O espinélio MgAl2O4 é utilizado prioritariamente na indústria de refratários. Atualmente há várias técnicas de síntese, visto que não é encontrado na natureza. A técnica de sais fundidos apresenta grande potencial para otimização e redução do custo energético na produção deste óxido. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento da técnica de síntese via sais fundidos para obtenção do espinélio MgAl2O4, e a caracterização do pó produzido via diferentes técnicas. A dissertação explora as variáveis da produção do espinélio a partir de Al2O3 e MgO em KCl, e também alternando o sal para MgCl2 e o eutético KCl-MgCl2. As seguintes alterações foram testadas para verificar o resultado no pó produzido: redução da temperatura para 1150°C, aumento do MgO nos precursores em 10% e 30%, redução da granulometria da Al2O3 precursores para 0,60 μm, variação da razão sal/precursor (S/P) para 1:1 e 9:1. Foi testado o sal MgCl2 nas proporções de precursores estequiométrica, -50% de MgO e -100% de MgO. Por fim, o sal KCl-MgCl2 na razão eutética foi testado. Para caracterização do pó foram utilizadas as técnica de análise cristalográfica por difração de raios X (DRX) e pela técnica de RAMAN, granulometria por dispersão a laser (GDL), microestrutura por microscopia eletrônica por varredura (MEV) e análise de cristalitos por mircroscopia eletrônica de transmissão (MET). Os pós produzidos apresentaram as fases MgAl2O4, Al2O3 e MgO. A redução de temperatura reduziu a quantidade de espinélio em pequena proporção, a alteração de estequiometria dos precursores no sal KCl reduziu a quantidade de Al2O3 em um primeiro momento e também sobrou MgO na reação para um aumento maior de MgO. A redução de granulometria da Al2O3 propiciou aumento da proporção de espinélio na reação. A proporção S/P 1:1 não mostrou alteração, contudo para 9:1 houve sedimentação e um efeito de diluição/precipitação. Para o sal MgCl2, houve precipitação de MgO a partir do sal, alterando o perfil granulométrico dos pós e as fases obtidas: MgO e MgAl2O4. A redução de MgO aumentou a conversão para MgAl2O4, reduzindo também a granulometria. O sal na proporção eutética apresentou boa conversão de espinélio e pouco aumento de granulometria. / The MgAl2O4 spinel is mainly applied at the refractory industry. There are many techniques to produce that oxide, since it is not found in the nature. The molten salts technique shows potencial energy savings and cost reduction to produce spinel. This work aimed at the development of the molten salts synthesis technique to obtain the MgAl2O4 spinel, and characterization of the powder produced via different techniques. The dissertation explores the variables of production of spinel from Al2O3 and MgO in KCl, and also alternating salt to MgCl2 and KCl-MgCl2 eutectic. The following changes were tested to verify the result of the powder produced: reducing the temperature to 1150 ° C, an increase in the MgO precursor at 10% and 30% reduction in particle size of the Al2O3 precursor to 0.60 micrometres variation ratio of salt / precursor (S / P) to 1: 1 and 9: 1. MgCl2 salt was tested in the stoichiometric proportion of precursors, -50% of MgO and -100% MgO. Finally, the KCl-MgCl2 salt eutectic ratio was tested. For characterization of the powder was used the crystallographic analysis technique of X-ray diffraction (XRD) and RAMAN technique, laser scattering for particle size analisys, scanning electron microscopy (SEM) and crystallite analysis by transmission electron mircroscopy (TEM). The powders produced presented the MgAl2O4 phase, Al2O3 and MgO. The reduction in temperature reduced the amount of spinel in small proportion, the stoichiometry change of the precursors in the KCl salt reduced the amount of Al2O3 at first and also left MgO in reaction to a greater increase of MgO. The reduction of the Al2O3 particle size resulted in an increase in the proportion of the spinel reaction. The ratio S/P 1: 1 showed no change, however to 9: 1 was sedimentation and dilution / precipitation effect. To MgCl2 salt, there was precipitation of MgO from the salt, changing the physical profile of the powder and the obtained phases: MgO and MgAl2O4. The reduction of MgO increased the conversion MgAl2O4, by reducing the grain size. The salt in the proportion eutectic showed good conversion spinel and little increase in particle size.

