Eles foram os heróis anônimos do boom industrial. Materiais refratários mantêm a linha mesmo quando as temperaturas sobem acima dos limites do aço ou concreto normais. Essas cerâmicas de alto ponto de fusão não resistem apenas ao fogo; eles mantêm sua integridade estrutural enquanto atuam como uma proteção para o maquinário interno, mantendo a integridade estrutural.
Sem eles, as indústrias metalúrgica, vidreira e cerâmica paralisariam. Você não pode derreter aço ou vidro sem um revestimento que se recuse a derreter sozinho.
Esses materiais consistem principalmente em cerâmica. Eles são usados para fazer tijolos, forros e formas monolíticas para revestir o interior de fornos, fornos e outros equipamentos de processamento em alta temperatura. O próprio termo vem da palavra francesa réfractaire, que significa literalmente “alto ponto de fusão”. Esta é uma explicação simples de um trabalho complexo.
Por que eles não derretem ou racham
陶瓷具有很强的ligações químicas primárias。 这使它们罕见地兼具高熔点和化学惰性。 在冶金和玻璃制造领域, o ambiente é brutal。 熔炉暴露在腐蚀性熔融材料和气体中,这些材料和气体会在几秒钟内侵蚀较弱的材料。
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。 O material falha。
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 a textura. Eles são ásperos. Eles são ásperos. 材料中含有大量的空气空间。
Por que convidar o ar para uma estrutura sólida?
Ele não 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。 在这些情况下，制造商会增加密度。 它们可以缩小pore。 它们为了化学耐久性而牺牲了一些resistência ao choque térmico。
哪个更好？ 这取决于工作。
A Química da Resistência ao Calor
Nem todos os refratários são criados iguais. A sua composição e processamento variam muito dependendo da aplicação. Geralmente os classificamos em duas grandes categorias: à base de argila e não à base de argila.
Também examinamos sua natureza química. Eles são ácidos ou básicos?
Os refratários ácidos contêm dióxido de silício ($SiO_2$) ou óxido de zircônio ($ZrO_2$). Os refratários básicos incluem óxido de alumínio ($Al_2O_3$) e óxidos alcalino-terrosos, como cal ($CaO$) e óxido de magnésio ($MgO$). Esta diferença é importante porque as substâncias ácidas reagem mal com as escórias básicas e vice-versa. O desalinhamento aqui pode levar a falhas rápidas.
Os refratários à base de argila incluem argila refratária, cerâmica com alto teor de alumina e mulita. Estes produtos são processados da mesma forma que os produtos tradicionais de argila estrutural. Os produtos são formados pelo processamento de lama rígida, como moldagem por compressão e moldagem por extrusão. Em seguida, é seco e queimado em um longo forno de túnel. Quando disparado, a vitrificação ocorre parcialmente. Este é um processo de sinterização líquida que une as partículas. Cria uma massa sólida.
Materiais refratários não baseados em argila requerem técnicas avançadas. Cerâmicas de alumina ultra alta e zircônia são sinterizadas usando líquido transiente ou estado sólido. Os tijolos básicos unem-se uns aos outros através de reações químicas entre os componentes. O carboneto de silício é formado na reação da areia de sílica e do coque. Estes não são os tijolos da sua avó. Eles são materiais projetados.
O burro de carga: Fireclay
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serviço baixo, serviço médio, serviço alto ou super serviço。 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。 Eles aguentam bem.
从化学角度来说，它们在酸性环境中相当惰性。 他们在os básicos上挣扎。 他们在那里有反应。 因此,您会发现它们衬在高炉、fogões de alto-forno e fornos de coque上。 Eles alinham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monolíticos。 这些材料可以现场成型和固化。 此类别包括用于tijolos de cimento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。
Há cortes mais profundos na química. Há cortes mais profundos na química. 选择是巨大的。 而且需求正在上升。
O padrão de alta alumina
Os refratários com alto teor de alumina começam com bauxita. Você o conhece como o minério do alumínio, mas, neste contexto, é uma mistura de hidróxido de alumínio e argilas cauliníticas. Asse essa matéria-prima e você obterá uma mistura de alumina sintética e mulita. O resultado? Um material definido por ter entre 50 e 87,5 por cento de alumina.
Por que essa porcentagem é importante? Porque esses tijolos são mais resistentes do que a argila refratária padrão. Eles resistem melhor em ambientes básicos. Eles resistem à abrasão. Seu volume permanece estável quando o calor aumenta. Você os vê revestindo altos-fornos, seções de fogões e panelas que transportam aço líquido. Eles não falham quando há pressão.
