REFRACT CSL -2007

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MATERIALES

Conceptos BásicosPropiedades

Jlm / 06-12-2007



•

Indice

• Funciones

•as cac n

• Materias primas principales

• Propiedades Físicas y Químicas

• Tipos de ligas• Selección de refractarios

Determinación del Material Método de Instalación Anclajes Proceso de Secado

• E em los de Análisis com arativo



Que es un material refractario?

Los materiales refractarios son aquellos que pueden ser

,

es decir aquellos cuya PRINCIPAL característica es la

Resistencia al Calor REFRACTARIO Resistencia al Calor

proceso > 1000°C ya que los metales no las resisten



Pueden ser definidos también como :

Materiales No metálicos que son difíciles de fundir aaltas tem eraturas. En eneral lo constitu en oxidos demeta es :

Ej. Al (aluminio) : Punto de fusión 660 °C

Al2O3 (alumina) : Punto de fusión 2050 °C

en ay ma er a es que parec eran encua rarse eneta definición NO son considerados como refractarios , ej. :cerámicas , materiales de construcción , alfarería , fire-proffetc. Esto tiene ue ver con :

EL DESTINO FINAL PARA EL CUAL ESTAN DISEÑADOS



KAOLITE 2200 HS CARBOXITE 27

Refractario

K = 0.3 K = 1.3

(*) Conductividad : Valores Aprox. en W / º K. m



Clasificación de los Refractarios :

Por Tipo :AGLOMERADOS MONOLITICOS PREFORMADOS FIBRAS



Clasificación de los Refractarios :

Por Tipo :

as cac n u m ca :

RO2 ROACIDOS ( PH <7) BASICOS ( PH >7)

SiO2 , ZrO2 CaO , MgO

NEUTROS ( PH 7)

2 3

,

R + O =



ACID Zirconia ZrO2

Zircon ZrO2 . SiO2

Clasificación Química :

Silica SiO2

Semi-Silica SiO2 +

Fireclay

KaolinAluminous Fireclay

Sillimanite SiO2 . Al2O3 Mullite 3Al2O3 . 2SiO2

NEUTRAL Bauxite Al2+

Alumina Al2O3

Carbon C

Silicon Carbide SiC

Chrome Cr2O3+

Chrome-Alumina Cr2O3. Al2O3

Chrome-Magnesite

BASIC Magnesite-Chrome

Spinel Al2O3 . MgO

Magnesite MgO+

Dolomite MgO.CaO



Punto de Fusión - Clasificación segúnTemperatura :Las principales materias primas son Oxidos que tienen un altopunto de fusión , en general mayor al requerido por el proceso :

Periclasa MgO 2800°CEspinela MgO.Al2O3 2135°C

ors er a g . 2

Mullita 3Al2O3.2SiO2 1850°C

Estas temperaturas son válidas únicamente para materias puras.

En la práctica los refractarios contienen contaminaciones , comoasí también son fabricados de varios com onentes or lo ue

su punto de fusión siempre es menor que el componente puro demayor valor.



Punto de Fusión - Clasificación segúnTemperatura :

Aprovechando esta propiedad , podemos clasificar a losrefractarios dependiendo de la temperatura, en la cual los conosrefractarios se calientan, hasta doblarse.

SK 10 Temp.de doblado 1330°C PCE 133 (1330°C )

20 1560 156

SK 30 1680°C 168

De acuerdo a la norma DIN Standard 51 060 los refractarios deben

mostrar un SK > 17 (PCE 150)

Esta es una clasificación antigua que es válida fundamentalmente para ladrillos de

alúmina y tiene el límite mayor es SK = 42 (temp. doblado = 1980 º C) , además la

resistencia mecánica cae mucho antes de la temperatura de doblado.



Diagramas de Fases - Clasificación segúnMaterias Primas :

Dependiendo de las Materias Primas utilizadas , los refractariospueden ser :

Ejemplo : Sistema Binario Alúmina – Silice (Al2O3 – SiO2)

Basados en Materias Primas NaturalesRefractario Fundido

100%

100%Sílice

Alúmina

Mulita



Diagramas de Fases :

Ejemplo : Sistema Ternario Alúmina – Silice – Oxido de Ca

Al2O3 – SiO2 – CaO



Principales Materias Primas:

