Os concretos refratários são materiais que apresentam estrutura complexa contendo uma fração de partículas finas (D < 100?m) chamada de matriz e outra mais grosseira da ordem de até centímetros compostas por agregados. Dentre as propriedades importantes durante a aplicação dos concretos refratários, este trabalho aborda principalmente a energia de fratura e a resistência à erosão. Para a avaliação dessas propriedades vários estudos vêm sendo desenvolvidos nos últimos anos. A introdução do método da cunha para propagação estável da trinca é um exemplo, pois este método é utilizado para materiais com estrutura grosseira, como é o caso dos concretos. Já em se tratando de resistência a erosão, pouco se encontra na literatura a respeito desse assunto para concretos refratários. Tendo em vista a aplicação destes materiais, foi avaliado o comportamento da energia de fratura e resistência à erosão de concretos refratário aluminoso convencional antierosivo utilizado na indústria petroquímica com o objetivo de correlacionar os resultados de energia de fratura e a resistência à erosão. Para o desenvolvimento do trabalho foram usados dois concretos a com mesma composição química, variando somente o tamanho de agregado. Foram avaliadas além da energia de fratura e da resistência à erosão outras propriedades foram avaliadas como: os módulos elástico e de ruptura, porosidade aparente, fases cristalinas e microestrutura, e ainda foi realizado um estudo da matriz do concreto. Os resultados mostraram que a energia de fratura aumenta com o aumento do tamanho de agregado para o concreto estudado e a resistência a erosão aumenta com a temperatura de tratamento térmico devido a ceramização da matriz, conforme análise das imagens. Em função dos resultados, pode-se concluir que não foi observada uma boa correlação entre energia de fratura e resistência à erosão. Mas esta correlação de energia de fratura e de resistência à erosão pode ter o mesmo comportamento que a correlação entre comprimento característico e resistência á erosão para faixas específicas de tamanho de agregado. / Castables materials are known to be formed by a complex microstructure containing a fine fraction known as matrix (D<100?m) and another one known as aggregate containing thicker particles up to centimeters in size. Among its most notable properties regarding application, this research primarily addresses to the fracture energy and its erosion resistance. In recent years, some studies have been performed concerning such assessments. As an example, the wedge splitting procedure has been applied in the stable crack propagation method used for some thicker structured materials evaluation such the castables ones. On the other hand, a few data have been gathered concerning castable\'s erosion resistance. Facing such applications the main goal was the study of conventional aluminous anti erosive castables once it has been used in the petrochemical industry in order to correlate fracture energy and erosion resistance results. On this research, two castables samples with the same chemical composition were tested differing only its aggregate particle grain sizes. Besides fracture energy and erosion resistance, other important properties were evaluated as following: elastic modulus, rupture modulus, apparent porosity, crystalline phases and a castable matrix study was also carried out. The results demonstrate an increase on fracture energy as the studied castable aggregate size also increases and according to images studied, the erosion resistance suffers another increment regarding the thermal treatment temperature increase due matrix ceramization. Based on the obtained results, it can be concluded that no observation was made regarding the fracture energy and erosion resistance but it may exist an energy correlation between them once there is some observed between the characteristic length and the erosion resistance concerning the aggregate size range.

