Os materiais à base de MgO-C e CaO.MgO são utilizados como refratários de trabalho nas panelas da aciaria, por sua excelente refratariedade em condições de serviço. O emprego de materiais de melhor desempenho no revestimento refratário acarreta no aumento da produtividade dos equipamentos e uma redução dos riscos operacionais vinculados aos desgastes localizados em pontos específicos do contato entre o refratário e o aço líquido, e o refratário e escória. Este trabalho realizou um comparativo entre dois diferentes materiais refratários: MgO-C (Grafinox PA LM) e dolomítico (Dolmag 100), ambos fornecidos pela empresa Magnesita Refratários S.A. As características avaliadas foram as propriedades mecânicas e termomecânicas (módulo de elasticidade, resistência mecânica à compressão, refratariedade sob carga e resistência ao choque térmico), físicas (densidade e porosidade aparentes) e químicas (composição química, resistência a escórias e análise microestrutural postmortem por microscopia eletrônica de varredura). Também foi estimado por elementos finitos o perfil térmico de uma panela com revestimentos dos materiais refratários investigados. Os resultados obtidos indicaram o material refratário de MgO carbono como o que reúne melhores propriedades para fazer frente às condições de processo da Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, com potencial para melhorar o desempenho e a segurança operacional da aciaria. / Materials based on MgO-C and CaO.MgO are used as refractory in the steelmaking ladles due to its excellent refractoriness. The use of materials with improved performance in the refractory lining leads to an increased productivity and a reduction of operational risks linked to wear located at specific points of contact between the refractory and liquid steel/slag. This study has compared 2 different refractories: MgO-C (Grafinox PA LM) and dolomitic (Dolmag 100), both supplied by the company Magnesita Refratários S.A. The evaluated characteristics were the mechanical and thermal properties (elastic modulus, compressive strength, refractoriness under load and thermal shock resistance), physical (density and porosity) and chemical (chemical composition, resistance to slag and post-mortem microstructural analysis by scanning electron microscopy). It was also estimated by finite element methodology the thermal gradient of a ladle using these refractory materials. The results show that the MgO-C refractory can potentially achieve the best results during service at Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, improving the performance and operational safety of the melting shop.

Os materiais à base de MgO-C e CaO.MgO são utilizados como refratários de trabalho nas panelas da aciaria, por sua excelente refratariedade em condições de serviço. O emprego de materiais de melhor desempenho no revestimento refratário acarreta no aumento da produtividade dos equipamentos e uma redução dos riscos operacionais vinculados aos desgastes localizados em pontos específicos do contato entre o refratário e o aço líquido, e o refratário e escória. Este trabalho realizou um comparativo entre dois diferentes materiais refratários: MgO-C (Grafinox PA LM) e dolomítico (Dolmag 100), ambos fornecidos pela empresa Magnesita Refratários S.A. As características avaliadas foram as propriedades mecânicas e termomecânicas (módulo de elasticidade, resistência mecânica à compressão, refratariedade sob carga e resistência ao choque térmico), físicas (densidade e porosidade aparentes) e químicas (composição química, resistência a escórias e análise microestrutural postmortem por microscopia eletrônica de varredura). Também foi estimado por elementos finitos o perfil térmico de uma panela com revestimentos dos materiais refratários investigados. Os resultados obtidos indicaram o material refratário de MgO carbono como o que reúne melhores propriedades para fazer frente às condições de processo da Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, com potencial para melhorar o desempenho e a segurança operacional da aciaria. / Materials based on MgO-C and CaO.MgO are used as refractory in the steelmaking ladles due to its excellent refractoriness. The use of materials with improved performance in the refractory lining leads to an increased productivity and a reduction of operational risks linked to wear located at specific points of contact between the refractory and liquid steel/slag. This study has compared 2 different refractories: MgO-C (Grafinox PA LM) and dolomitic (Dolmag 100), both supplied by the company Magnesita Refratários S.A. The evaluated characteristics were the mechanical and thermal properties (elastic modulus, compressive strength, refractoriness under load and thermal shock resistance), physical (density and porosity) and chemical (chemical composition, resistance to slag and post-mortem microstructural analysis by scanning electron microscopy). It was also estimated by finite element methodology the thermal gradient of a ladle using these refractory materials. The results show that the MgO-C refractory can potentially achieve the best results during service at Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, improving the performance and operational safety of the melting shop.

