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7/28/2019 Refractarios.pdf

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Refractarios

RefractariosRefractariosRefractarios:Materiales con alta resistencia, estabilidad mecnica e inertesqumicamente a temperaturas del orden de 1400C y superiores

Caractersticas generales

-Soportan altas temperaturas sin fundir o descomponerse

(elevada estabilidad trmica)-Elevada Resistencia a fluencia-Qumicamente inertes bajo medios agresivos

-Baja conductividad trmica (Aislantes trmicos)


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Aplicaciones-Industria siderurgica(65% produccin)-Industria cermica y del vidrio(16% produccin)-Industria del cemento(8% produccin)


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Refractarios

PropiedadesPropiedades = f (microestructura y del tipo de enlace)

Tipo de Enlace

Enlace inico, covalente o mixto.Elevada fortaleza de enlace- Elevada T fusin-Elevada dureza

Microestructura:Microestructura compleja.Policristalinos con una o mas fases cristalinas y frecuentementeuna fase lquida o vtrea.

R al tamao de grano y porosidad Conductividad trmica al porosidad


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Refractarios

Tipo de EnlaceEnlace inico

Tf (C) re (A)MgO 2800 2.12

CaO 2580 2.40SrO 2430 2.56

BaO 1923 2.76

U Z(+) Z(-)/ re

NaCl (Tf = 800 C)ZrO2 (Tf = 2700 C)

Enlace covalenteEltos. con electro(-) parecidas con i.c. (4)

SiC Si3N4 BN B4C NbB2 HfN HfC TaN TaC ZrCTf 2700 1900 3000 2350 2900 3305 3890 3360 3880 3540

Deben tener U


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Fases FrmulaQumica

Abreviatura Tf (C) Comportamiento significante

Carbn C -- 4000 Se oxidaSlice SiO2 S 1723 Transiciones polimrficasAlmina Al2O3 A 2050Magnesia MgO M 2800 Se hidrata

Calcia CaO C 2572 Se hidrataDolomita MgO.CaO MC

Forsterita 2MgO.SiO2 M2S 1890Espinela MgO.Al2O3 MA 2135Mullita 3Al2O3.2SiO2 A3S2 1810Enstatita MgO.SiO2 MS 1557

Silicato diclcico 2 CaO.SiO2 C2S 2130 Transiciones polimrficasCromia Cr2O3 K 2275 Se volatilizaCircona ZrO

2Z 2690 Transiciones polimrficas

Carburo de Silicio SiC -- 2500* Se oxida; hecha por el hombreNitruro de Silicio Si3N4 -- 1878* Se oxida; hecha por el hombre

* Descompone sin fundir

Fases comunes encontradas en microestructuras de refractarios


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Clasificacin Refractarios cidos.-

Contienen cantidades importantes de SiO 2 que reacciona con refractarios bsicos a T p.e. refractarios basados en SiO 2 , en Al 2O3 y en arcillas

Refractarios bsicos.- Refractarios que reacciona con refractarios cidos a T p.e. MgO, dolomita (CaCO 3.MgCO 3) y cromita

Refractarios neutros.- Refractarios que no reacciona con refractarios cidos ni con bsicos a T p.e. Carbn y mullita,

Refractarios especiales.- Incluye materiales Refractarios de alto coste: ZrO 2 , SiC, Si 3 N 4 ,..


