Na última década, para atender à demanda de aço requerida pelo aquecimento da economia mundial, aliado ao aumento da produtividade dos altos fornos, as usinas siderúrgicas vêm enfrentando problemas de disponibilidade de equipamentos, principalmente para escoar a produção do gusa dos Altos Fornos para a Aciaria realizada por Carros Torpedo. Estudos sobre mecanismos de corrosão em refratários utilizados em carro torpedo mostraram que a presença de espinélio, MgAl2O4, melhora a resistência à erosão e à penetração de escória, em refratários de alta alumina. Considerando que a corrosão em refratários é governada pela área de interface com o metal/escória, a diminuição da porosidade dos refratários contribui para a diminuição desta área. Portanto, para que a resistência à corrosão do revestimento refratário seja melhorada, é necessário que os caminhos que conduzem à penetração do banho (gusa/escória), sejam preenchidos ao máximo, sem comprometer a microestrutura diante de possíveis variações volumétricas, resultantes de expansão térmica diferencial. O objetivo desse trabalho é avaliar o comportamento ao desgaste por corrosão gusa/escória em refratários formados a base de Al2O3/SiC/C/MgAl2O4 incorporados com espinélio de alumínio magnésio na porosidade aberta do material refratário. Para análise da formação e estabilidade química do espinélio, a partir das soluções mistas de nitratos de magnésio e alumínio foram utilizadas análises termogravimétrica, (TG), análise térmica diferencial, (DTA), difratometria de raios X, (DRX). Após as impregnações dos corpos de prova e ensaios de corrosão e escorificação, realizados em Forno Tamman foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), porosimetria de mercúrio, difratometria de raios X, DRX, para avaliar os mecanismos de desgaste do refratário. / In the last decade to get the demand of steel required for the global economy warming, coupled with the increasing blast furnaces productivity, steel mills have had problems of equipment availability, mainly to transfer hot metal productionl from blast furnaces to Steelmaking by Torpedo Cars. Studies of corrosion mechanisms in refractory materials used in torpedo cars showed that the presence of spinel, MgAl2O4, improves the erosion resistance and slag penetration in high-alumina based refractories. Considering that the refractories corrosion is controlled by the interface with the hot metal or slag, the decrease of refractories porosity contributes to the reduction in this surface area. Therefore, the refractory lining corrosion resistance improved when the pathways lead to penetration of the bath (hot metal/slag) are filled up to the maximum, without jeopardizing the microstructure, avoiding volumetric changes by differential thermal expansion. The goal of this study is to evaluate the corrosion wear behavior by hot metal/slag of Al2O3/C/SiC/MgAl2O4 based materials incorporated with aluminum magnesium spinel into open porosity of this refractory materials. Thermal analysis (TG/DTA) and X-ray diffraction (XRD) were simultaneously study used the formation and chemical stability of spinel obtained from mixed solutions of b using magnesium and aluminum nitrates. After impregnation and corrosion tests Tammann furnace materials samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), mercury porosimetry, X-ray diffraction (XRD) to evaluate the wear mechanisms of refractory.