Os materiais à base de MgO-C e CaO.MgO são utilizados como refratários de trabalho nas panelas da aciaria, por sua excelente refratariedade em condições de serviço. O emprego de materiais de melhor desempenho no revestimento refratário acarreta no aumento da produtividade dos equipamentos e uma redução dos riscos operacionais vinculados aos desgastes localizados em pontos específicos do contato entre o refratário e o aço líquido, e o refratário e escória. Este trabalho realizou um comparativo entre dois diferentes materiais refratários: MgO-C (Grafinox PA LM) e dolomítico (Dolmag 100), ambos fornecidos pela empresa Magnesita Refratários S.A. As características avaliadas foram as propriedades mecânicas e termomecânicas (módulo de elasticidade, resistência mecânica à compressão, refratariedade sob carga e resistência ao choque térmico), físicas (densidade e porosidade aparentes) e químicas (composição química, resistência a escórias e análise microestrutural postmortem por microscopia eletrônica de varredura). Também foi estimado por elementos finitos o perfil térmico de uma panela com revestimentos dos materiais refratários investigados. Os resultados obtidos indicaram o material refratário de MgO carbono como o que reúne melhores propriedades para fazer frente às condições de processo da Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, com potencial para melhorar o desempenho e a segurança operacional da aciaria. / Materials based on MgO-C and CaO.MgO are used as refractory in the steelmaking ladles due to its excellent refractoriness. The use of materials with improved performance in the refractory lining leads to an increased productivity and a reduction of operational risks linked to wear located at specific points of contact between the refractory and liquid steel/slag. This study has compared 2 different refractories: MgO-C (Grafinox PA LM) and dolomitic (Dolmag 100), both supplied by the company Magnesita Refratários S.A. The evaluated characteristics were the mechanical and thermal properties (elastic modulus, compressive strength, refractoriness under load and thermal shock resistance), physical (density and porosity) and chemical (chemical composition, resistance to slag and post-mortem microstructural analysis by scanning electron microscopy). It was also estimated by finite element methodology the thermal gradient of a ladle using these refractory materials. The results show that the MgO-C refractory can potentially achieve the best results during service at Aços Especiais Brasil - Unidade Charqueadas, improving the performance and operational safety of the melting shop.

Orientador : Rubens Caram Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T07:38:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_WiltonWalter_D.pdf: 23488384 bytes, checksum: f21cb39c0c872caf16e03e75701ac4d2 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O composto intermetálico NiAl exibe propriedades que fazem dele um candidato potencial para ser utilizado como material estrutural em temperaturas elevadas, quais sejam: alto ponto de fusão, elevada resistência mecânica e à oxidação em altas temperaturas, baixa densidade e elevada condutividade térmica. Entretanto, o NiAl possui baixa tenacidade à fratura à temperatura ambiente e baixa resistência à fluência. Uma das formas de contornar tais deficiências consiste em sua combinação com metais refratários dentro de uma transformação eutética, o que permitiria obter materiais compósitos do tipo in situo Neste trabalho foram investigadas transformações eutéticas nos sistemas NiAl-MR (MR=Mo, Nb, Ta, W). Inicialmente, amostras desses sistemas foram preparadas através de fusão a arco e caracterizadas com o objetivo de determinar composições e temperaturas eutéticas, bem como a natureza das microestruturas resultantes. Em seguida, ligas eutéticas dos sistemas NiAl- Ta e NiAl-Mo foram solidificadas direcionalmente em um forno de indução Bridgman. Os resultados obtidos mostraram que apenas o sistema NiAl-Mo produziu microestruturas eutéticas regulares e orientadas na direção de extração de calor. Com o objetivo de avaliar o efeito de outros elementos na microestrutura eutética do sistema NiAl-Mo, foram adicionadas a esse eutético quantidades variáveis dos Cr, Nb, Ta, Ti e V. Os resultados indicaram a formação de precipitados e quebra da regularidade da estrutura eutética. Amostras das ligas NiAl e NiAl-Mo foram caracterizadas mecanicamente, verificando-se que o comportamento mecânico do NiAl é aprimorado com sua combinação com o Mo. Finalmente, amostras da liga eutética NiAl-Mo foram recozidas em altas temperaturas por diferentes períodos de tempo. Os resultados obtidos indicam que a liga NiAlMo possui boa resistência à oxidação e ótima estabilidade microestrutural em temperaturas altas / Abstract: The intermetallic compound NiAl shows interesting properties that make it a candidate to be used as a high temperature structural material. These properties are high melting point, high strength, good oxidation resistance at high temperatures, low density and high thermal conductivity. However, NiAl presents low fracture toughness at room temperature and low creep resistance. A way to overcome such deficiencies is to alloy it with refractory metals for promoting eutectic reactions, in order to generate in situ composite materials. In this work, eutectic transformations in the NiAl-MR (MR=Mo, Nb, Ta, W) systems were investigated. Initially, samples of these systems were arc melted and characterized in order to determine compositions and eutectic temperatures, as well as the nature of the resultant microstructures. Afterwards, eutectic alloys of the systems NiAl-Ta and NiAl-Mo were directionally solidified using a Bridgman induction furnace. Results showed that on1y the NiAl-Mo system produced regular eutectic microstructures that were oriented in the heat extraction direction. In order to evaluate the effect of other elements in the eutectic microstructure of the NiAl-Mo system, additions of Cr, Nb, Ta, Ti e V were also made. Precipitated particles were identified as well as irregular regions in addition to the eutectic microstructure. Samples of the NiAl and NiAl-Mo alloys had their mechanical properties evaluated, allowing to conclude that the mechanical behavior of NiAl improves when it is alloyed with Mo. Finally, samples of the eutectic alloy NiAl-Mo were annealed for different periods of time. The results indicate that the NtAl-Mo alloy presents good oxidation resistance and excellent microstructural stability at high temperatures / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

A indústria siderúrgica busca continuamente melhorias no desempenho dos refratários, como forma de melhorar sua competitividade, em um mercado caracterizado pela competição global. Um dos principais fatores de desgaste dos refratários é a corrosão, que no ambiente siderúrgico, está diretamente relacionada com a qualidade das escórias, na maioria dos equipamentos. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta um estudo dos principais fatores que desgastam quimicamente o revestimento dolomítico, com o objetivo de entender os fenômenos que estavam impactando no desempenho dos refratários utilizados na panela de aço da Siderúrgica Riograndense. Para o estudo em questão, o comportamento químico dessas escórias foi monitorado de setembro de 2008 a outubro de 2009. Para análise didática os dados foram estratificados em três períodos, onde o período 01 corresponde aos meses de setembro, outubro e novembro de 2008, período 02 englobam os meses de fevereiro a junho de 2009 e o período 03 revela os resultados de julho a outubro de 2009. Os resultados de monitoração da qualidade da escória foram apresentados por equipamento forno elétrico a arco (FEA) e forno panela (FP). Os principais parâmetros de processo avaliados, foram a basicidade binária, teor de MgO e oxidação da escória. Os resultados foram relacionados com o desempenho do revestimento refratário aplicado na panela de aço. Para a análise dos dados foi utilizado o Minitab um software que oferece um conjunto de ferramentas estatísticas. Pode-se inferir, a partir da análise dos resultados apresentados nesse trabalho, que as ações de redução da oxidação da escória do forno elétrico através de ajustes no sistema de injeção de oxigênio das injetoras, propiciaram uma redução do óxido de ferro nas escórias do forno panela, permitindo correções da basicidade binária nesse mesmo equipamento. Estas ações em conjunto com a elevação na concentração do óxido de magnésio, através da introdução de cal dolomítica no processo, promoveram melhor formação do coating no revestimento refratário. As alterações no processo de produção do aço promoveram um significativo aumento na vida média das panelas de aço desta aciaria. / The steel industry is continually seeking improvements in the performance of refractories, as a way to improve their competitiveness in a global market. A major factor in refractories wear is chemical corrosion. In the steel industry this is directly related to the quality of the slag used in most of the equipment. In this context, this work presents a study of the main factors that causes chemical wear in dolomite refractory. The main objective was the understanding of the phenomena that were impacting on the performance of refractories used in steel ladle of Siderúrgica Riograndense. For this study, the chemical behavior of slags was monitored from September 2008 to October 2009. For better understanding the analysis, the data were stratified into three periods: period 01, from September to November 2008; period 02, from February to June 2009; and the period 03, from July to October 2009 . The results of slag quality monitoring were presented separated from the electric arc furnace (EAF) and the ladle furnace (LF). The main process parameters evaluated were the binary basicity, content of MgO and oxidation of the slag. The results were correlated with the performance of refractories used in steel ladle. For the analysis of data, it was used Minitab software which offers a set of statistical tools. It can be inferred, through out the analysis of the results presented here, that the actions to decrease oxidation of the EAF slag, by adjusting the feeding system of oxygen injectors, propitiated a reduction of iron oxide in the slag of ladle furnece, which allowed corrections in binary basicity in the same equipment. These actions together with the increase in the concentration of magnesium oxide in the FP slag, through the introduction of dolomitic lime in the process, promoted the creation of a better coating on the refractory lining. The changes in the process of steel production promoted a significant increase in average life of ladle refractory in this steel making plant.