A constante busca por redução de custos e alternativas estratégicas por abastecimento de insumos refratários, tem levado as usinas siderúrgicas à buscar novos fornecedores para atender suas necessidades. Com base na necessidade da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), firmou-se uma parceria entre universidade e empresa, com intuito de desenvolver um novo fornecedor para um insumo refratário o qual só era fornecido por uma empresa. Foi então iniciado um trabalho de investigação das propriedades físico-químicas do material utilizado pela CSN (material de referência), utilizando-se a análise da distribuição granulométrica, composição mineralógica e propriedades mecânicas. A partir deste ponto, convidouse uma empresa genuinamente nacional, para desenvolver um novo produto, com matérias primas nacionais, que tivesse as mesmas propriedades mecânicas do material de referência. O concreto nacional foi caracterizado da mesma forma que o material de referência, em suas propriedades físico-químicas e ensaios mecânicos. Com base nos resultados foi realizado um teste em escala piloto, com aprovação do material. A empresa parceira passou a ter um novo material em sua carteira de produtos comercializado no mercado nacional e a CSN está realizando testes em escala industrial para aprovar um novo fornecedor de concreto refratário de alta resistência mecânica. / The constant search for cost reduction and strategic alternatives for refractory raw materials supply, has led the steelplants to look for new suppliers to meet its needs. Companhia Siderurgica Nacional (CSN) has signed a partnership between universities and companies, aiming to develop a new supplier for a refractory raw material which was only supplied by one company. Then a research based on chemical-physical properties of material used by CSN (reference material) was started, using the analysis of particle size distribution, mineralogical composition and mechanical properties. From this point, a genuine national company was invited, to develop a new product, with national raw materials, which had the same mechanical properties of the reference material. The national castable was characterized in the same way as the reference material in their chemical-physical properties and mechanical tests. Based on the results a test was performed on a pilot scale, with the approval of the material. The partner company has taken on a new material in its portfolio of products marketed in the domestic market and CSN is conducting tests on an industrial scale to approve a new supplier of refractory concrete with high mechanical strength.

A constante busca por redução de custos e alternativas estratégicas por abastecimento de insumos refratários, tem levado as usinas siderúrgicas à buscar novos fornecedores para atender suas necessidades. Com base na necessidade da Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), firmou-se uma parceria entre universidade e empresa, com intuito de desenvolver um novo fornecedor para um insumo refratário o qual só era fornecido por uma empresa. Foi então iniciado um trabalho de investigação das propriedades físico-químicas do material utilizado pela CSN (material de referência), utilizando-se a análise da distribuição granulométrica, composição mineralógica e propriedades mecânicas. A partir deste ponto, convidouse uma empresa genuinamente nacional, para desenvolver um novo produto, com matérias primas nacionais, que tivesse as mesmas propriedades mecânicas do material de referência. O concreto nacional foi caracterizado da mesma forma que o material de referência, em suas propriedades físico-químicas e ensaios mecânicos. Com base nos resultados foi realizado um teste em escala piloto, com aprovação do material. A empresa parceira passou a ter um novo material em sua carteira de produtos comercializado no mercado nacional e a CSN está realizando testes em escala industrial para aprovar um novo fornecedor de concreto refratário de alta resistência mecânica. / The constant search for cost reduction and strategic alternatives for refractory raw materials supply, has led the steelplants to look for new suppliers to meet its needs. Companhia Siderurgica Nacional (CSN) has signed a partnership between universities and companies, aiming to develop a new supplier for a refractory raw material which was only supplied by one company. Then a research based on chemical-physical properties of material used by CSN (reference material) was started, using the analysis of particle size distribution, mineralogical composition and mechanical properties. From this point, a genuine national company was invited, to develop a new product, with national raw materials, which had the same mechanical properties of the reference material. The national castable was characterized in the same way as the reference material in their chemical-physical properties and mechanical tests. Based on the results a test was performed on a pilot scale, with the approval of the material. The partner company has taken on a new material in its portfolio of products marketed in the domestic market and CSN is conducting tests on an industrial scale to approve a new supplier of refractory concrete with high mechanical strength.