Na última década, para atender à demanda de aço requerida pelo aquecimento da economia mundial, aliado ao aumento da produtividade dos altos fornos, as usinas siderúrgicas vêm enfrentando problemas de disponibilidade de equipamentos, principalmente para escoar a produção do gusa dos Altos Fornos para a Aciaria realizada por Carros Torpedo. Estudos sobre mecanismos de corrosão em refratários utilizados em carro torpedo mostraram que a presença de espinélio, MgAl2O4, melhora a resistência à erosão e à penetração de escória, em refratários de alta alumina. Considerando que a corrosão em refratários é governada pela área de interface com o metal/escória, a diminuição da porosidade dos refratários contribui para a diminuição desta área. Portanto, para que a resistência à corrosão do revestimento refratário seja melhorada, é necessário que os caminhos que conduzem à penetração do banho (gusa/escória), sejam preenchidos ao máximo, sem comprometer a microestrutura diante de possíveis variações volumétricas, resultantes de expansão térmica diferencial. O objetivo desse trabalho é avaliar o comportamento ao desgaste por corrosão gusa/escória em refratários formados a base de Al2O3/SiC/C/MgAl2O4 incorporados com espinélio de alumínio magnésio na porosidade aberta do material refratário. Para análise da formação e estabilidade química do espinélio, a partir das soluções mistas de nitratos de magnésio e alumínio foram utilizadas análises termogravimétrica, (TG), análise térmica diferencial, (DTA), difratometria de raios X, (DRX). Após as impregnações dos corpos de prova e ensaios de corrosão e escorificação, realizados em Forno Tamman foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), porosimetria de mercúrio, difratometria de raios X, DRX, para avaliar os mecanismos de desgaste do refratário. / In the last decade to get the demand of steel required for the global economy warming, coupled with the increasing blast furnaces productivity, steel mills have had problems of equipment availability, mainly to transfer hot metal productionl from blast furnaces to Steelmaking by Torpedo Cars. Studies of corrosion mechanisms in refractory materials used in torpedo cars showed that the presence of spinel, MgAl2O4, improves the erosion resistance and slag penetration in high-alumina based refractories. Considering that the refractories corrosion is controlled by the interface with the hot metal or slag, the decrease of refractories porosity contributes to the reduction in this surface area. Therefore, the refractory lining corrosion resistance improved when the pathways lead to penetration of the bath (hot metal/slag) are filled up to the maximum, without jeopardizing the microstructure, avoiding volumetric changes by differential thermal expansion. The goal of this study is to evaluate the corrosion wear behavior by hot metal/slag of Al2O3/C/SiC/MgAl2O4 based materials incorporated with aluminum magnesium spinel into open porosity of this refractory materials. Thermal analysis (TG/DTA) and X-ray diffraction (XRD) were simultaneously study used the formation and chemical stability of spinel obtained from mixed solutions of b using magnesium and aluminum nitrates. After impregnation and corrosion tests Tammann furnace materials samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), mercury porosimetry, X-ray diffraction (XRD) to evaluate the wear mechanisms of refractory.

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No. of bitstreams: 1 TeseSMJ.pdf: 10960620 bytes, checksum: 004243fd396e114b01e19001af212d41 (MD5) Previous issue date: 2004-08-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The high competitiveness generated by the world metallurgical scenery has been taking the Integrated Steelworks to look for an incessant way the increase of the efficiency of the refine pre-treatment processes, especially Pig Iron Hot Metal Desulfurization at Torped Car. As collateral effect, the refractory lining used in these equipment has been submitted to operational conditions more and more severe leading to an increasing the wear rate. In this sense, the Post Mortem Study of a based Al2O3/SiC/C/MgAl2O4 refractory lining (ASCM) used at CSN Torped Cars was carried out. It was concluded that a slag containing a big amount of calcium aluminum-silicate, interacts with the refractory microstructure promoting the corrosion. It was also identified a concurrent mechanism by alkaline incorporation, besides corundum to betaalumina transformation and SiC oxidation by Na2O resulting in better conditions to the graphite of protection, and consequently, improving the refractory lining campaign. In order to prevent the corrosion of the Torped Car Refractory Lining, a new technology was developed by using a Impregnation Technique of the Cerium Solution SIT/Ce, which the Cerium Solution is able to fill up partially the opened porous of the ASCM microstructure, improving