O refratário dolomítico é amplamente utilizado como revestimento de trabalho para panelas no processo de Aciaria, por sua excelente refratariedade em condições de serviço, principalmente em usinas que produzem aços acalmados ao silício. O emprego deste refratário é em virtude de uma formação natural de uma capa protetora, a qual potencializa a vida do refratário, acarretando em um aumento da vida útil do equipamento. O trabalho baseia-se em um estudo comparativo entre dois tijolos dolomíticos nomeados aqui como tijolos A e B. Os testes em escala industrial foram dados pela montagem de seis revestimentos, de cada tijolo, colocados sob as mesmas condições, monitorando-se a temperatura e o grau de oxidação do banho metálico. Ao final da campanha da panela se realizou alguns testes POST MORTEM, onde se destaca as medidas dos residuais. Além disso, para completar este estudo comparativo, separaram-se tijolos novos de cada marca, os quais foram submetidos às análises microestruturais via MEV, análises termogravimétricas, análises químicas por EDS e DRX, entre outros ensaios. Os resultados mostraram que o tijolo A teve um desempenho 20% superior ao tijolo B. O tijolo A tem maior pureza, microestrutura com agregados arredondados, com maior homogeneidade, uma ótima distribuição entre partículas finas e médias, favorecendo o empacotamento o que justifica sua maior tenacidade à fratura e resistência à corrosão. Também foi evidenciada de forma clara a presença de carbono grafite no tijolo A, conferindo-lhe uma maior resistência ao choque térmico e à corrosão. / The refractory dolomite is widely used as coating for ladles work in steelmaking process for its excellent refractoriness in terms of service. The use of this refractory is due to a natural formation of a protective layer, which enhances the life of the refractory, resulting in increased equipment life. This work is based on a comparative study between two bricks dolomite named here as A and B. Tests were given on an industrial scale by assembling six coatings of each brick placed in the same conditions by monitoring the temperature and the degree of oxidation of the metal bath. At the end of the campaign applied some tests POST MORTEM, how measurements of residual stresses. Moreover, to complete this comparative study, separated from each brand new bricks, which were subjected to microstructural analyzes via MEV, thermogravimetric analysis, chemical analysis by EDS and XRD, among other tests. The results showed that the performance of brick A was 20% higher than brick B. The Brick A has a higher purity, microstructure with rounded aggregates with greater homogeneity, optimal distribution between fine and medium particles, favoring the packaging which justifies a higher fracture toughness and corrosion resistance. It was also clearly evidenced the presence of graphitic carbon in the brick A, giving it a higher resistance to thermal shock and corrosion.