Os concretos refratários são materiais que apresentam estrutura complexa contendo uma fração de partículas finas (D < 100?m) chamada de matriz e outra mais grosseira da ordem de até centímetros compostas por agregados. Dentre as propriedades importantes durante a aplicação dos concretos refratários, este trabalho aborda principalmente a energia de fratura e a resistência à erosão. Para a avaliação dessas propriedades vários estudos vêm sendo desenvolvidos nos últimos anos. A introdução do método da cunha para propagação estável da trinca é um exemplo, pois este método é utilizado para materiais com estrutura grosseira, como é o caso dos concretos. Já em se tratando de resistência a erosão, pouco se encontra na literatura a respeito desse assunto para concretos refratários. Tendo em vista a aplicação destes materiais, foi avaliado o comportamento da energia de fratura e resistência à erosão de concretos refratário aluminoso convencional antierosivo utilizado na indústria petroquímica com o objetivo de correlacionar os resultados de energia de fratura e a resistência à erosão. Para o desenvolvimento do trabalho foram usados dois concretos a com mesma composição química, variando somente o tamanho de agregado. Foram avaliadas além da energia de fratura e da resistência à erosão outras propriedades foram avaliadas como: os módulos elástico e de ruptura, porosidade aparente, fases cristalinas e microestrutura, e ainda foi realizado um estudo da matriz do concreto. Os resultados mostraram que a energia de fratura aumenta com o aumento do tamanho de agregado para o concreto estudado e a resistência a erosão aumenta com a temperatura de tratamento térmico devido a ceramização da matriz, conforme análise das imagens. Em função dos resultados, pode-se concluir que não foi observada uma boa correlação entre energia de fratura e resistência à erosão. Mas esta correlação de energia de fratura e de resistência à erosão pode ter o mesmo comportamento que a correlação entre comprimento característico e resistência á erosão para faixas específicas de tamanho de agregado. / Castables materials are known to be formed by a complex microstructure containing a fine fraction known as matrix (D<100?m) and another one known as aggregate containing thicker particles up to centimeters in size. Among its most notable properties regarding application, this research primarily addresses to the fracture energy and its erosion resistance. In recent years, some studies have been performed concerning such assessments. As an example, the wedge splitting procedure has been applied in the stable crack propagation method used for some thicker structured materials evaluation such the castables ones. On the other hand, a few data have been gathered concerning castable\'s erosion resistance. Facing such applications the main goal was the study of conventional aluminous anti erosive castables once it has been used in the petrochemical industry in order to correlate fracture energy and erosion resistance results. On this research, two castables samples with the same chemical composition were tested differing only its aggregate particle grain sizes. Besides fracture energy and erosion resistance, other important properties were evaluated as following: elastic modulus, rupture modulus, apparent porosity, crystalline phases and a castable matrix study was also carried out. The results demonstrate an increase on fracture energy as the studied castable aggregate size also increases and according to images studied, the erosion resistance suffers another increment regarding the thermal treatment temperature increase due matrix ceramization. Based on the obtained results, it can be concluded that no observation was made regarding the fracture energy and erosion resistance but it may exist an energy correlation between them once there is some observed between the characteristic length and the erosion resistance concerning the aggregate size range.