O setor siderúrgico, assim como os demais setores da indústria, vem buscando alternativas para a redução dos custos de produção e aumento de produtividade. Em aciarias elétricas, os principais custos de produção do aço podem ser divididos, de forma simplificada, entre o custo dos insumos e o custo das matérias primas. Os refratários estão entre os cinco maiores custos na produção do aço em usinas semi-integradas. Entretanto, o conhecimento detalhado da microestrutura e do comportamento desses materiais ainda é bastante restrito aos seus fabricantes. Tendo em vista a importância dos refratários na produção do aço, este trabalho teve como objetivo gerar conhecimento acerca de sua microestrutura e comportamento em operação, com foco na diminuição do consumo e maximização dos lucros da empresa. Para tal, com o intuito de conhecer detalhadamente sua microestrutura e prever seu desempenho, foram realizadas análises de caracterização em laboratório e testes que simularam as condições de operação. Após os testes laboratoriais, os materiais selecionados foram testados em operação em forno elétrico a arco, buscando encontrar o melhor conjunto de materiais sob o ponto de vista de estabilidade do processo e custo de refratários. O cenário que apresentou melhores resultados em relação à performance e ao consumo específico foi a configuração A, onde foram utilizados os tijolos A, massa de soleira X, massa de reparo K e canal EBT P. Além disso, a substituição do tijolo C pelo tijolo A gerou uma redução de custo de 40%, e o conhecimento gerado com a caracterização do canal EBT proporcionou uma redução de 29,9% no preço desse item. / The steel industry, like other sectors of the industry, is seeking alternatives to reduce production costs and increase productivity. In electric steelworks, the main steel production costs can be divided, in a simplified way, between the cost of inputs and the cost of raw materials. Refractories are among the five largest costs in steel production in semi-integrated mills (mini-mills). However, detailed knowledge of the microstructure and behavior of these materials is still quite restricted to their manufacturers. Given the importance of the refractories in the production of steel, this study aimed to generate knowledge about their microstructure and behavior in operation, focusing on the reduction of consumption and maximization of profits. For that, in order to know in detail the microstructure and predict its performance, characterization analyzes and tests simulating the operating conditions were performed in the laboratory. After laboratory tests, the selected materials have been tested in operation in electric arc furnace, seeking to find the best set of materials from the point of view of stability of the process, and cost of refractories. The scenario that best results presented, in terms of performance and the specific consumption, was Configuration A, where bricks A, ramming mix X, repair mix K and EBT P were used. Moreover, the replacement of Brick B by brick A, generated a cost reduction of 40%, and the information gathered with the characterization of EBT, reduced the price of that item by 29.9%.