A indústria siderúrgica busca continuamente melhorias no desempenho dos refratários, como forma de melhorar sua competitividade, em um mercado caracterizado pela competição global. Um dos principais fatores de desgaste dos refratários é a corrosão, que no ambiente siderúrgico, está diretamente relacionada com a qualidade das escórias, na maioria dos equipamentos. Nesse contexto, o presente trabalho apresenta um estudo dos principais fatores que desgastam quimicamente o revestimento dolomítico, com o objetivo de entender os fenômenos que estavam impactando no desempenho dos refratários utilizados na panela de aço da Siderúrgica Riograndense. Para o estudo em questão, o comportamento químico dessas escórias foi monitorado de setembro de 2008 a outubro de 2009. Para análise didática os dados foram estratificados em três períodos, onde o período 01 corresponde aos meses de setembro, outubro e novembro de 2008, período 02 englobam os meses de fevereiro a junho de 2009 e o período 03 revela os resultados de julho a outubro de 2009. Os resultados de monitoração da qualidade da escória foram apresentados por equipamento forno elétrico a arco (FEA) e forno panela (FP). Os principais parâmetros de processo avaliados, foram a basicidade binária, teor de MgO e oxidação da escória. Os resultados foram relacionados com o desempenho do revestimento refratário aplicado na panela de aço. Para a análise dos dados foi utilizado o Minitab um software que oferece um conjunto de ferramentas estatísticas. Pode-se inferir, a partir da análise dos resultados apresentados nesse trabalho, que as ações de redução da oxidação da escória do forno elétrico através de ajustes no sistema de injeção de oxigênio das injetoras, propiciaram uma redução do óxido de ferro nas escórias do forno panela, permitindo correções da basicidade binária nesse mesmo equipamento. Estas ações em conjunto com a elevação na concentração do óxido de magnésio, através da introdução de cal dolomítica no processo, promoveram melhor formação do coating no revestimento refratário. As alterações no processo de produção do aço promoveram um significativo aumento na vida média das panelas de aço desta aciaria. / The steel industry is continually seeking improvements in the performance of refractories, as a way to improve their competitiveness in a global market. A major factor in refractories wear is chemical corrosion. In the steel industry this is directly related to the quality of the slag used in most of the equipment. In this context, this work presents a study of the main factors that causes chemical wear in dolomite refractory. The main objective was the understanding of the phenomena that were impacting on the performance of refractories used in steel ladle of Siderúrgica Riograndense. For this study, the chemical behavior of slags was monitored from September 2008 to October 2009. For better understanding the analysis, the data were stratified into three periods: period 01, from September to November 2008; period 02, from February to June 2009; and the period 03, from July to October 2009 . The results of slag quality monitoring were presented separated from the electric arc furnace (EAF) and the ladle furnace (LF). The main process parameters evaluated were the binary basicity, content of MgO and oxidation of the slag. The results were correlated with the performance of refractories used in steel ladle. For the analysis of data, it was used Minitab software which offers a set of statistical tools. It can be inferred, through out the analysis of the results presented here, that the actions to decrease oxidation of the EAF slag, by adjusting the feeding system of oxygen injectors, propitiated a reduction of iron oxide in the slag of ladle furnece, which allowed corrections in binary basicity in the same equipment. These actions together with the increase in the concentration of magnesium oxide in the FP slag, through the introduction of dolomitic lime in the process, promoted the creation of a better coating on the refractory lining. The changes in the process of steel production promoted a significant increase in average life of ladle refractory in this steel making plant.

MOTA, R. C. Influência da adição de cargas inorgânicas no desempenho de produtos refratários obtidos a partir de borras de alumínio. 2010. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-01-27T16:20:24Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_rcmota.pdf: 4502302 bytes, checksum: 6ca6bc28f876cb2d55e762524f605f4b (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-01-27T16:20:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_rcmota.pdf: 4502302 bytes, checksum: 6ca6bc28f876cb2d55e762524f605f4b (MD5) / Made available in DSpace on 2012-01-27T16:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_rcmota.pdf: 4502302 bytes, checksum: 6ca6bc28f876cb2d55e762524f605f4b (MD5) Previous issue date: 2010-11 / White dross is a reject generated during aluminium production. It contains several oxides that can be useful to the refractories and cement industries. However, white dross can be hazardous both to human health and the environment. In this work, white dross was evaluated as a prospective raw material for the production of refractories. For this purpose, the dross was subjected to calcination followed by comminution and classification. In order to improve the mechanical properties of the refractory, two different