Naturales AluminosasAl2O3% Tempº C

Perlita 14 1200

Chamotte 42/48 1600

Andalusita 58/60 1650Sillimanita 63/65 1550

Mullita 70 1700

Bauxita 80/88 1700




Naturales No AluminosasTempº C

Cromita C2O3 2275

Magnesitas MgO 2800

Dolomitas MgO – CaO > 2000




Sintéticas Tempº C

Alumina Electrofundidas 1800

Aluminas Tabulares 1800

Aluminas Marrones 1700

ar uro e c o

Oxidos de Zircono 1650

Espinelas 1700

Aluminas Bubble 1800

Cementos Cálcico-aluminosos



Propiedades Físicas y Químicas :

Densidad Porosidad

Densidad Aparente =V (cm3) M (gr /cm3)

VDensidad Es ecífica = M

vv

-

r /cm3

M (gr)

VE

voros a paren e =

Vx

-Porosidad Total =

DEx 100 ( % )




Resistencia a

Solicitaciones Físicas : la Compresión(CCS)

Resistencia a

la Flexión

MOR Resistencia a

la Abrasión(Indice de

brasión

ASTM C 133

ASTM C 704



Propiedades Físicas y Químicas - EROSION :

Según la Norma ASTM C-704 , el Indice que mide

la resistencia a la erosión se expresa en c.c.s # 36

V0V1 100 x100x 25 mm

1 kg de Csi Malla 36

450 Segundos

65 psi de presión Tobera de vidrio (una por vez)

IA = V0 – V1




MaterialCompetencia CARBOMUL 202




RESISTENCIA A LA EROSION de los Hormigones Refractarios

16 - 18 c.c.KAOTUFF

10 c.c. ACTCHEM

. .

HormigonesConvencionales

De Bajo Cementoy AntierosivosSemiaislantes

Antierosivo



Propiedades Físicas y Químicas - ABRASION :



RESISTENCIA A LA CAVITACION de los Hormigones Refractarios

Propiedades Físicas y Químicas - CAVITACION :

Hormigón Civil deAlta resistencia

Hormigón



RESISTENCIA A LA CAVITACION de los Hormigones Refractarios

Propiedades Físicas y Químicas - CAVITACION :




Resistencia al Shock Térmico :Los Refractarios son materiales frágiles que no soportan los cambios

.

Si las tensiones que se generan superan la resistencia del material ,estese parte generando grietas progresivas hasta llegar a la rotura.

Método de Medición

En Agua En AireSe calienta hasta 950ºC y se lo enfría Se calienta hasta 950ºC y se lo enfríaLadrillos Acidos > 5suces vamen e en agua , as a a

rotura . Para LADRILLOS SILICO-ALUMINOSOS (ACIDOS)

suces vamen e con a re

comprimido,hasta la rotura . Para

LADRILLOS BASICOS.

a r os e amo eLadrillos de Alúmina > 15Ladrillos de Mulita > 20

agnes a a o erroMagnesia bajo hierro > 25Magnesia Cromo > 30

a r os e s > sp ne as s n romo >




Conductividad Térmica :La Conductividad térmica es el valor que determina el Poder Aislante

de los refractarios . Materiales de baja conductividad son usados comoCarburode Silicio

W / K . m

s antes , m entras os e e mayor , como re ractar os.

Carburo

Magnesia 60%

Corundum

40%

SíliceCromita

orun um90%

99%

LadrillosSil-Alum.Zirconio

Aislantes




Conductividad Térmica :• Aislación de baja temp. 0.02 • Ladrillo MgO 5.0

• Fibra cerám. 0.07 • Ladrillo MgO-C 12.5

• Ladrillos Aislantes 0.15 • Ladrillo Carbón BF 13.5

. . .

• Ladrillos Alta alum. 1.5

-

• Grafito Alta conductividad 107




Calor Es ecífico :El calor Específico es el factor de energía calorimétrico . Indica la

cantidad de energía que necesita un gramo de un material para

a canzar un gra o . En kJ / kg . K



Propiedades Físicas y Químicas :Balance Energético de un Equipo:

PA

PTAC

PC = CC +PT+AC+PCH+PA+PLL



Propiedades Físicas y Químicas :Balance Energético de un Equipo:

PT

PC = CC +PT+ PCH




Ex ansión Térmica :

Magnesia

Los materiales experimentan cambios volumétricos bajo la influencia

de la temperatura . Este valor se denomina Expansión TérmicaSílice

99%

Reversible y no debe ser confundida con la Variación Lineal

Permanente (VLP) que es el valor no-reversible que experimentan

los refractarios al ser llevados a altas tem eratura or rimera vez.