O trabalho disserta sobre a investigação dos mecanismos de degradação da placa refratária utilizada no sistema de válvula gaveta, o qual controla o fluxo de aço líquido da panela da aciaria para o distribuidor. As placas estudadas eram do tipo Al2O3-ZrO2-C. Na investigação foram caracterizadas e analisadas placas novas e usadas. Também foi feito teste de corrosão estático para avaliação da interação química das placas com a escória proveniente do processo de refino secundário. Além disso, foi feito experimento em laboratório para avaliar o desgaste das placas devido a presença de resquícios de escória entre as placas no processo de abertura da válvula. Tal experimento foi realizado nos moldes do teste de resistência de argamassa usado por Leroy (EQUIPE DE FURNAS, 1997). Para tanto foram usadas técnicas de caracterização como Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Dispersão em Energia (EDS), Fluorescência de raios x (FRX) e Difração de raios x (DRX). Por meio de análises foi possível propor explicações para os mecanismos de degradação, como a corrosão devido ao contato com a escória e a formação de desgaste em forma de lingueta devido ao uso de válvula semiaberta Principalmente, a partir dos experimentos realizados foi possível identificar um mecanismo de degradação ainda não abordado na literatura: o desgaste do material das placas ocasionado pela abertura da válvula gaveta quando as placas estão ligadas por escória solidificada. Devido à falta de metodologia específica para abordar esse tema, adotou-se um método usado para avaliar a resistência de cimetos e argamassas na investigação sobre a influência da adesão da escória na degradação das placas. Tal método, chamado de tração direta (L.A.Farias, 2016), mostrou uma degradação intensa das placas. A reação química entre a placa aluminosa e a escória é a responsável pela adesão entre as duas placas e a escória. A adesão por escória mostrou que pode ser tão resistente quanto a ligação entre as partículas do refratário, que teve partículas retiradas no teste de tração direta. Assim, conclui-se que a interação química entre a placa e a escória, aliada a movimentação de abre e fecha do conjunto de placas quando a escória já solidificou, são mecanismos importantes na degradação das placas Al2O3-ZrO2-C de válvula gaveta. / This master’s dissertation investigates the deterioration of one of the parts that make up the sliding gate system of a steelmaking ladle. This part controls the liquid steel flow from the ladle to the tundish. These parts are called plates and may be made of different refractory ceramic materials. However, the plates used in this study are made of Al2O3-ZrO2-C. New parts and after service parts were analyzed. A static corrosion test was performed to analyze the chemical interaction between the refractory plates and the slag derived from steelmaking refining process. A laboratory experiment was carried out to evaluate wear due to remnants of slag between the sliding gate plates during the opening and closing of the gate. Such experiment was performed based on Mortar Resistance test used by Leroy. To analyze the materials, characterization techniques such as Scan Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-ray fluorescence (XRF), and X-ray diffraction were used. Based on the results of these analyses, a series of deterioration mechanisms were presented, such as the corrosion due to slag contact, and intensification of wear due to the use of semi-open valve. Mainly, from the performed experiments it was possible to identify a deterioration mechanism, that has not been discussed in literature yet This wear mechanism happens when the sliding gate plates are bonded by solidified slag, which is caused by opened valves, and leads to the extraction of particles from the surface of the plates. Due the lack of methodology to evaluate this kind of deterioration mechanism, a methodology based on mortar testing was developed. This method, called direct tensile test (L.A.Farias, 2016), showed intense deterioration. The chemical reaction between aluminum oxide refractory plate and the slag is responsible for the adhesion between plates and slag. This adhesion may be as strong as adhesion between the particles of the refractory, since refactory particles were removed in the test. Thus, it was concluded that the chemical interaction between refractory plate and slag, alied to the opening and closing mechanism are important in the deterioration of the Al2O3-ZrO2-C plates of the slide gate of the ladle.