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Refractarios cidos Slice

Transformacin SiO2: -desplazativa: ( )-reconstructivacuarzo tridimita o cristobalita

(rpidas en calentamiento; impedida en enfriamiento)

Ladrillos con slice:-Hasta 600 C calentamiento lento debido aV (y(cuarzo))-Por encima de 600 C buena TSR ()

Principal problema el polimorfismo


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Refractarios

Refractarios cidos Slice

Hay dos calidades: Densos ( 1.85 gcm-3) y superdensos (1.97 gcm-3)

Mejorador de sinterizacin

Superdenso:Menor porosidad

Mayor % tridimitaMayortrmica

: Ladrillos de SliceSe emplea como revestimiento de hornos de coqueElevada estabilidad entre 600 y 1450C


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Refractarios cidos Slice: Ladrillos de Slice

Composicin tpica:Cristobalita: 40-45%Tridimita: 37-45 %Cuarzo:


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Refractarios

Refractarios cidos Slice: Slice amorfa fundida

Excelente estabilidad volumtrica hasta 1200 C y TSR( = 0.5 x 10-6 K-1)

Aplicaciones:-Material de laboratorio

-Toberas para hornos de acera-Bebederos y tubos de descarga para Al y Cu fundido-Revestimiento de equipo de industria qumica


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Refractarios cidos Aluminosilicatos

Sencillos, baratos y de altas prestacionesDiferentes calidades en funcin del % Al2O3.


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Refractarios cidos Aluminosilicatos

Suelen contener otras sustancias (Fe2O3, TiO2 y alcalis)

Formadores de eutcticodrsticamente Tf (Na2O,K2O,TiO2, Al2O3)

Efecto catastrfico para

refractarios aT

CaO, MgO, FeOforman 2 lqu. viscosos y desplazaneutecticos a mayores composiciones

porosidad enla sinterizacin


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Refractarios cidos Aluminosilicatos:ladrillos refractarios de arcilla refractaria

Fases principales:-arcilla quemada densa Chamotte Grog(aluminosilicatos ricos en Al2O3)-Mullita y vidrio de silicato que acta como ligante de partculas


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Refractarios cidos Aluminosilicatos:refractarios de alta almina

- Poder refractario +


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Refractarios cidos Aluminosilicatos:refractarios de alta almina

Agregados de aluminaporosa (A) unida con

alumina fina, vidrio ymullita


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Refractarios Bsicos

Refractarios de magnesia (MgO)

Hay fundamentalmente tres tipos

Dolomitas

Refractarios de Magnesia-Cromo

Basados en mineral periclasa (MgO)

Basados en mineral dolomita ((Mg,Ca)CO 3)

coef. expans. trmica y TSRSe emplea en hornos extraccin de metales por su R escorias

Partculas de MgO unidas por MgCr 2O4

MgO: ausencia de transiciones polimrficas Tf compatibilidad qumica con fases bsicas


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Refractarios Especiales

Carburo de Silicio (SiC)

Nitruro de Silicio (Si3N4) y SiAlON

Circona (ZrO2)

Siliciuro de Mo (MoSi2)

y K TSRdureza Rabrasin

R aT Rcorrosin(capa pasivante de SiO2) Rdesgastey TSR(T=900C)(sobre todo Sialon)

Tfusin; tenacidad yRcorrosinK(aislante refractario)No reacciona con metales lquidos ni vidrios fundidos


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Cermicas Refractarias con C

Ladrillos xido-grafito: C-MgOC-Al2O3C-ZrO2

Caractersticas

Rcorrosin(xido) TSR ( del grafito)(4-30% grafito + 5% breas)

Microestructura: M.C. Con tenacidad

Aditivos SiC, ZrB2,.... (Rdesgaste Al, Si (Roxidacin(formacin Al2O3, SiO2)


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Cermicas Refractarias con C

Aplicaciones

Revestimientos de hornos de acero (MgO-grafito (5-20%)) Revestimientos de tuberias vertedoras de acero enprocesos de colada continua (Al2O3-grafito ( 30%))

Revestimiento de tuberias conduccin metal sin contactocon aire (ZrO2-grafito)


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Aplicaciones refractarios: Industria del procesado del vidrio

Requisitos

- T- Rcorrosin(vidrio fundido disuelve a refractario ycontamina)

- Rchoque trmico Zona de descarga

Zona de afino(1400-1500 C)

Alimentacin(1300-1400 C)