Chamote

Carburo de

Silicio



Refractoriedad Bajo Carga (RUL)

Refractoriedad Bajo Carga

Se somete a una robeta de 50 mm de diámetro 50 mm

de altura , a una carga de 0.2 N/mm2 , mientras se va

calentando en una atmósfera reductora.Silimanita

clásicos :Cromo-Magnesia

Silice

Temp. º C

T0 T0.6 Tb



Tipos De Liga :

Temperaturas de desarrollo de ligas

T º C

1300

1500

1700 LIGA CERAMICA La LIGA CERAMICA es un

mecanismo de unión cuyo procesomotriz es la REDUCCION DE LA

900

1100

LIGA CERAMICA ENERG A LIBRE SUPERFICIAL y

es acelerada por las altas

temperaturas , algunos aditivos y losLIGA CERAMICA

500

700

SIN LIGA

contaminantes.

100

300

LADRILLOS



Tipos De Liga :


T º C

1300

1500

1700

LIGA CERAMICA

produce por laREACCIÓN QUÍMICA

900

1100

LIGA CERAMICA

CEMENTO cálcico-aluminoso . Es una

reacción exotérmica de

500

700

DESARROLLO DE

alta resistencia inicial ,que se va destruyendo amedida que secamos el

100

300

HIDRAULICA producto.

LADRILLOS MONOLITICOS



Tipos De Liga :


T º C

1300

1500

1700 LIGA CERAMICA

LIGA CERAMICA LIGA CERAMICA

900

1100

LIGA CERAMICA

500

700

SIN LIGA DESARROLLO DE

DESARROLLO DE

LIGAQUÍMICA

100

300

HIDRAULICA

LADRILLOS MONOLITICOS LADRILLOS



Tipos De Liga :

Hormigones ConvencionalesResistencia vs Temp.

g c Curvas de Resistencia Vs TemperaturaPara Distintos Tipos de Ligas

1100

12001300

1400

600

700

800

900

200

300

400

500

0

100

0

1

0

0

2

0

0

3

0

0

4

0

0

5

0

0

6

0

0

7

0

0

8

0

0

9

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

1

2

0

0

1

3

0

0

1

4

0

0

24

Temp. º C

Selección de Materiales :



Selección de Materiales :Proceso de desarrollo de aplicaciones

TemperaturaAcción

Física

Acción Química Medio

Ambiente

Costos METODO DEINSTALACION




Selección de Materiales :Determinación de la solicitación

Material MaxTemp.

Chemicalresistanceacid

Chemicalresistancealkalis

HotStrength

Thermalshockresistanc

Liquidmetalresistance

Glasscontactresistance

e

Purealumina

V Good Good Good Good Poor V Good Good

High Good Good Moderate Moderat Moderate Good GoodAlumina e

Firebrick Moderate Moderate Moderate Poor Moderate Moderate Moderate

Silicon Moderate V Good V Good V Good Excellent Excellent ExcellentCarbide

Magnesia Excellent Poor Good Moderate

Poor Good Poor

-

aluminate eSilica(fused)

Poor Good Poor Poor Excellent Poor Good




Selección de Materiales :Sistemas de Instalación , Anclajes y Secado :

Construcción de Ladrillos

Colado de Hormi ones

Gunitado de Hormigones

Apisonables Refractarios





Equipamiento para Instalaciones : Colado

Vibradores Bombeadora





Equipamiento para Instalaciones : Gunitado

Gunitadoras Tobera degunitar

Bombasde agua





LADRILLOAISLANTE JM-28

HORMIGONCARBOXITE 66

LADRILLO

CARBOMUL 202

HORMIGONKAOLITE 2600 LI

GUNITABLEKAOTAB 95

HORMIGON

KAOTAB 95





Anclajes Tipo “V”

Ancla es Ti o “Y”

Otros Anclajes Metálicos

Anclas Cerámicas





Luego de ser instalados, TODOS los materiales que involucrancontenido de a ua DEBEN SER SECADOS de modo ro ramado.

40 – 50 %Agua de Exceso de

8 - 15 %Agua de Reacción

(H2O)< 100 °C

Hormigón % A G U A

5 – 7 % 4 – 5 % Química

(combinada)

<












Sistemas de Instalación , Anclajes y Secado :




Proceso de desarrollo de aplicaciones

TemperaturaAcción

Física

Acción Química Medio

Ambiente

Costos METODO DEINSTALACION

EXPERIENCIA

PREVIA

ENSAYOS DE

LABORATORIOPILOTOCORRECCION

DEL ERROR

RESULTADO NO

SATISFACTORIOOK

PRODUCTO

SELECCIONADO

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