O conhecimento da resistência ao dano por choque térmico de materiais refratários é uma das características mais importantes para determinar seu desempenho em muitas aplicações, pois quando os refratários são submetidos a abruptas e severas variações de temperatura, estes podem sofrer danos. A resistência ao dano por choque térmico de um material pode variar com o tamanho de grão, com o tipo e valor da tensão, com a taxa de carregamento e com outras condições de aplicação da tensão, ou seja, não é uma propriedade intrínseca do material. Os métodos correntemente utilizados para prever o comportamento da resistência ao dano por choque térmico são baseados nos trabalhos de Hasselman, responsável pelo estudo da determinação dos parâmetros de resistência ao choque térmico, R (oC), o parâmetro de resistência ao dano por choque térmico R\'\'\'\' (m), e o parâmetro de estabilidade da trinca sob tensão térmica Rst (m1/2.oC). As equações previstas por ele levam em consideração o módulo de Young, o módulo de ruptura, a energia de fratura e o coeficiente de expansão térmica do material a ser analisado. A resistência ao dano por choque térmico pode ser avaliada por meio de ciclos térmicos, isto é, sucessivos testes de aquecimento e subseqüente resfriamento, com análise da queda do módulo de Young a cada ciclo. Para prever e avaliar a resistência ao dano por choque térmico, amostras de um concreto refratário comercial fornecido pela IBAR (Indústrias Brasileiras de Artigos Refratários), foram sinterizadas a 1000ºC e 1450ºC por cinco horas. Essas temperaturas foram definidas em virtude de o concreto em questão apresentar agregados de andaluzita, que sofrem mulitização após 1280ºC. Logo esse concreto exibe um comportamento distinto em função da temperatura de tratamento térmico, pois seu agregado pode se transformar em mulita e sílica. Para esse estudo, amostras prismáticas sinterizadas a 1000ºC e 1450ºC, foram submetidas a ciclos de choque térmico, permanecendo 20 minutos no forno com temperatura de 1000ºC e subseqüente resfriamento em água circulante a 25ºC. Também foram realizadas análises de porosidade aparente, de absorção de água, de massa específica aparente, de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Foi verificado que os parâmetros de Hasselman previram que o refratário sinterizado a 1450ºC apresentaria menor resistência ao choque térmico, previsão esta confirmada pelos testes experimentais. Sendo assim é importante avaliar o comportamento do concreto refratário desde a temperatura ambiente até a temperatura de trabalho, a fim de que se conheçam todas as mudanças envolvidas, e que sejam evitados problemas que possam gerar prejuízos na instalação industrial e ao processo pertinente à sua aplicação. / The thermal shock resistance of refractory materials is one of the most important characteristics that determine their performance in many applications, since abrupt and drastic differences in temperature can damage them. A material1s thermal shock resistance may vary according to grain size, the type and intensity of the stress to which it is subjected, the loading rate, and other loading conditions; hence, this resistance is not an intrinsic property of the material. The method currently employed to predict thermal shock behavior is based on the work of Hasselman, whose studies involved the determination of the parameters of thermal shock resistance, R (ºC), thermal shock damage resistance, R\"\" (m), and thermal stress crack stability, Rst (m1/2.ºC). Hasselman\'s equations take into consideration Young\'s modulus, the modulus of rupture, the energy at fracture and the coefficient of thermal expansion of the material under analysis. Resistance to thermal shock damage can be evaluated based on thermal cycles, i.e., successive heating and cooling cycles followed by an analysis of the drop in Young\'s modulus occurring in each cycle. In the present study, samples of a commercial refractory produced by IBAR (Indústrias Brasileiras de Artigos Refratários) were sintered at 1000ºC and 1450ºC for 5 hours to predict and evaluate their thermal shock resistance. These temperatures were chosen because this refractory contains andalusite aggregates that become mullitized at temperatures above 1280ºC. Therefore, this castable displays a particular behavior as a function of the heat treatment temperature, since its aggregates can transform into mullite and silica. In this study, prismatic samples from each sintering temperature were subjected to thermal shock cycles, soaking in the furnace for 20 minutes at a temperature of 1000ºC, and subsequent cooling in circulating water at 25ºC. Apparent porosity, water absorption, apparent density, X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses were also performed. It was found that Hasselman\'s parameters predicted that the refractory sintered at 1450ºC would show lower thermal shock resistance than the refractory sintered at 1000ºC, a prediction that was confirmed by the results of the thermal shock tests. Hence, is important to evaluate the behavior of refractory castables from ambient temperature to working temperature in order to be aware of all the changes that occur, thus avoiding problems leading to losses in industrial installations and in the processes involved in the specific applications of these refractories.