Cermica ms empleada: ladrillos refractarios de AZS(contacto con vidrio)Composicin ladrillos AZS

Al2O3: 45-51%ZrO2: 33-41%SiO2: 10-15%Na2O: 1-1.5%

Microestructura:

-Fibras de eutctico Al2O3-ZrO2-Granos de ZrO2 o Al2O3-Vidrio aluminosilicato


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Refractarios

Aplicaciones refractarios: Industria del procesado del vidrio


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Refractarios

Requisitos- T (200-2000C)

- Rabrasin(carga mineral ymovimiento ascendente de gases cargadoscon polvo)

- Rcompresin(parte baja del horno)

Aplicaciones refractarios: Industria SiderrgicaAlto Horno

Tragante

Cuba

Vientre

Etalaje

Crisol


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Refractarios

Aplicaciones refractarios: Industria Siderrgica


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Aplicaciones refractarios:Sistema protector trmico trasbordador espacial

Requisitos:--Resistente a grad. trmicos severos-Soportar T exterior (-110C 1260 C)- poder adhesin a estructura Al.-Acabado bueno (superf. lisa y aerodinmica)


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Material empleado: materiales con propiedades-baldosas cermicas-C reforzado con C(Matriz C refuerrzo fibras C)(Zonas de T>1260C)-Fieltro de nylon recubierto de silicona


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Figure 23.16

Baldosas cermicasFibras delgadas de SiO2 amorfa de pureza

Caractersticas-93 % vaco(excelente aislante trmico)- (ya que es SiO2)-E-Ttrabajo(T=1480C tiempos cortos)-Propiedades anisotrpicas

TSR


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Refractarios


Alicatado de la nave


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Normativa en Materiales Refractarios UNE-EN 993-1:1996.

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD APARENTE, DE LAPOROSIDAD ABIERTA Y DE LA POROSIDAD TOTAL

UNE-EN 993-2:1996.

DETERMINACIN DE LA DENSIDAD ABSOLUTA

UNE-EN 993-3:1998 MTODOS DE ENSAYO PARA REFRACTARIOS QUECONTIENEN CARBN

UNE-EN 993-4:1996 DETERMINACIN DE LA PERMEABILIDAD A LOS GASES.UNE-EN 993-5:1999 DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESINEN FRO.UNE-EN 993-6:1996 DETERMINACIN DEL MDULO DE RESISTENCIA A LA

FLEXIN A TEMPERATURA AMBIENTE.UNE-EN 993-7:1999 DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA A LA FLEXIN A

TEMPERATURAS ELEVADAS.UNE-EN 993-8:1998 DETERMINACIN DE LA REFRACTARIEDAD BAJO CARGA.

UNE-EN 993-9:1998 DETERMINACIN DE LA FLUENCIA EN COMPRESIN.UNE-EN 993-10:1998 DETERMINACIN DE LA VARIACIN DIMENSIONALPERMANENTE POR ACCIN DEL CALOR

UNE-EN 993-12:1997 DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA PIROSCPICA(REFRACTARIEDAD).

UNE-EN 993-13:1996 ESPECIFICACIN PARA CONOS PIROMTRICOS DEREFERENCIA PARA USO EN LABORATORIOS

UNE-EN 993-14:1998 DETERMINACIN DE LA CONDUCTIVIDAD TRMICA POREL MTODO DEL HILO CALIENTE (CRUZADO).

UNE-EN 993-15:1998.

DETERMINACIN DE LA CONDUCTIVIDAD TRMICA POREL MTODO DEL HILO CALIENTE (PARALELO)

UNE-EN 993-16:1996 DETERMINACIN DE LA RESISTENCIA AL CIDOSULFRICO

UNE-EN 993-17:1999 DETERMINACIN DE LA DENSIDAD APARENTE DEMATERIALES GRANULARES POR EL MTODO DELMERCURIO AL VACO

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