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3074.pdf: 6552929 bytes, checksum: a641e68a527c5b2c24808e78f26d828e (MD5) Previous issue date: 2010-03-12 / Universidade Federal de Minas Gerais / Refractory castables in the Al2O3-SiO2-SiC-C system are applied in the iron making process, including runners for molten slags and metals. Over the past years, several attempts to increase the carbon content of these materials have been performed, aiming to attain good performance when in contact with slags and bath, due to the low wettability of the carbon particles. However, carbon is highly vulnerable to oxidation. Therefore some actions, such as the use of antioxidants, are necessary to keep this element in the refractory microstructure during service. In this work the main objective is the design and development of castable formulations in the system Al2O3-SiO2-SiC-C containing 7 and 10 wt% of a mixture of carbon sources (pitch, coke and carbon black). Besides that, the evolution of the refractories reactions, associated to the use of one of the following antioxidants (Si, B4C and sodium borosilicate glass) or their combination, was investigated by several experimental and practical (i.e. application of one composition on a tilting runner in a metallurgical company) tests and by the thermodynamic simulations developed in the FactSage® software. The wettability technique, using the sessile drop method, was also applied in the evaluation of the interactions between slags and the castables. It was verified that the combined use of three antioxidants resulted in lower oxidation and excellent thermo-mechanical properties for the designed castables. However, when one of the compositions were applied in a tilting runner equipment, a superior mass loss was observed due to the refractory peeling. The excessive sintering of some parts of the castable (and the chemical corrosion at the contact with molten metal/slag led to the wearing of this material. Additionally, thermodynamic calculations pointed out that the Al4O4C, Al2OC, TiO2, and other antioxidants are good options for the refractory system investigated in this work. / Concretos refratários do sistema Al2O3-SiO2-SiC-C são utilizados no processo siderúrgico em equipamentos responsáveis pelo transporte de escórias e metais fundidos. Muitas são as tentativas em aumentar o teor de carbono destes materiais, visando garantir um melhor desempenho frente ao contato com escórias líquidas e o banho, devido a limitada molhabilidade das partículas de carbono. Porém, o carbono é altamente susceptível à oxidação, e assim, algumas medidas como o uso de aditivos antioxidantes tornam-se necessárias para manter este elemento na estrutura dos refratários ao longo do processo de operação. Neste trabalho propôs-se o estudo e desenvolvimento de formulações de concretos do sistema Al2O3-SiO2-SiC-C contendo 7 e 10%-p de uma mistura de fontes de carbono (piche, coque e negro de fumo). Além disso, a evolução das transformações decorrentes do emprego de três antioxidantes (Si, B4C e borosilicato de sódio) de forma isolada ou combinada foi investigada por meio de vários ensaios experimentais e práticos (com a aplicação de uma das composições em uma bica basculante em uma empresa siderúrgica), além do uso de simulações termodinâmicas efetuadas utilizandose o programa FactSage®. A técnica da molhabilidade, pelo método da gota séssil, também foi utilizada na avaliação da interação entre escórias e refratários. Foi verificado que os concretos que continham a adição conjunta dos três antioxidantes estudados apresentaram menor oxidação e excelentes propriedades termomecânicas. No entanto, quando uma das composições foi aplicada em uma bica basculante verificou-se uma superior perda de massa, em relação à composição comercial utilizada, devido ao lascamento do refratário. A ação conjunta da excessiva sinterização em algumas regiões do concreto e a corrosão química no contato com metal/escória fundidos contribuíram para o desgaste deste material. Adicionalmente, cálculos termodinâmicos indicaram que os antioxidantes Al4O4C, Al2OC, TiO2, entre outros, são boas opções para o sistema refratário avaliado neste trabalho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4599.pdf: 7979875 bytes, checksum: c0d9aa4bd13372cd7a30237ebacff3e0 (MD5) Previous issue date: 2012-07-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / The use of fused alumina-zirconia and mullite-zirconia eutectic aggregates can be an interesting choice to toughening high alumina castables, in order to produce good thermal shock damage resistant material. As a remarkable characteristic, the applying of such aggregates results in high fracture energy values, as a consequence of complex crack propagation process through the eutectic microstructure. However, the understanding of the relation between fracture energy and thermal shock damage requires special care, eventhough such relation is prospected by very know mathematical models. This is because the correct choice of sample dimentions showed to be very important to find relations between Hasselman s R -parameter and the experimental resistance to thermal shock The general results have indicated that the materials of the highest fracture energy values presented the highest thermal shock damage resistance. It was also