Eran los héroes anónimos del boom industrial. Los materiales refractarios mantienen la línea incluso cuando las temperaturas superan los límites del acero o el hormigón normales. Estas cerámicas de alto punto de fusión no sólo resisten el fuego; Mantienen su integridad estructural mientras actúan como un escudo para la maquinaria interna mientras mantienen la integridad estructural.
Sin ellos, las industrias metalúrgica, vidriera y cerámica se paralizarían. No se puede derretir acero o vidrio sin un revestimiento que se niegue a derretirse por sí solo.
Estos materiales se componen principalmente de cerámica. Se utilizan para fabricar ladrillos, revestimientos y formas monolíticas para revestir el interior de hornos, hornos y otros equipos de procesamiento de alta temperatura. El término en sí proviene de la palabra francesa réfractaire, que literalmente significa “alto punto de fusión”. Esta es una explicación simple de un trabajo complejo.
Por qué no se derriten ni se agrietan
Enlaces químicos primarios. Enlaces químicos primarios. Enlaces químicos primarios. es brutal.
但热量并不是唯一的敌人。 磨损是恒定的。 而且热冲击是突然的。
当物体从高温快速冷却时就会发生热冲击。 表面层收缩，而内层保持高温。 这会产生拉应力。 裂纹形成。 裂纹扩展。 el material falla.
陶瓷很脆，是的。 但工程师们找到了一种方法，让它们能够抵抗这种冲击。 他们通过在加工过程中操纵微观结构来做到这一点.
Considere la textura. Son ásperos. 材料中含有大量的空气空间.
¿Por qué invitar el aire a una estructura sólida?
大颗粒和孔隙会钝化裂纹。 当应力波撞击pore时，它就会停止。 No viaja。 这降低了对热冲击的敏感性。 当温度下降时，孔隙率可以防止砖碎裂。
然而，孔隙率是一种权衡. 如果耐火材料接触腐蚀性物质（例如在玻璃熔炉中），空气空间就会很危险. 腐蚀性材料会渗入并从内部破坏结构. Resistencia al choque térmico.
哪个更好？ 这取决于工作.
La química de la resistencia al calor
No todos los refractarios son iguales. Su composición y procesamiento varían mucho según la aplicación. Generalmente los clasificamos en dos categorías amplias: a base de arcilla y no a base de arcilla.
También nos fijamos en su naturaleza química. ¿Son ácidos o básicos?
Los refractarios ácidos contienen dióxido de silicio ($SiO_2$) u óxido de circonio ($ZrO_2$). Los refractarios básicos incluyen óxido de aluminio ($Al_2O_3$) y óxidos alcalinotérreos como la cal ($CaO$) y el óxido de magnesio ($MgO$). Esta diferencia es importante porque las sustancias ácidas reaccionan mal con las escorias básicas y viceversa. La desalineación aquí puede conducir a una falla rápida.
Los refractarios a base de arcilla incluyen arcilla refractaria, cerámica con alto contenido de alúmina y mullita. Estos productos se procesan de la misma manera que los productos tradicionales de arcilla estructural. Los productos se forman procesando lodo rígido, como moldeo por compresión y moldeo por extrusión. Luego se seca y se cuece en un largo horno de túnel. Cuando se cuece, la vitrificación se produce parcialmente. Este es un proceso de sinterización líquida que une las partículas. Crea una masa sólida.
Los materiales refractarios no basados en arcilla requieren técnicas avanzadas. Las cerámicas con contenido ultra alto de alúmina y circonio se sinterizan mediante estado líquido o sólido transitorio. Los ladrillos básicos se unen entre sí mediante reacciones químicas entre los componentes. El carburo de silicio se forma en la reacción de arena de sílice y coque. Estos no son los ladrillos de tu abuela. Son materiales de ingeniería.
El caballo de batalla: arcilla refractaria
在粘土家族中，耐火粘土是主力。 它由含有铝硅酸盐矿物高岭石 ($Al_2[Si_2O_5][OH]_4$) 的粘土制成。 还存在碱金属和氧化铁等杂质.
氧化铝含量范围为 25% 至 45%. 这个比例决定了等级. 耐火粘土分为para servicio bajo, medio, alto o súper. 氧化铝含量越高，使用温度越高。
耐火粘土砖,通常称为耐火砖,在加热时表现出相对较低的膨胀. 这使得它们具有一定的耐热冲击能力. Aguantan bien.
Los más básicos son los más básicos: 因此，您会发现它们衬在高炉、altos hornos y hornos de coque上。 Se alinean酸性环境占主导地位的内部。
大多数是作为预制砖生产的。 但剩下的呢？ 这些都是monolithics。 这些材料可以现场成型和固化。 此类别包括用于cementar ladrillos的砂浆。 它包括用于ramming的混合物。 它包括用于喷射的混合物——从压力枪喷射到位.
您还可以制作轻质耐火绝缘材料。 它以纤维板形式出现。 毯子。 真空铸造形状。
这个行业需要的不仅仅是砖头。 它需要灵活性。 它需要可以喷入窑中并就地硬化的解决方案.
但耐火粘土只是一个开始. Hay cortes más profundos en la química. 而且需求正在上升.
El estándar de alto contenido de alúmina
Los refractarios con alto contenido de alúmina comienzan con bauxita. Lo conoces como el mineral de aluminio, pero en este contexto, es una mezcla de hidróxido de aluminio y arcillas caoliníticas. Tueste esa materia prima y obtendrá una mezcla de alúmina sintética y mullita. ¿El resultado? Un material definido por tener entre 50 y 87,5 por ciento de alúmina.
