Post on 19-Aug-2018
Os não formados são os que não apresentam forma física definida e são constituídos pelos concretos, massas de socar, plásticos e argamassas, que podem ser fornecidos em baldes, sacos, caixas, etc.
Os concretos, massas de socar e plásticos são composições refratárias moldáveis que proporcionam a fabricação de peças refratárias ou a construção de revestimentos refratários monolíticos.
- Concretos refratários: são aqueles materiais que apresentam pega hidráulica e constituídos, de um modo geral, de chamote, aditivos e cimento hidráulico aluminoso. Podem ser aplicados por vazamento (com ou sem vibração), por projeção e por socagem.
- Massas de socar: são constituídas de chamote, argila e ligantes. A pega pode ser cerâmica ou química conforme a natureza do ligante. A aplicação pode ser feita manualmente ou com marteletes peneumáticos.
- Plásticos refratários: são semelhantes as massas de socar, diferenciando-se destas no valor do índice de trabalhabilidade. Sua aplicação é menos trabalhosa “são mais moles”.
- Cimentos e argamassas refratárias: são materiais utilizados como agentes ligantes no assentamento dos materiais refratários formados na construção de alvenarias refratárias. A aplicação pode ser feita por colher ou imersão.
Refratários não formados
Concretos refratários
Refratários monolíticos1950 – Japão 1976 – Japão - 33% da produção global de refratários
Estados Unidos – 37% Anos 80 – produção de aços de melhor qualidade (“aços limpos”)
(a) Consumo relativo de refratários moldados e monolíticos.
(b) Consumo de monolíticos por classe.
Japão / 2003
Concretos refratários Introdução
- Definição: um concreto refratário é um material cerâmico obtido pela mistura de agregados refratários segundo uma distribuição granulométrica balanceada e cimento refratário a base de aluminato de cálcio, podendo conter aditivos.
- Atualmente observa-se um aumento no uso de revestimento monolítico, com conseqüente aumento na demanda de concretos refratários.
Redução no tempo de parada de equipamento;
Facilidade e rapidez em reparos localizados;
Características similares ou até superiores aos produtos conformados.
Concreto refratário• agregado refratário• ligante hidráulico refratário
• Agregados – chamote, alumina tabular, alumina eletrofundida, SiC, etc
• Ligante – cimento à base de aluminato de cálcio
Agregado – é necessário que o granulado tenha refratariedade adequada e estabilidadeestrutural a temperaturas elevadas.
Num tijolo refratário a ligação definitiva entre os grãos refratários só se estabelece durante a sinterização (ligação cerâmica), o cimento de um concreto produz essa ligação àtemperatura ambiente por simples reação com a água (ligação hidráulica)
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Tipos de concretos
Convencionais: 5-12% CaO; 8-16% H2O;
Baixo teor de cimento: 1,2-1,8% CaO; 3,5-8,0% H2O;
Ultra baixo teor de cimento: 0,2-0,5% CaO; 3-5% H2O.
↓ % cimento - ↓ % água de moldagem melhores propriedades à quente
PRODUTO Al2O3 SiO2 CaO D.A.g/cm3
R.C. (110ºC)MPa
R.C. (1450ºC)MPa
A 55,0 33,0 7,2 2,15 30 36
B 53,5 40,1 2,3 2,35 60 50
C 50,0 46,0 - 2,10 14 40
Maior quantidade de água origina frequentemente segregação durante o enchimento, além de elevada porosidade e baixa resistência mecânica a altas temperaturas – não podem ser usados em contato com metais fundidos
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Componentes do concreto
- Agregados: chamote, coríndon, mulita, etc;
- Ligante hidráulico: Cimento de aluminato de cálcio;
- Aditivos: funções
Plastificantes: projeção;
Dispersantes: redução da % água;
Fluidificantes: aumentar fluência espontânea;
Acelerador de pega;
Retardador de pega.
- Água
- Microenchedores (ultra-finos): miccrossílica, alumina ultra-fina, minerais argilosos, etc.
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
- Composição química;
- Solicitações do processo (ataque por escória, choque térmico, erosão, etc;);
- Matérias-primas (disponibilidade, custo, etc.);
- Método de aplicação ( concretos: auto-escoante, vibrado, bombeado).
Método de aplicação: vibração
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
Método de aplicação: vertimento
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
Método de aplicação: projeção
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
Vibrado
Auto-escoante
Ensaio de mesa de fluidez.
Auto-escoante: fluidez livre superior a 80%
Concretos auto-escoantes – elevada fulidez, dispensa a necessidade de vibração para moldagem
reologia de concretos (distribuição granulométrica)aprimoramento de aditivos (em especial, dos defloculantes)
Modelamento matemático referente ao empacotamento de partículas:
• Furnas – trata as partículas de forma discreta.• Andreasen – cnsidera as distribuições de patículas como sendo contínuas• Alfred – convergência matemática entre os dois modelos
Aditivos • criar melhores condições de molhabilidade e de escoamento (defloculação),• controlar o tempo de pega e endurecimento (aceleradores/retardadores de pega)• favorecer a sinterização
As propriedade de trabalhabilidade dependem fortemente das propriedades das partículas mais finas (microenchedores)
podem preencher quase totalmente os espaços entre os grãos refratários conseguindo uma maior densificação do concreto e uma resistência mecânica mais elevada
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
“A distribuição granulométrica é o fator de maior influência no comportamento de instalação de concretos refratários”.