O amortecimento, fenômeno pelo qual energia mecânica em um sistema dinâmico é dissipada, é uma das propriedades mais sensíveis dos materiais quanto a presença de trincas e microtrincas. O estudo do amortecimento já é bem estabelecido em áreas como engenharia civil, em que é de importância na resistência mecânica de um sistema sujeito a abalos sísmicos e vibrações, porém vem sendo cada vez mais estudado na indústria de materiais para analisar e quantificar o dano em concretos refratários que sofrem ciclos de choque térmico. Este trabalho apresenta uma metodologia e algoritmo para a determinação do amortecimento das ressonâncias de um material, para avaliação de danos em concretos refratários, através da análise espectral de tempo-frequência. São também apresentados os resultados obtidos para um sinal simulado, uma barra de alumina densa e um par de barras de concreto refratário comercial de alta alumina, sendo uma com e outra sem dano por choque térmico. Com o uso do método foi possível recuperar o valor do amortecimento e a frequência usada para gerar o sinal simulado. O resultado apresentado para a alumina é compatível com o valor encontrado em literatura e, com o resultado obtido para os concretos refratários, foi possível mostrar o potencial de aplicação do método para caracterização de dano, sendo significativa a diferença do amortecimento do concreto com dano para o concreto sem dano. / Damping, phenomenon by which mechanical energy is reduced in dynamic systems, is one of the most sensible properties of materials in relation to the presence of cracks and micro-cracks. The study of the damping is well stablished in areas such as civil engineering, where it has fundamental importance in the mechanical resistance of a system exposed to seismic waves or vibration, although it is beginning to be used more often in the material industry to analyze and quantify the damage in castables that suffered thermal-shock cycles. This work presents a methodology and an algorithm to determine the resonances damping factors of a material, to evaluate the damage caused by thermal shock in castables, through the use of time-frequency spectral analysis. Results are presented for a simulated signal, an alumina beam, a pair of commercial high alumina with low-aggregate content castable, a pair of high alumina with high-aggregate content castable and a pair of silico-aluminous castable impregnated with coke. Each pair contains one sample with damage through thermal-shock cycle(s) and the other without. By using this method it was possible to retrieve the damping value and frequency used to generate the simulated signal. The result for the alumina beam was in accordance to the literature values and, with the results achieved for the castables, it was possible to expose the potential application of the method to characterize damage: there were a considerable difference between the damping value of the castables with and without damages.

O amortecimento, fenômeno pelo qual energia mecânica em um sistema dinâmico é dissipada, é uma das propriedades mais sensíveis dos materiais quanto a presença de trincas e microtrincas. O estudo do amortecimento já é bem estabelecido em áreas como engenharia civil, em que é de importância na resistência mecânica de um sistema sujeito a abalos sísmicos e vibrações, porém vem sendo cada vez mais estudado na indústria de materiais para analisar e quantificar o dano em concretos refratários que sofrem ciclos de choque térmico. Este trabalho apresenta uma metodologia e algoritmo para a determinação do amortecimento das ressonâncias de um material, para avaliação de danos em concretos refratários, através da análise espectral de tempo-frequência. São também apresentados os resultados obtidos para um sinal simulado, uma barra de alumina densa e um par de barras de concreto refratário comercial de alta alumina, sendo uma com e outra sem dano por choque térmico. Com o uso do método foi possível recuperar o valor do amortecimento e a frequência usada para gerar o sinal simulado. O resultado apresentado para a alumina é compatível com o valor encontrado em literatura e, com o resultado obtido para os concretos refratários, foi possível mostrar o potencial de aplicação do método para caracterização de dano, sendo significativa a diferença do amortecimento do concreto com dano para o concreto sem dano. / Damping, phenomenon by which mechanical energy is reduced in dynamic systems, is one of the most sensible properties of materials in relation to the presence of cracks and micro-cracks. The study of the damping is well stablished in areas such as civil engineering, where it has fundamental importance in the mechanical resistance of a system exposed to seismic waves or vibration, although it is beginning to be used more often in the material industry to analyze and quantify the damage in castables that suffered thermal-shock cycles. This work presents a methodology and an algorithm to determine the resonances damping factors of a material, to evaluate the damage caused by thermal shock in castables, through the use of time-frequency spectral analysis. Results are presented for a simulated signal, an alumina beam, a pair of commercial high alumina with low-aggregate content castable, a pair of high alumina with high-aggregate content castable and a pair of silico-aluminous castable impregnated with coke. Each pair contains one sample with damage through thermal-shock cycle(s) and the other without. By using this method it was possible to retrieve the damping value and frequency used to generate the simulated signal. The result for the alumina beam was in accordance to the literature values and, with the results achieved for the castables, it was possible to expose the potential application of the method to characterize damage: there were a considerable difference between the damping value of the castables with and without damages.