kinds of electrofused particles were used separately as reinforcement: mullite and alumina. Particles of the TP-325 mullite were added to the white dross powder in proportions varying from 5 to 35% weight. The AL-L 280 alumina particles were added to another batch of refractories, in two different amounts (20 and 30% wt.). All materials were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, and thermogravimetric analysis. Mixtures of residual powder and particles were compression molded as prismatic bars under a pressure of 30 MPa. Pressed bars were sintered in air at 1400ºC for 2h, and the heating rate was 5ºC/min. Mechanical and physical properties of the sintered parts were determined by means of linear shrinkage, water absorption, apparent porosity, density, MOR (three-point bending) and SEM analysis. The results obtained in this work indicate that the mixtures of white dross and 15% mullite allowed for a better compaction and density, producing parts with higher mechanical strength than the mixtures with alumina. Pyrometric cone tests at 1400ºC show the refractoriness of the parts up to that temperature. Therefore, under the conditions of this research work, white dross with additions of mullite particles has proven to be a prospective candidate for the production of refractory parts. / A borra branca é um resíduo gerado durante a produção do alumínio, que contém óxidos que podem ser utilizados na indústria dos refratários e cimentos. A borra de alumínio, se não for inertizada, é perigosa para a saúde humana e contaminante do meio ambiente. Neste trabalho, a borra de alumínio foi submetida a tratamento térmico seguido de moagem e classificação por peneiramento. Para melhorar as propriedades mecânicas das peças obtidas a partir da borra de alumínio, foram formuladas duas misturas com adição de partículas de reforço inorgânicas eletrofundidas. Neste caso, a mulita do tipo TP-325, com porcentagens variando entre 5 e 35% e a outra com alumina do tipo AL-L 280 variando entre 20 e 30% em peso, sendo comparadas com a borra pura (matriz cerâmica). O resíduo e as cargas inorgânicas foram caracterizados por fluorescência de raios x difração de raios x e análise termogravimétrica. As misturas dos pós foram submetidas a prensagem uniaxial, utilizando uma pressão de compactação de 30 MPa num molde em forma de barra e estas foram sinterizadas a 1400ºC com uma taxa de aquecimento de 5ºC/min, permanecendo nesta temperatura durante 2 horas. Em seguida determinaram-se as propriedades físico-mecânicas tais como: retração linear de queima, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, tensão de ruptura à flexão em três pontos e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos indicam que a mistura com mulita eletrofundida a 15%, promoveu um maior fechamento dos poros no material, causando assim um aumento na resistência mecânica em relação a mistura com alumina. A adição desse reforço inorgânico à matriz cerâmica (borra pura) demonstra um alto potencial de aplicação como matéria-prima para a indústria de materiais refratários conformados.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1644.pdf: 8167247 bytes, checksum: 653c88c33dcde3e3a141a86ea606e383 (MD5) Previous issue date: 2007-09-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Not only for the development of their products, the aluminum industry has engaged its efforts in services for their customers. One of them is the molten aluminum delivery (7 to 8 t) in crucibles for long distances (over 100 to 200 km). This is an advantageous practice for the customers because it allows saving energy in the melting process, and the suppliers can add value to the metal purchased. Because the process demands great amount of molten metal, a high thermal and mechanical performance of the crucible lining is needed. Thus, a systemic analysis involving design, thermodynamic, microstructure, thermal conductivity and thermo-mechanical aspects must be considered. This work aims to match these fundaments, the industrial results, the laboratory characterization of materials and the computing simulations using a software recently developed by the working team. This software is able to predict the thermal behavior of the heated containers even under operation. Therefore, based on the three pillars named theory , simulation and industrial results a new commercial refractory lining were selected improving the net volume of the crucible and saving the energy required for its pre-heating. As a second step of the resent work, one of main weak points of this refractory, the erosion resistance, was minimized / A indústria do alumínio tem se especializado não somente em tecnologias de produção de metal, mas também tem se aperfeiçoado no setor de serviços prestados aos seus clientes. Um deles é o transporte do alumínio líquido em cadinhos para longas distâncias, onde de 8 a 10 toneladas de metal fundido percorrem mais de 100 km em rodovias de baixa qualidade. Além de agregar o valor do produto aos fornecedores, os clientes podem otimizar seus processos em tempo e custo, uma vez que poupam os esforços na refusão do alumínio. Como o transporte em escala industrial demanda grandes quantidades de metal, é necessário um bom desempenho do cadinho nos quesitos de conservação de temperatura e resistência termomecânica de seu revestimento refratário. Todavia, a seleção correta do refratário não é uma tarefa trivial, pois uma