje de alúmina, mejora la resistencia del material a la temperatura y se vuelve inerte a escorias básicas o ácidas, ya que la alúmina es anfótera.

Hoy en día se utilizan cada vez más los refractarios de alta alúmina, desplazando cada vez más a los refractarios elaborados con arcillas naturales.
  Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS ACIDOS
2. Silico – Aluminosos

CAOLINITA: (2SiO2 . Al2O3 . 2H2O) que es la arcilla mas común.

MONTMORILLONITA: ( 3SiO 2 . Al2O3 . (Mg, Ca, Na, K) O . H 2O + nH2O) es poco refractaria pero buen aglomerante.

ILLITA: ( 4SiO2 . Al2O3 . (Fe, Mg, K, Ra) O . H 2O . nH2O) es poco refractaria.

FLINT-CLAY: Es poco plástica, pero rica en alúmina.

BALL- CLAY: Tiene buena plasticidad y buena refractariedad. Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS ACIDOS
2. Silico – Aluminosos
Se clasifican a su vez en dos tipos:
Los que tienen un tenor de alúmina (Al 2O3) que oscila entre un 20% y un 45%.
Los que cuentan con un 55% a un 100% de Al2O3

Los primeros son fabricados íntegramente con arcillas naturales.
Las arcillas con las que se elaboran estos refractarios se las puede considerar como silicatos de aluminio hidratados y entre los distintos tipos de arcilla utilizadas tenemos: Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS ACIDOS
1. Silicicos:
Durante el enfriamiento la tridimita y cristobalita se mantienen hasta alcanzar la temperatura ambiente, es decir que las transformaciones son irreversibles.
Se los utiliza en las paredes de los hornos de coque y en las cúpulas de las estufas Cowper de los Altos Hornos Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS ACIDOS
1. Silicicos:
El cuarzo sufre transformaciones alotrópicas, influenciadas principalmente por el grosor de los cristales y la distribución de las impurezas presentes.
Dichas transformaciones se producen en este orden:
CUARZO a los 870º C
TRIDIMITA a los 1.410º C
CRISTO -BALITA a los 1.723º C Refractarios según su materia prima REFRACTARIOS ACIDOS
1. Silicicos:
Las materias primas más utilizadas para la producción de refractarios de sílice son:
Cuarzo: Roca cristalina que contiene hasta 96 a 97% SiO 2.
Cuarcita: Roca constituida por granos de cuarzo cristalino unidos por el aporte de sustancias siliciosas. Refractarios según su materia prima

REFRACTARIOS ACIDOS

REFRACTARIOS NEUTROS

REFRACTARIOS BÁSICOS Refractarios según su materia prima 4º) Hormigón: Por medio de una granulometría más grande y un aglomerante de propiedades hidráulicas adecuado, se pueden colar piezas monolíticas o pre moldeadas de forma tal que reemplacen a un número importante de ladrillos.

5º) Plástico: Es una mezcla de materias primas calcinadas, crudas (arcillas muy plásticas) y agua. Adquiere una menor resistencia mecánica que el hormigón, pero es más poroso lo que lo hace un mejor aislante.

6º) Masa para proyectar: Es una masa refractaria húmeda que se aplica mediante una maquina de proyección y queda adherida por impacto. Refractarios según su proceso de fabricación ESPECIALIDADES:

1º) Tierra refractaria: Mezcla de dos o más materias primas al estado natural sin haber sufrido proceso de calcinación.

2º) Argamasa: parte de las materias primas que la constituyen son previamente calcinadas.

3º) Mortero: Producto construido por la mezcla de argamasa con un elemento ligante, que puede ser un cemento aluminio –cálcico. Refractarios según su proceso de fabricación En la pared refractaria se produce un gradiente de temperatura, es decir que cada punto tiene distinta temperatura. Por lo tanto se produce la cocción en aquellos puntos donde T > T cocción del refractario.

7º) Electrofundidos: Mediante un electrodo se funden las materias primas llevándolas al estado líquido. El horno no tiene paredes, la misma materia prima sirve de contención.

8º) Aislantes: El aislante ideal debería tener una estructura tipo colmena, de celdas diminutas y paredes muy delgadas llenas de aire y construido con un material de baja conductividad térmica. Durante la cocción del aislante las sustancias combustibles se queman, dejando los agujeros que confieren al ladrillo la debida porosidad y ligereza. Refractarios según su proceso de fabricación 4º) Químicamente ligado: No tiene cocción previa. Lo que se hace es la calcinación de las materias primas. En el pastón formado se agrega un elemento químico que produce a través de reacciones químicas la ligazón entre los granos. Al evitarse la cocción se obtiene una importante reducción en el costo.