O conhecimento da resistência ao dano por choque térmico de materiais refratários é uma das características mais importantes para determinar seu desempenho em muitas aplicações, pois quando os refratários são submetidos a abruptas e severas variações de temperatura, estes podem sofrer danos. A resistência ao dano por choque térmico de um material pode variar com o tamanho de grão, com o tipo e valor da tensão, com a taxa de carregamento e com outras condições de aplicação da tensão, ou seja, não é uma propriedade intrínseca do material. Os métodos correntemente utilizados para prever o comportamento da resistência ao dano por choque térmico são baseados nos trabalhos de Hasselman, responsável pelo estudo da determinação dos parâmetros de resistência ao choque térmico, R (oC), o parâmetro de resistência ao dano por choque térmico R\'\'\'\' (m), e o parâmetro de estabilidade da trinca sob tensão térmica Rst (m1/2.oC). As equações previstas por ele levam em consideração o módulo de Young, o módulo de ruptura, a energia de fratura e o coeficiente de expansão térmica do material a ser analisado. A resistência ao dano por choque térmico pode ser avaliada por meio de ciclos térmicos, isto é, sucessivos testes de aquecimento e subseqüente resfriamento, com análise da queda do módulo de Young a cada ciclo. Para prever e avaliar a resistência ao dano por choque térmico, amostras de um concreto refratário comercial fornecido pela IBAR (Indústrias Brasileiras de Artigos Refratários), foram sinterizadas a 1000ºC e 1450ºC por cinco horas. Essas temperaturas foram definidas em virtude de o concreto em questão apresentar agregados de andaluzita, que sofrem mulitização após 1280ºC. Logo esse concreto exibe um comportamento distinto em função da temperatura de tratamento térmico, pois seu agregado pode se transformar em mulita e sílica. Para esse estudo, amostras prismáticas sinterizadas a 1000ºC e 1450ºC, foram submetidas a ciclos de choque térmico, permanecendo 20 minutos no forno com temperatura de 1000ºC e subseqüente resfriamento em água circulante a 25ºC. Também foram realizadas análises de porosidade aparente, de absorção de água, de massa específica aparente, de difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Foi verificado que os parâmetros de Hasselman previram que o refratário sinterizado a 1450ºC apresentaria menor resistência ao choque térmico, previsão esta confirmada pelos testes experimentais. Sendo assim é importante avaliar o comportamento do concreto refratário desde a temperatura ambiente até a temperatura de trabalho, a fim de que se conheçam todas as mudanças envolvidas, e que sejam evitados problemas que possam gerar prejuízos na instalação industrial e ao processo pertinente à sua aplicação. / The thermal shock resistance of refractory materials is one of the most important characteristics that determine their performance in many applications, since abrupt and drastic differences in temperature can damage them. A material1s thermal shock resistance may vary according to grain size, the type and intensity of the stress to which it is subjected, the loading rate, and other loading conditions; hence, this resistance is not an intrinsic property of the material. The method currently employed to predict thermal shock behavior is based on the work of Hasselman, whose studies involved the determination of the parameters of thermal shock resistance, R (ºC), thermal shock damage resistance, R\"\" (m), and thermal stress crack stability, Rst (m1/2.ºC). Hasselman\'s equations take into consideration Young\'s modulus, the modulus of rupture, the energy at fracture and the coefficient of thermal expansion of the material under analysis. Resistance to thermal shock damage can be evaluated based on thermal cycles, i.e., successive heating and cooling cycles followed by an analysis of the drop in Young\'s modulus occurring in each cycle. In the present study, samples of a commercial refractory produced by IBAR (Indústrias Brasileiras de Artigos Refratários) were sintered at 1000ºC and 1450ºC for 5 hours to predict and evaluate their thermal shock resistance. These temperatures were chosen because this refractory contains andalusite aggregates that become mullitized at temperatures above 1280ºC. Therefore, this castable displays a particular behavior as a function of the heat treatment temperature, since its aggregates can transform into mullite and silica. In this study, prismatic samples from each sintering temperature were subjected to thermal shock cycles, soaking in the furnace