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MASSAS REFRATÁRIAS SECAS DE ALUMINA - MgO - ESPINÉLIA
FORNOS À INDUÇÃO A CADINHO DE GRANDE PORTE
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I OBJETIVO DESTA
APRESENTAÇÃO
Embora no Brasil, ainda não existam muitos FIC, fundindo AÇOS
em cadinhos de grande porte, t...
Todavia alguns gargalos tem se verificado para implementar o
uso destes fornos, um deles é o desenvolvimento de:
• REFRATÁ...
II INTRODUÇÃO

As massas refratárias para revestimento de FIC : MVS
(massas vibradas a seco), são produzidas com as seguin...
A mistura da alumina com a MgO, permite a formação
“in situ” da fase espinélia MgAl2O4 cuja estrutura cristalina
é cúbica ...
Dois tipos de espinélia são formadas (fig.1):
- espinélia matricial (MA spinel matrix);
- espinélia coronária (Coronal MA ...
Fig. 1: Micro foto de amostra da

Fig. 2: Foto mostrando “web

face quente da parede lateral do

cracks” (casca de crocodi...
III ENTENDIMENTO DO MECANISMO DE FORMAÇAO DE
GRETAS CC E IDENTIFICAÇÃO DAS PROPRIEDADES DA
MVS, QUE INTERFEREM NO PROCESSO...
Após a formação da CC, o revestimento foi interrompido
após 1/3 da campanha, em função de “spalling”,
lasqueamento de plac...
Foi avaliado um outro revestimento, após final da campanha o
mesmo apresentou o seguinte perfil:
PARTE DESGASTADA :

50-60...
PRODUTO NOVO TINHA DE SER
DESENVOLVIDO:
Atendendo os seguintes REQUISITOS:

A. RESISTÊNCIA A CORROSÃO/EROSÃO MAIS ALTA POS...
Este comportamento está correlacionado com a observação feita, que a
massa tinha um bom aspecto até um certo número de car...
IV ENSAIOS TECNOLÓGICOS PARA NOVOS DESENVOLVIMENTOS
DE MSV : - Al2O3 MgO - Sp
TABELA 1 : Testes de Dilatometria sob Carga ...
ANÁLISE DOS RESULTADOS:
( A ) MVS – utilizada ; (B) e (C) MVS – novos produtos
a) Para cps pré sinterizados a 1400 e 1500,...
“A SINTERIZAÇÃO é um mecanismo de transporte de massa (aglomeração de
partículas, redução da superfície especifica) que de...
Os Valores Tecnológicos para os produtos A,B e C, foram colocados na tabela abaixo:
Tabela 2 - VALORES TECNOLÓGICOS
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ANÁLISE DOS RESULTADOS:

a) A MVS

“A“ e “B” possuem melhores valores para densidade após

queima (1500 e 1600 °C). Os alt...
V CONCLUSÕES

Após várias observações e análise “post morten”, na MSV, foi possível
comprovar a micro-estrutura da figura ...
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CAPACIDADE FORNO: 10 tons a 25 tons
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Consumo de refratário por tonelada de metal.
• Quantidade de INSETAG 86 BF: 6 ton de refratários para
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Massas refratarias com formacao de espinelia