5º) Ligado con alquitrán: La ligazón de las materias primas se logra con la adición de un alquitrán bituminoso y posterior prensado.

6º) Templado: Al ladrillo ligado con alquitrán se lo somete a un calentamiento a baja temperatura (400 a 500 º C) a fin de lograr la deposición del carbono y obtener la resistencia necesaria. Refractarios según su proceso de fabricación LADRILLOS

1°) Cocido convencional: refractarios sílico -luminosos durante la cocción se produce incipiente fusión de los compuestos formados por lo óxidos constituyentes e impurezas, formando de una matriz soporte que es que le da la rigidez al ladrillo.

2°) Cocido liga directa: en el caso de los refractarios de magnesia, se comprobó que como un contenido muy bajo de impurezas a alta temperatura (aprox.1800°C) , se unían los cristales de Periclasa (MgO) directamente, sin la matriz soporte o siendo ella muy reducida (según el contenido de impurezas).

3°) Cocido e impregnado: la impregnación ejerce sobre el ladrillo una función protectora contra el ataque de las escorias. Cuanto más poroso sea el ladrillo, posee una mayor superficie expuesta a la corrosión de la misma. Refractarios según su proceso de fabricación Acidos: son aquellos que no son atacados por compuestos ácidos, son fabricados por materias primas sílico –aluminosas.

Basicos: son aquellos que reaccionan con escorias ácidas.
Su contenido se basa en magnesita, dolomita, y magnesita -cromo.

Neutros: son relativamente inertes, En este grupo se incluyen los refractarios de carbón, alúmina (Al 2O3), Cromita (FeO.Cr2O3) y
Foresterita (2MgO.SiO 2) Refractarios según sus características químicas Materiales Refractarios a) OXIDOS:

Sílice (SiO2) 1723°C
Alúmina (Al2O3) 2050°C
Cromo (Cr2O3) 2250°C
Periclasa (MgO) 2800°C
Zirconio (ZiO 2) 2700°C

b) COMPUESTOS: 

Espinela (Mg.Al 2O3) 2135°C
Foresterita (Mg.SiO 2) 1900°C
Mullita (3Al2O3.2SiO2) 1850°C
 
Puntos de fusión de los oxidos y compuestos más utilizados en esta industria: Materiales Refractarios Horno rotatorio

En la zona de sinterización se utilizan ladrillos de magnesita cocida en liga directa, ya que tienen alta resistencia al fuego y al ataque químico.

En esta zona se forma una costra, con las acumulaciones proceden tes de los crudos adheridos al revestimiento y que lo protege de los efectos directos de la llama, cambios bruscos de temperatura e infiltraciones.

Generalmente se utilizan ladrillos de magnesita-cromo (60% de OMg), pues tienen baja conductividad térmica y una mejor flexibilidad, lo cual es ventajoso para un funcionamiento libre de costras.

El esfuerzo a que se somete el revestimiento refractario en la zona de calcinación, es de importancia secundaria en lo que respecta al concepto químico y térmico Uso de los materiales refractarios en los distintos hornos Alto Horno

Para ello lo más conveniente son ladrillos de silimanita. En el crisol las solicitaciones son:

- Corrosión por escoria. 
- Erosión por escoria y arrabio líquido. 
- Variación dimensional generada por tensiones térmicas y mecánicas. Uso de los materiales refractarios en los distintos hornos Solicitación mecánica

Porosidad y densidad: se cuenta normalmente con la porosidad pequeña, ya que con una buena solidificación de la masa del ladrillo se consigue elevar la resistencia mecánica, la escasa porosidad influye también positivamente en otros aspectos de los ladrillos refractarios.

La porosidad total de un ladrillo refractario, es la relación entre el espacio total de los poros (ya sean poros abiertos o cerrados) de un cuerpo y su volumen. Propiedades químicas y físicas de los materiales Refractarios REFRACTARIOS NEUTROS
4. Aceros Refractarios

Son aceros inoxidables al níquel (8 a 20%) o el cromo (18 a 24%) y tienen un punto de fusión de 1.400º C.

Se los usa en rangos de temperaturas del orden de los 1.000º C, en zonas de tratamientos térmicos, tubos de calderas, etc. Refractarios según su materia prima 7º) Masa para apisonar: Material refractario que se aplica en seco, mediante repetidos golpes de una herramienta mecánica.

8º) Hormigón tixotrópico: constituido fundamentalmente por:
- Materias primas pre calcinadas e inertes, de manera tal de disminuir al máximo los espacios vacíos entre granos.
- Un aglomerante de fragüe hidráulico. Refractarios según su proceso de fabricación Clasificación Según caract. Quimicas Según proceso de Fabricacion Según Materia Prima
Full transcript