for 20 minutes at a temperature of 1000ºC, and subsequent cooling in circulating water at 25ºC. Apparent porosity, water absorption, apparent density, X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses were also performed. It was found that Hasselman\'s parameters predicted that the refractory sintered at 1450ºC would show lower thermal shock resistance than the refractory sintered at 1000ºC, a prediction that was confirmed by the results of the thermal shock tests. Hence, is important to evaluate the behavior of refractory castables from ambient temperature to working temperature in order to be aware of all the changes that occur, thus avoiding problems leading to losses in industrial installations and in the processes involved in the specific applications of these refractories.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Prestes.pdf: 9360031 bytes, checksum: cf81ac633030e28b561a09650cf7105a (MD5) Previous issue date: 2007-12-14 / The recycled lead obtained mainly from the recovery of lead from lead-acid batteries is named secondary lead. The process of lead scrap smelting and reduction is carried out in short rotary furnaces and the standard refractory lining is the burned magnesia-chromite bricks. The employment of refractory castables is not found in the literature for this type of application. Therefore, this research provides an evaluation by slag attack of commercial castable refractories selected for short rotary furnace application of secondary lead smelting in confrontation with commercial burned magnesia-chromite bricks. After the scorification tests, statics and dynamics, the wear and slag penetration area in each sample was measured using the analysis image software “Image- Pro Plus 5.1”. For the best performance products was realized the corrosion study by analysis of the refractory-slag interface by Scanning Electronic Microscopy (SEM), Energy Dispersive Scanning (EDS) and X-Ray Diffractometry. Sintered magnesia-chrome spinel bricks showed the best slag attack resistance and the evaluated castable refractories showed inferior performance than the standards refractory bricks. Nevertheless, a low cement alumina-chrome castable based on white fused alumina was similar to performance of the direct bonded magnesia-chromite bricks. This result shows that the employment of castable refractory in short rotary furnace of secondary lead smelting is very promising. The analysis of the refractory products after the static and dynamic slag attack showed that the FeO is the main corrosive agent of the slag, due to its reaction with components of refractory and formation of low melting compounds. / O chumbo reciclado produzido principalmente a partir da recuperação do chumbo de sucatas de baterias automotivas é denominado chumbo secundário. O processo de fusão e redução da sucata metálica de chumbo é realizado em pequenos fornos rotativos e o revestimento refratário normalmente empregado é composto por produtos formados a base de magnésia-cromo. O emprego de concretos refratários para este tipo de aplicação praticamente não é encontrado na literatura. Por isso, este trabalho apresenta uma avaliação, pelo ataque por escória, de concretos refratários comerciais selecionados para aplicação em fornos rotativos d e redução de chumbo secundário em comparação com os refratários formados de magnésiacromo. Após os testes de escorificação, estáticos e dinâmicos, os produtos refratários foram avaliados pela área do perfil de desgaste e de infiltração dos corpos de prova. A área foi obtida pelo emprego do software de análise de imagem “Image-Pro Plus 5.1”. Para os produtos de melhor desempenho nos ensaios de escorificação foi realizado o estudo da corrosão pela análise da interface refratário-escória, utilizando as técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e difratometria de raios X. Os refratários formados de magnésia-cromo apresentaram melhor resistência ao ataque por escória em relação aos concretos refratários avaliados. No entanto, um concreto refratário de aluminacromo de baixo teor de cimento, a base coríndon branco, apresentou desempenho próximo dos produtos formados de magnésia-cromo. Este resultado mostra que o emprego de concretos refratários em fornos rotativos de redução de chumbo secundário é muito promissor. A análise dos produtos refratários após o ataque por escória estático e dinâmico mostrou que o FeO é o principal agente corrosivo da escória, devido a sua reação com os componentes do refratário e formação de compostos de baixo ponto de fusão.