  1. 1. www.insertec.biz
  2. 2. MASSAS REFRATÁRIAS SECAS DE ALUMINA - MgO - ESPINÉLIA FORNOS À INDUÇÃO A CADINHO DE GRANDE PORTE www.insertec.biz
  3. 3. I OBJETIVO DESTA APRESENTAÇÃO Embora no Brasil, ainda não existam muitos FIC, fundindo AÇOS em cadinhos de grande porte, temos notado que é uma tendência já observada em muitos países da Europa e Ásia, pelas seguintes razões: • flexibilidade do equipamento para produção de peças em aços de médio e grande porte (10 ton a 40 ton). • flexibilidade para produção de vários tipos de aços. • excelente qualidade do metal produzido • utilização de ferro “esponja”, que proporciona muita escória • possibilidade de adaptação de plugs capilares ou porosos para injeção de gases ( argônio/nitrogênio www.insertec.biz
  4. 4. Todavia alguns gargalos tem se verificado para implementar o uso destes fornos, um deles é o desenvolvimento de: • REFRATÁRIO DIMENSIONADO para FIC de grande porte. ⁻ Maior Pressão Ferrostática (> corrosão; > erosão; > pp O2); ⁻ Maximização de Tensões Termo Mecânicas; ⁻ Temperaturas no metal acima de 1.800 °C, alguns casos; ⁻ Alta densidade de potência (Kw/ton de metal); • FORMAÇÃO DE “CASCA DE CROCODILO” (web of cracks, pincushion - fig. 2). www.insertec.biz
  5. 5. II INTRODUÇÃO As massas refratárias para revestimento de FIC : MVS (massas vibradas a seco), são produzidas com as seguintes matérias primas: • Coríndon: Al2O3-alfa (alumina fundida branca ou marrom, alumina tabular); • Magnésia: MgO (MgO sinterizada, MgO água do mar, MgO eletrofundida); • Aditivos; • Ligantes químicos; www.insertec.biz
  6. 6. A mistura da alumina com a MgO, permite a formação “in situ” da fase espinélia MgAl2O4 cuja estrutura cristalina é cúbica de face centradas distorcida. Esta formação provoca ligeira expansão no revestimento: Al2O3 + MgO -> MgAl2O4 (exp.) PF 2.130 °C 900 - 1200 °C (o inicio da cristalização pode variar em função da pressão parcial de O2). O reticulado cristalino da espinélia pode absorver de 71 a 78% (em peso) de alumina. www.insertec.biz
  7. 7. Dois tipos de espinélia são formadas (fig.1): - espinélia matricial (MA spinel matrix); - espinélia coronária (Coronal MA spinel); Obs.: Até agora, a formação coronária não foi vista em provas de laboratório, somente observada em amostras provenientes de análise “post morten”de refratário após o uso. www.insertec.biz
  8. 8. Fig. 1: Micro foto de amostra da Fig. 2: Foto mostrando “web face quente da parede lateral do cracks” (casca de crocodilo) de FIC forno. de 20 Ton. www.insertec.biz
  9. 9. III ENTENDIMENTO DO MECANISMO DE FORMAÇAO DE GRETAS CC E IDENTIFICAÇÃO DAS PROPRIEDADES DA MVS, QUE INTERFEREM NO PROCESSO. Normalmente estes FIC de grande porte, são projetadas espessuras de revestimento refratário superiores a 120mm, e podem ser descritas em trabalho, após SINTERIZAÇÃO como: ZONA SINTERIZADA (sintered zone) : 10 - 20 mm ZONA FRITADA (fritted zone) : 20 mm ZONA C/ PÓ SOUTO (loosening zone) : 80 - 90 mm www.insertec.biz
  10. 10. Após a formação da CC, o revestimento foi interrompido após 1/3 da campanha, em função de “spalling”, lasqueamento de placas de refratário. Neste momento (1/3 da performance), o revestimento estava com o seguinte perfil: PARTE DESGASTADA : 25 mm ZONA SINTERIZADA: 25 mm ZONA FRITADA: 40 mm ZONA COM PÓ SOLTO: 30 mm www.insertec.biz