¿Por qué importa ese porcentaje? Porque estos ladrillos son más resistentes que la arcilla refractaria estándar. Se mantienen mejor en entornos básicos. Resisten la abrasión. Su volumen se mantiene estable cuando aumenta la temperatura. Se ven recubriendo altos hornos, secciones de estufas y cucharas que transportan acero líquido. No fallan cuando hay presión.
Mullita: el núcleo estable
La mullita es específica. Su fórmula es 3Al2O3 · 2SiO2, lo que se traduce en aproximadamente un 70 por ciento de alúmina. Se funde a 1.850° C. Para llegar allí, los fabricantes mezclan varias arcillas con bauxita y luego sinterizan la mezcla en hornos eléctricos a alta temperatura.
Es el más estable de los refractarios de aluminosilicato. Esa estabilidad le permite soportar cargas de alta temperatura sin pandearse. Se pueden encontrar ladrillos de mullita en los altos hornos y bajo el techo de las chimeneas de fundición de vidrio. No combate el calor. Lo resiste.
Las alternativas sin arcilla
No todos los refractarios comienzan con arcilla. Estos productos que no son de arcilla generalmente se prensan para formar ladrillos, aunque algunas variedades de magnesita, cromo y alúmina se funden en moldes. Las entradas sin procesar también son diferentes. Hablamos de carbonatos u óxidos de metales como el magnesio, el aluminio y el circonio.
Refractarios básicos y resistencia a la escoria
Los refractarios básicos incluyen magnesia, dolomita, cromo y mezclas de estos. Los ladrillos de magnesia provienen de la periclasa, la forma mineral del óxido de magnesio. La periclasa se obtiene de la magnesita (carbonato de magnesio) o del hidróxido de magnesio extraído del agua de mar y de la salmuera. Los métodos de unión varían: químico, unido con brea, quemado o una combinación en la que la brea se impregna después de quemarse.
Los refractarios de dolomita utilizan mineral de dolomita, una mezcla de carbonatos de calcio y magnesio. En este caso, el paso posterior a la quema es fundamental. Debes impregnarlos con alquitrán o brea. ¿Por qué? Para evitar que la lima se rehidrate. Si se rehidrata, el ladrillo falla.
Los ladrillos de cromo se basan en minerales de cromo. Se trata de soluciones sólidas complejas del tipo espinela (piense en cromita y magnetita) mezcladas con impurezas de silicato.
Todos los refractarios básicos comparten un superpoder: resisten los óxidos de hierro y las escorias básicas. Esto es vital en la fabricación de acero. Agregue carbono, ya sea en forma de escamas o carbón residual de brea/alquitrán, y la resistencia se dispara. Por eso recubren hornos básicos de oxígeno, hornos eléctricos y hornos de hogar abierto. Incluso recubren convertidores de cobre.
Densidad de alúmina extra alta
Cuando necesita más del 87,5 por ciento de alúmina, ingresa a la categoría de alúmina extra alta. Hasta el 100 por ciento. Los granos están fusionados o densamente sinterizados. El objetivo es la densidad. La alta densidad aporta estabilidad de volumen que se mantiene firme incluso por encima de los 1.800 °C.
Sílice y ambientes ácidos
Los refractarios de sílice provienen de cuarcitas y depósitos de grava de sílice. Tienen bajo contenido de alúmina y álcali. Se basan en un enlace químico con entre un 3 y un 3,5 por ciento de cal.
Resisten cargas de alta temperatura. Manejan la abrasión. Lo más importante es que contienen escorias ácidas. Entre los grados (calidad de horno de coque, convencional y súper resistente), la versión súper resistente gana para las superestructuras de fundición de vidrio. Su bajo contenido en impurezas es el diferenciador.
Defensa contra la corrosión del circonio
El circonio, un silicato de circonio, tiene una función específica en los depósitos de vidrio. El vidrio fundido es corrosivo. El circón lo resiste. Mantiene la estabilidad del volumen durante largos períodos a altas temperaturas. También muestra una buena resistencia a la fluencia, lo que significa que se deforma menos bajo cargas calientes.
A prueba de choques térmicos de carburo de silicio
Las cerámicas de carburo de silicio utilizan el proceso Acheson. Edward G. Acheson lo inventó en 1891. El método hace reaccionar arena de sílice pura con carbono finamente dividido (coque) en un horno eléctrico. El rango de temperatura es pronunciado: 2.200° a 2.480° C.
El material resultante tiene una excelente resistencia a altas temperaturas. Es dimensionalmente estable. Pero la verdadera clave es la resistencia al choque térmico. El carburo de silicio conduce bien el calor. Esa alta conductividad evita diferencias extremas de temperatura entre capas. Sin esas diferencias, no se producen tensiones de expansión térmica. Esto hace que el SiC sea ideal para muebles de hornos, ya que sirve de soporte a otras cerámicas durante la cocción.
Mezclas especializadas sin arcilla
Cantidades más pequeñas de otros refractarios satisfacen necesidades especiales. Grafito. Circonita. Forsterita. Mezclas como magnesia-alúmina, magnesita-cromo, cromo-alúmina y alúmina-zirconia-sílice.
La alúmina-zirconia-sílice, o AZS, es distinta. Se funde y se vierte en moldes o directamente en tanques de hornos de vidrio. Resiste la corrosión sin liberar impurezas en el vidrio fundido. También se vierte para crear bloques de tanque, conocidos como bloques de soldado o bloques de paredes laterales. Son esenciales para construir y reparar hornos de vidrio.