Mulita: O Núcleo Estável
A mulita é específica. Sua fórmula é 3Al2O3 · 2SiO2, o que se traduz em aproximadamente 70% de alumina. Ela derrete a 1.850° C. Para chegar lá, os fabricantes misturam diversas argilas com bauxita e depois sinterizam a mistura em fornos elétricos em alta temperatura.
É o mais estável dos refratários de aluminossilicato. Essa estabilidade permite suportar cargas de alta temperatura sem empenar. Você encontrará tijolos de mulita em fogões de alto-forno e sob os telhados de lareiras de fusão de vidro. Não combate o calor. Ele resiste.
As alternativas sem argila
Nem todo refratário começa com argila. Esses produtos não argilosos são geralmente prensados em tijolos, embora algumas variedades de magnesita-cromo e alumina sejam fundidas em moldes. As entradas brutas também são diferentes. Estamos falando de carbonatos ou óxidos de metais como magnésio, alumínio e zircônio.
Refratários Básicos e Resistência à Escória
Os refratários básicos cobrem magnésia, dolomita, cromo e misturas destes. Os tijolos de magnésia vêm do periclásio, a forma mineral do óxido de magnésio. Você obtém periclásio da magnesita (carbonato de magnésio) ou do hidróxido de magnésio extraído da água do mar e da salmoura. Os métodos de ligação variam: químico, ligado com piche, queimado ou uma combinação onde o piche é impregnado após a queima.
Os refratários de dolomita usam minério de dolomita, uma mistura de carbonatos de cálcio e magnésio. Aqui, a etapa pós-queima é crítica. Você deve impregná-los com alcatrão ou piche. Por que? Para impedir a reidratação da cal. Se reidratar, o tijolo falha.
Os tijolos de cromo dependem de minérios de cromo. Estas são soluções sólidas complexas do tipo espinélio – pense em cromita e magnetita – misturadas com impurezas de silicato.
Todos os refratários básicos compartilham um superpoder: eles resistem aos óxidos de ferro e às escórias básicas. Isso é vital na siderurgia. Adicione carbono, seja como flocos ou carbono residual do piche/alcatrão, e a resistência dispara. É por isso que eles revestem fornos básicos de oxigênio, fornos elétricos e fornos de lareira. Eles até alinham conversores de cobre.
Densidade de alumina extra-alta
Quando você precisa de mais de 87,5% de alumina, você entra na categoria de alumina extra-alta. Até 100 por cento. Os grãos são fundidos ou densamente sinterizados. O objetivo é a densidade. A alta densidade traz estabilidade de volume que se mantém firme mesmo acima de 1.800°C.
Sílica e ambientes ácidos
Os refratários de sílica vêm de depósitos de quartzitos e cascalho de sílica. Eles têm baixo teor de alumina e baixo teor de álcalis. Eles dependem de uma ligação química com 3–3,5% de cal.
Eles resistem a cargas de alta temperatura. Eles lidam com abrasão. Mais importante ainda, eles contêm escórias ácidas. Entre as classes – qualidade de forno de coque, convencional e super-serviço – a versão super-serviço vence para superestruturas de fusão de vidro. Seu baixo teor de impurezas é o diferencial.
Defesa contra corrosão do Zircão
O zircão, um silicato de zircônio, tem uma função específica em tanques de vidro. O vidro fundido é corrosivo. Zircão resiste a isso. Mantém a estabilidade do volume durante longos períodos em altas temperaturas. Também apresenta boa resistência à fluência, o que significa que se deforma menos sob cargas quentes.
Prova de choque térmico de carboneto de silício
A cerâmica de carboneto de silício usa o processo Acheson. Edward G. Acheson o inventou em 1891. O método reage areia de sílica pura com carbono finamente dividido (coque) em um forno elétrico. A faixa de temperatura é acentuada: 2.200° a 2.480° C.
O material resultante possui excelente resistência à carga em altas temperaturas. É dimensionalmente estável. Mas a verdadeira chave é a resistência ao choque térmico. O carboneto de silício conduz bem o calor. Essa alta condutividade evita diferenças extremas de temperatura entre as camadas. Sem essas diferenças, você não terá tensões de expansão térmica. Isso torna o SiC ideal para móveis de fornos, apoiando outras cerâmicas durante a queima.
Misturas especializadas sem argila
Quantidades menores de outros refratários atendem a necessidades especiais. Grafite. Zircônia. Forsterita. Misturas como magnésia-alumina, magnesita-cromo, cromo-alumina e alumina-zircônia-sílica.
Alumina-zircônia-sílica, ou AZS, é distinta. É derretido e moldado em moldes ou diretamente em tanques de fornos de vidro. Resiste à corrosão sem liberar impurezas no vidro fundido. Também é derramado para criar blocos de tanques, conhecidos como blocos de soldados ou blocos de parede lateral. Estes são essenciais para a construção e reparação de fornos de vidro.