  11. 11. Foi avaliado um outro revestimento, após final da campanha o mesmo apresentou o seguinte perfil: PARTE DESGASTADA : 50-60 mm ZONA SINTERIZADA : 30 mm ZONA FRITADA : 30-40mm ZONA PÓ SOLTO: 0 No final da campanha, a zona com pó solto estava toda endurecida. Neste caso foi possível detectar a formação de espinélia na face fria do revestimento, mostrando que a temperatura pode ter chegado a 1000 °C. www.insertec.biz
  12. 12. PRODUTO NOVO TINHA DE SER DESENVOLVIDO: Atendendo os seguintes REQUISITOS: A. RESISTÊNCIA A CORROSÃO/EROSÃO MAIS ALTA POSSÍVEL B. ALTA RESISTÊNCIA AO CHOQUE TÉRMICO C. CAPACIDADE DE SINTERIZAÇÃO MAIS BAIXA POSSÍVEL , DEVENDO ACONTECER “APENAS” EM ALTAS TEMPERATURAS (antagônico aos itens A e B). OBS.: Com relação ao item “C”, se sinterização não acontecer tal como descrito, existe um RISCO, que a “ZONA SINTERIZADA”, seja muito fraca, diminuído a resistência a corrosão e erosão do revestimento, diminuindo também a capacidade de se regenerar. www.insertec.biz
  13. 13. Este comportamento está correlacionado com a observação feita, que a massa tinha um bom aspecto até um certo número de cargas e então reduziu para uma espessura mínima com poucos carregamento subseqüentes. A sinterização envolve um mecanismo de “TRANSPORTE DE MASSA”. Por isso resolvemos aprofundar estudos nas propriedades inerentes às movimentações térmicas do revestimento, ou seja: DILATAÇÃO TÉRMICA SOB CARGA (0,01 N/mm2) EXPANSÃO TÉRMICA (1 atm) MASSA ESPECIFICA APARENTE RESISTÊNCIA MECÂNICA (RCF ) www.insertec.biz
  14. 14. IV ENSAIOS TECNOLÓGICOS PARA NOVOS DESENVOLVIMENTOS DE MSV : - Al2O3 MgO - Sp TABELA 1 : Testes de Dilatometria sob Carga a 0,01 N/mm2 QUALIDADE: A Temp. de Pré Queima: 1400 D-máx ( %): 0,72 B 1400 0,71 C A’ 1400 1500 0,75 1,00 B’ C’ 1500 1500 1,08 A” 1650 B” C” 1650 1650 1,19 1,05 1,11 1,23 °C 1021 1032 1059 1276 1423 1574 1362 1442 1650 1000 0,72 0,70 0,70 0,81 0,85 0,85 0,84 0,85 0,84 1200 0,48 0,42 0,56 0,95 0,98 1,03 0,99 1,00 1,03 1400 - 1,60 -1,15 -1,02 0,91 1,00 1,08 1,04 1,10 1,14 1500 - 3,37 * -2,21* - 1,92 * 0,69 0,93 1,17 0,99 1,09 1,18 1600 - 4,38 * -3,17 * - 3,04* -0,21 0,72 1,19 0,72 0,92 1,21 * 1700 -2,53 -0,37* 0,97 * -0,77 Análise dos resultados: ( A ) MVS – utilizada ; (B) e (C) MVS – novos produtos www.insertec.biz -0,06 1,27 *
  15. 15. ANÁLISE DOS RESULTADOS: ( A ) MVS – utilizada ; (B) e (C) MVS – novos produtos a) Para cps pré sinterizados a 1400 e 1500, as deformações máximas (D máx) foram similares, mas em temperaturas diferentes. b) Para cps pré sinterizados a 1500 C e 1650 as retrações são relativamente pequenas para os novos produtos, com pequena expansão para o produto novo “C”. c) Para cps, notar que para baixa temperatura de sinterização ( 1400 C), temos retrações expressivas ( > 3% ) para temperaturas de 1500 C , para o produto utilizado. Esta condição, trás consideráveis contrações nas capas traseiras da MVS utilizada. d) Foi observado após “análise post morten”, que no uso do material A, apareciam gretas na parte traseira da MVS, além da formação de vazios (gaps), com penetração e deposição de metal. www.insertec.biz