Este trabalho comparou as propriedades termomecânicas de concretos refratários comerciais para aplicação em conjunto de porta ventos de alto-forno. Dez composições diferentes de concretos refratários à base de alta alumina, alta mulita e alta andaluzita foram caracterizados. Para identificar e quantificar a composição e a microestrutura dos refratários foram utilizadas técnicas de espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), difratometria de raios X (DRX) qualitativa e quantitativa, microscopia eletrônica de varredura com análise de energia dispersiva de raios X (MEV-EDS), massa especifica aparente e porosidade aparente (MEA/Pa). A caracterização termomecânica foi realizada com ensaios de flexão três pontos, propagação de trinca para cálculo da energia de fratura com entalhe chevron, módulo de elasticidade dinâmico, coeficiente de Poisson e o cálculo do coeficiente de expansão térmica utilizando a regra das misturas. Para compreender o dano causado pelo choque térmico ensaios cíclicos de choque térmico foram feitos seguidos de analises de módulo de elasticidade por técnica de excitação por impulso seguido do módulo de ruptura por flexão três-pontos. Os parâmetros de resistência ao choque térmico (R e R´) e os parâmetros de resistência ao dano por choque térmico (R´´´, R´´´´ e Rst) foram calculados. Os resultados de ciclagem térmica e os parâmetros de resistência ao choque térmico mostram que para os concretos analisados, todos os materiais tem nucleação de trincas para temperaturas iguais ou superiores a 1100°C. Os parâmetros de resistência ao dano por choque térmico corroboram com os resultados das análises de MEV. O concreto D1 apresentou a melhor combinação de resistência ao dano por choque térmico e baixa condutividade térmica, propriedades requeridas para a aplicação em conjunto de porta ventos de alto-forno. Por fim é mostrado que as análises de ciclagem térmica devem ser analisadas cuidadosamente com foco na aplicação dos concretos e no desempenho da microestrutura do material, visto que as propriedades termomecânicas são caracterizadas por indiretamente por diferentes técnicas e portanto vários parâmetros precisam ser considerados. O concreto D1 apresentou boa resistência ao dano por choque térmico e baixa condutividade térmica e portanto possui o melhor desempenho para a aplicação em conjunto de porta ventos. / This work compares the thermomechanical properties of commercial castable refractories for blast furnace blowpipe application. Ten different compositions of commercial castable refractories with compositions of high alumina, high mullite, and high andalusite were characterized. In order to identify and quantify the composition and microstructure of the castables, X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD), scanning eléctron microscopy with energy dispersive spectrum (SEM-EDS), bulk density, and apparent porosity were used. The thermomechanical characterization was performed through threepoint flexural strength, work of fracture through crack propagation in notched samples, dynamic elasticity modulus, Poisson ratio, and the calculation of the thermal expansion coefficient using the mix law. Cyclic thermal shocks at 1100°C were realized in order to characterize the materials under thermal shock damage environment followed by elasticity modulus, modulus of rupture, and SEM analysis. The parameters for thermal shock resistance (R e R´) and the parameters for thermal shock damage resistance (R´´´, R´´´´ e Rst) were calculated. The thermal shock cycling tests and the thermal shock resistance correlated and showed that all castables had crack nucleation after a thermal shock of 1100°C or higher. The thermal shock damage parameters and the SEM analysis correlate. Castable D1 showed high resistance to thermal shock damage and lower thermal conductivity, which are required properties for the blast-furnace blowpipe application. Thermal shock cycling tests performed on castables should therefore be examined not only through mechanical testing, but also through microstructure analysis. Castable D1 showed high thermal shock damage resistance and lower value of thermal conductivity; therefore, it is the best castable for blast furnace blowpipe application among the samples tested.