série de propriedades deve ser considerada de modo a maximizar esse desempenho. Com isso, uma análise sistêmica envolvendo termodinâmica, microestrutura, resistência termomecânica, propriedades térmicas e projeto torna-se necessária. Neste trabalho, procurou-se conciliar a teoria com a prática industrial, efetuando-se um estudo baseado na caracterização de materiais comerciais e a simulação computacional para prever o comportamento do cadinho durante sua operação. A partir do acesso a informações da empresa parceira deste estudo foi possível o acompanhamento da prática industrial, permitindo estudos cada vez mais aprofundados quanto as reais necessidades de um projeto de revestimento de cadinhos. Assim, com os três pilares teoria , simulação e prática industrial determinou-se o melhor revestimento para cadinhos que, além de proporcionar um maior volume de metal entregue também gerou economias energéticas. Na segunda etapa do trabalho, minimizou-se um dos principais pontos fracos desse revestimento que é a resistência a erosão

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4879.pdf: 25673246 bytes, checksum: 6c3e0d5feb6e463144ee2d5d5e50882f (MD5) Previous issue date: 2013-10-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The addition of magnesium-aluminate spinel (MgAl2O4) in refractories for secondary steel refining has been considered for years one of the more feasible alternatives to reduce the corrosive wear imposed by the aggressive steel ladle environment. Nonetheless, the corrosion resistance of spinel refractory castables is still not fully understood, mainly regarding to the influence of chemical and microstructural characteristics of such materials. This aspect is basically related to: 1) the limited knowledge on the castable microstructural evolution with temperature and, 2) the usual evaluation of commercial products with unknown compositions. In order to overcome this drawback, the main objective of the present project is to understand the microstructural behavior of spinel refractories during sintering and, as a consequence, how the generated microstructure interacts with basic slags at high temperatures. The slag penetration into these materials was clearly associated not only with the sort of incorporated spinel (pre-formed or in situ), but mainly to the previous location of crystals of an additional phase, the calcium hexaluminate (CaO.Al2O3 - CA6) one. When present at the border of the aggregates, CA6 grains provide a suitable protection of the castable structure during the interaction with molten slag, suppressing further infiltrations. Additionally, materials with reduced apparent porosity and average pore size also presented high corrosion resistance. Based on this information, high performance refractories were obtained by a better raw materials selection procedure. The colloidal alumina addition, for instance, resulted in a microstructure with favorable physical aspects, whereas the presence of in situ spinel led to CA6 further generation at target locations. The attained results disclose novel opportunities to produce refractory castable with excellent corrosion resistance, which may reduce the failures rate during operation and increase the steel ladle productivity. / A adicao de espinelio de magnesia e alumina (MgAl2O4) em refratarios para metalurgia secundaria tem sido considerada ha anos uma das alternativas mais viaveis para reduzir o desgaste corrosivo imposto pelo ambiente agressivo de panelas de aco. No entanto, tais conclusoes sao obtidas sem considerar plenamente como os aspectos quimicos e microestruturais de concretos refratarios contendo espinelio influenciam sua resistencia a corrosao. Isto se deve basicamente a dois fatores: o conhecimento limitado em relacao a evolucao microestrutural do refratario com a temperatura e a realizacao de analises em materiais comerciais, cujas composicoes sao desconhecidas. Visando suprimir essa lacuna, o presente projeto tem como principal objetivo entender de forma sistemica o comportamento microestrutural de refratarios espinelizados durante a sinterizacao e, consequentemente, como esta microestrutura gerada interage com escorias basicas em temperaturas elevadas. Observou-se que os niveis de penetracao de escoria nesses materiais estao associados nao so as caracteristicas do tipo de espinelio utilizado (pre-formado ou in situ), mas principalmente a localizacao previa dos cristais de outra fase formada durante o tratamento termico: o hexaluminato de calcio (CaO.Al2O3 - CA6). Quando presente ao redor dos agregados do concreto, os graos de CA6 promovem uma protecao satisfatoria da estrutura durante o contato com a escoria liquida, reduzindo o avanco da infiltracao. Adicionalmente, materiais contendo valores reduzidos de porosidade e tamanho medio de poro tambem apresentaram elevada resistencia a corrosao. Baseado nessas informacoes, foi possivel obter refratarios de elevado desempenho por meio da correta selecao de materias-primas. A adicao de alumina coloidal, por exemplo, gerou uma microestrutura com aspectos fisicos mais favoraveis, enquanto a presenca de espinelio formado in situ levou a geracao subsequente de CA6 nas regioes desejadas. Esses resultados abrem novas oportunidades para a producao de concretos refratarios de excelente resistencia a corrosao, possibilitando a reducao no numero de falhas durante a operacao e o aumento na produtividade das panelas de aco.