  16. 16. “A SINTERIZAÇÃO é um mecanismo de transporte de massa (aglomeração de partículas, redução da superfície especifica) que depende da TEMPERATURA E DO TEMPO DE EXPOSIÇÃO AO CALOR “. Depois da sinterização, ocorre uma acomodação visco - elástica da capa de trabalho. Esta face quente em contato com o metal, adquire características metamórficas após interação com o metal e escória liquida. Entretanto, as capas traseiras mantém características do refratário original, mantendo a fragilidade e a rigidez, típica dos materiais cerâmicos. Com o passar do tempo de uso, o produto A foi contraindo em sua capa traseira gerando um “gap” entre a face de trabalho e a “zona fritada”. Com a pressão Ferrostática exercida pelo metal líquido (que é maior em fornos de maior tamanho), a camada sinterizada se rompe formando gretas em malha (cascas de crocodilo), tal como acontece quando pisamos num revestimento, onde a falhas de preenchimento com argamassa, gerando trincas. www.insertec.biz
  17. 17. Os Valores Tecnológicos para os produtos A,B e C, foram colocados na tabela abaixo: Tabela 2 - VALORES TECNOLÓGICOS CP MEA (antes da queima) MEA ( após queima ) Expansão (%) CCS ( N/mm2) 1.500 °C A 2,96 2,78 1,02 14,9 B 2,92 2,74 2,20 13,7 C 2,94 2,56 3,92 4,6 1.600 °C A 2,95 2,74 1,65 16,1 B 2,93 2,71 3,11 14,8 C 2,94 2,48 4,27 5,9 www.insertec.biz
  18. 18. ANÁLISE DOS RESULTADOS: a) A MVS “A“ e “B” possuem melhores valores para densidade após queima (1500 e 1600 °C). Os altos valores de expansão (VLD variação linear permanente) para a composição C, diminuem e a MEA e também CCS (resistência a compressão). a) Os melhores valores para CCS e VLD, têm um efeito benéfico para a vida do revestimento da MVS. Melhora a resistência a erosão e diminui a tendência a formação de trincas. www.insertec.biz
  19. 19. V CONCLUSÕES Após várias observações e análise “post morten”, na MSV, foi possível comprovar a micro-estrutura da figura 1. Os ensaios realizados, com relação a dilatação térmica sob carga, mostrou que uma boa refratariedade é fundamental para diminuir a retração de sinterização, afim de evitar contrações excessivas nas capas traseiras. Os valores tecnológicos, encontrados para o novo desenvolvimento, MVS-B, são especialmente ditados, pelo comportamento de expansão térmica, retração de sinterização (shrinkage) e resistência mecânica. A amostra MVS-B, foi a base do conceito das novas formulações, para revestimento de FIC de grande porte. Este novo conceito está propiciando um aumento expressivo de performance do revestimento, cuja vida útil era severamente afetada pela formação de redes de trincas (cascas de crocodilo). www.insertec.biz
  20. 20. REVESTIMENTO DE TRABALHO: INSETAG 86 BF INSEPLAST90P www.insertec.biz
  21. 21. REPARO DE BICA COM INSEPLAST-90PF INSEPLAST 90 PF www.insertec.biz
  22. 22. TEMPO DE VIDA ESTIMADO DO REFRATÁRIO PARA AÇOS CARBONO CAPACIDADE FORNO: 10 tons a 25 tons TEMPO DE VIDA: 55 a70 campanhas 24 horas trabalho www.insertec.biz
  23. 23. Consumo de refratário por tonelada de metal. • Quantidade de INSETAG 86 BF: 6 ton de refratários para revestimento completo do forno (14-16 tons ) • Vida: 60 corridas 840 tons de metal • Consumo: 7,14 kg refratário/ton aço • Reparos (3,5 tons de refratários) • Vida: 50 campanhas 700 tons de metal • Consumo Específico: 5 kg refratário/ton aço www.insertec.biz
  24. 24. PIRACICABA, 05 DE JUNHO DE 2012 PALESTRANTE: EDISON DOMINGOS VITTI INSERTEC DEDINI LTDA Rod. Piracicaba – Rio Claro KM 5 Piracicaba – SP Tel: 19 3421-3019 / Fax: 19 3413-3572 E-mail: insertec@dedini.com.br www.insertec.biz

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