- Distribuição granulométrica da matriz e dos agregados;
- Modelos de empacotamento de partículas (distribuições contínuas ou descontínuas);
- Microenchedores e aditivos.
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
SA3A SA6A SA7Fume/A20SG A17NE Spinel Fines
33 33 334.5 4.5 4.7
Self Flow Self Flow Self Flow
T60/T64 3 - 6 mm 20 20 201 - 3 mm 26 26 260 - 1 mm 25 25
0 - 0.045 mm 11 11
AR-78 0.5 - 1 mm 100 - 0.5 mm 15
0 - 0.045 mm 11
Alumina A20SG 10A17NE 13 13
Microsilica 971U 3
Binder CA14M 5 5 5
Sum 100 100 100
ADDITIVES ADS 3 0.5 0.5ADW 1 0.5 0.5
M-ADS 1 0.5M-ADW 1 0.5
% Casting WaterFlow Type
% <75 microns / 200 mesh
PSD by Microtrac X100 - Differential Mass Volume
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Microns
% In
Cla
ss
Elkem 971 by Alcoa A20SG Typical T64-325std Typical
PSD by Microtrac X100 - Differential Mass Volume
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Microns
% In
Cla
ss
A17NE typical T64-325std Typical
PSD by Microtrac X100 - Differential Mass Volume
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Microns
% In
Cla
ss
Elkem 971 by Alcoa A2 -325 03Typ T64-325std Typical
PSD by Microtrac X100 - Differential Mass Volume
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Microns
% In
Cla
ss
Elkem 971 by Alcoa A20SG Typical T64-325std Typical
A20SG Reactive (2000x)
No open porosity in 0.5 to 15um particles!
Almatis A2 Unground (2000x)
Open porosity acts as a sponge
V605-4 SFL902 PUMP39E-SY1000 E-SY1000 E-SY1000
5.9Vibration Self Flow Pumpable
T60/T64 3 - 6 mm 18 25 51 - 3 mm 16 15 181 - 2 mm 10
0.5 - 1 mm 14 11 50 - 0.5 mm 8
0.2 - 0.6 mm 15 100 - 0.3 mm 150 - 0.2 mm 10 20
<20 UM 10
Alumina E-SY1000 12 16 27A3000FL 4
Binder CA14M 5 5 5
ADDITIVES ADS 3 0.5 0.75 1.0ADW 1 0.5 0.25 0.2Fibers 0.10
% Casting WaterFlow Type
% <75 microns / 200 mesh
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Formulação
PSD by Microtrac X100 - Differential Mass Volume
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0.1 1.0 10.0 100.0 1000.0
Microns
% In
Cla
ss
E-SY 1000
PSD by Microtrac X100 - Differential Mass Volume
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
0.1 1.0 10.0 100.0Microns
% In
Cla
ss
A3000FL Typical A1000SG Typical
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Processo de fabricação
MISTURA
Alguns tipos de misturadores disponíveis.
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Processo de fabricação
Água: sem impurezas, pH neutro. Temperatura na faixa de 20-30ºC
Ideal: misturador de alta intensidade.
Menor tempo de mistura, menor teor de água, máxima homogeneidade e máxima fluência.
MISTURA
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Processo de fabricação
MOLDAGEM: vibração, vertimento e projeção.
CURA- Manter a presença de água para hidratar o cimento.
- Objetivo: garantir a máxima hidratação do cimento de aluminato de cálcio.
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Processo de fabricação
CURA
Efeito causado pela temperatura de cura, na microestrutura de concretos refratários contendo cimento aluminoso.
- Temperatura de cura define hidratos e microestrutura.
- até 20oC ocorre a formação de CAH10;- de 20 a 35oC ocorre à formação de C2AH8, C3AH6, AH3;- acima de 35oC ocorre à formação do C3AH6, AH3.
Cimentos – constituídos por aluminatos de cálcio • CA (CaO.Al2O3) – 1605oC• CA2 (CaO.2Al2O3) - ~1750oC• C12O7 (12CaO.7Al2O3) - ~1455oC• -A (-Alumina)
Só depois da completa decomposição dos hidratos se inicia a formação da ligação cerâmica, com a formação de CA2 (1100-1300oC) e de CA6 (1400-1680oC)
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Processo de fabricação
SECAGEM E SINTERIZAÇÃO
-Secagem eliminação da água “livre”, esta água pode ser totalmente retirada a temperatura de 110ºC, em um tempo que dependerá da espessura e porosidade do revestimento.
- Desafio da secagem: “Spalling” explosivo durante o aquecimento.
Quando no aquecimento se libera vapor numa taxa maior que aquela que pode ser liberada pela permeabilidade do concreto, ocorre explosão quando a tensão gerada superar a tensão de ruptura.
- Solução: adição de fibras poliméricas ou pós metálicos como “Al”.
- Sinterização durante a sinterização as ligações hidráulicas/químicas, que deram certa resistência ao concreto, são substituídas pela ligação cerâmica. (900-1400)ºC
TECNOLOGIA DE PRODUTOS REFRATÁRIOS
Concretos refratários Processo de fabricação
SECAGEM E SINTERIZAÇÃO