the corrosion resistance and thermal-mechanical properties. The protection mechanism was identified carrying out dynamic slag test and fracture energy test, followed by microstructure characterization by using of the Scanning Electronic Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction and Mercury Porosimeter. Another New Protection Technology of Torped Car Refractory Lining was also developed based on Protecting Layer Formation - FPL. This technique consists of changing the Slag Composition, resulting in an improved wear resistance. Preliminary simulations were carried out in order to optimize the dopant concentration at the slag, followed by tests in rotative oven simulating the wettability refractory material by doped slag. As consequence the Technology of FPL was implemented at Industrial Scale resulting in an additional Protection Mechanism of CSN Torped Car Refractory Lining. By taking account the ASCM refractory lining microstructure, it was observed that main corrosion spots are located in the material fine fraction (matrix). Besides, the matrix which includes the primary bonding system, additional pores are generated to the existing ones as consequence of the resin oxidation during Torped Car heating up. Therefore, it was evaluated the effect of the Doping Bonding System in relation to the thermal and mechanical properties and corrosion resistance. It was achieved an improvement of both indicating the feasibility of The Doping Technique of the Bonding System – DBS/CeO2. / A elevada competitividade introduzida pelo Cenário Siderúrgico Mundial tem conduzido as Usinas Siderúrgicas Integradas a buscarem de forma incessante o aumento da eficiência dos processos de pré-tratamento de refino, conduzindo a necessidade da dessulfuração de Ferro Gusa em Carros Torpedos. Como efeito colateral, o revestimento refratário empregado nestes equipamentos tem sido submetido a condições operacionais cada vez mais severas conduzindo ao aumento da taxa de desgaste. Estudos Post Mortem do revestimento refratário de Al2O3/SiC/C/MgAl2O4 (ASCM) empregados em Carros Torpedos da CSN foram realizados com o objetivo de determinar o mecanismo de corrosão desenvolvido durante a aplicação industrial. Concluiuse que a escória rica em alumino-silicatos de cálcio, interage com a microestrutura refratária promovendo a corrosão do material. Como principal resultado deste estudo foi identificada a introdução de mecanismo concorrente de incorporação alcalina, decorrente da combinação da fase MgAl2O4 com o Na2O, resultando na produção da fase NaMg2Al15O25, adicional à transformação do Corundum em Beta-alumina e à oxidação do SiC por Na2O, concorrendo para maior proteção do Grafite, e conseqüentemente, para o acréscimo na vida útil do revestimento refratário. Visando prevenir à corrosão dos revestimentos refratários à base de ASCM, foi desenvolvida uma nova tecnologia a partir do emprego da Técnica de Impregnação de Solução Portadora de Cério – ISP/Ce, baseada no emprego de uma solução aquosa portadora de cério capaz de ocupar parcialmente a porosidade aberta da microestrutura do refratário, resultando em aumento da resistência à corrosão e incremento das suas propriedades termo-mecânicas. O mecanismo de proteção foi equacionado mediante a realização de ensaios de escorificação e de energia de fratura, seguidos de caracterização da microestrutura refratária utilizando-se das técnicas de microscopia eletrônica de varredura acoplada à microssonda eletrônica, difração de raios-X e porosimetria de mercúrio. Outra nova tecnologia de proteção do revestimento refratário de Carros Torpedos foi desenvolvida mediante a Formação de Camada Protetora – FCP. A Técnica consiste na saturação da escória do processo, resultando em aumento da resistência ao desgaste do revestimento refratário de Carro Torpedo. Foram realizadas Simulações Laboratoriais preliminares visando otimizar a concentração de dopantes na escória, seguido de testes em forno rotativo simulando a molhabilidade do refratário de Carro Torpedo pela escória saturada. Como consequência foi implantada a Tecnologia de FCP em escala industrial resultando na proteção do revestimento refratário de Carro Torpedo da CSN. Tomando-se a microestrutura refratária de refratários à base ASCM, observa-se que os sítios de corrosão concentram-se na fração fina do material (matriz). Em adição, é na matriz onde se localiza o sistema de ligação primário à base de resina fenólica, região onde são gerados poros adicionais aos intrínsecos à microestrutura, decorrentes da degradação da resina durante aquecimento dos Carros Torpedos. Desta forma, foi estudado o efeito da Dopagem do Sistema de Ligação sobre as propriedades termomecânicas e de resistência à corrosão. Como resultando foram obtidos aumentos expressivos de ambas propriedades sinalizando a viabilidade do emprego da Técnica de Dopagem do Sistema de Ligação – DSL/CeO2.