verified that a high amount of aggregates in the castables did not produce reiforced microstructures, but more flexible materials, in a sense that the material s tolerance to crack opening had increased. This result is considered important because it shows that aggegates may play other roles besides the conventionaly known ones. / O uso de agregados eutéticos eletrofundidos de mulita-zircônia e alumina-zircônia pode ser uma interessante alternativa para a tenacificação de concretos refratários de elevado teor de alumina, com o objetivo maior de se produzir um material com elevada resistência ao dano por choque térmico. Como uma marcante característica, a incorporação desses agregados resulta em elevados valores de energia de fratura, sendo esta uma consequência do complexo processo de propagação de trincas através da microestrutura eutética. Porém, a relação entre energia de fratura e a resistência ao dano por choque térmico, embora contemplados por modelos matemáticos bem conhecidos, requer um olhar cuidadoso. Isto porque, na investigação realizada sobre a relação entre o parâmetro R de Hasselman com a resistência ao dano por choque térmico experimental, percebeu-se que a escolha correta das dimensões do corpo de prova era fundamental. Os resultados indicaram que, de modo geral, os materiais de elevada energia de fratura apresentaram maior resistência ao dano por choque térmico. Também, foi verificado que um maior teor de agregados nos concretos não proporcionou uma microestrutura mais reforçada e sim um material de maior flexibilidade, no sentido do material ter se tornado mais tolerante à abertura de trinca. Este resultado foi muito importante para se mostrar que agregados podem cumprir outros papéis, além daqueles conhecidos convencionalmente em termos de tenacificação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6795.pdf: 7359081 bytes, checksum: d0c54a98b409ddaf82c94716619e0ff9 (MD5) Previous issue date: 2015-02-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / Magnesium oxide is an important subject of investigation because of its physical and chemical properties, mainly for its application to refractory ceramics. However, magnesium oxide hydration generates its hydroxide, Mg(OH)2, which may cause a volumetric expansion, possibly tightening and damaging components made from this material. These factors are limiting for the use in refractory castables and, as a result, most studies regarding this application is focused on minimizing its harmful effects. In order to minimize the effects of hydration on refractory compositions, this work evaluated two types of magnesia presenting different reactivity, caustic and sinter magnesia, with additives (CaCl2, MgCl2, CaF2, MgF2, acetic acid, magnesium acetate, citric acid and EDTA). The results indicated that the soluble salts (CaCl2 and MgCl2) accelerated the hydration, diminishing the apparent volumetric expansion, increasing the mechanical strength and the hydration heat. Because the addition of insoluble salts (CaF2, MgF2) promoted a reduction in the hydration degree, however, samples showed cracks, became crispy, and presented low mechanical strength. In the case of adding acetic acid or magnesium acetate, it occurred a precipitation acceleration of brucite, Mg (OH)2, as a result of the acetate ion complexation power generated, being mechanical resistance of the acetate greater than the acetic acid. The chelating agents (citric acid and EDTA) had distinct behaviors: the citric acid caused hydration decrease because of the absorption effect; and EDTA caused hydration increase as a result of its Mg2+ ions complexation power. It may be concluded that additives, presented in the compositions studied herein, are promising materials for refractory application, assuming that the additives hydrating will improve refractories mechanical strength, and those decreasing the hydration must be incorporated to other materials to improve their performance. / O óxido de magnésio é objeto de investigação devido as suas notáveis propriedades físicas e químicas, principalmente para aplicações em cerâmicas refratárias. No entanto, a hidratação do óxido de magnésio gera o seu hidróxido, Mg(OH)2 e essa reação ainda pode causar uma significativa expansão volumétrica que pode tensionar e danificar um componente feito com esse material. Esses fatores são limitantes para uso em concretos refratários e, devido a isso, grande parte dos estudos para sua aplicação concentra-se em minimizar seus efeitos deletérios. Com o objetivo de minimizar os efeitos da hidratação em composições refratárias, neste trabalho foram avaliados dois tipos de magnésia com reatividades distintas, MgO cáustico e MgO sínter na presença de vários aditivos (CaCl2, MgCl2, CaF2, MgF2, ácido acético, acetato de magnésio, ácido cítrico e EDTA). Os resultados indicaram que os sais solúveis (CaCl2 e MgCl2) aceleram a hidratação, diminuem a expansão volumétrica aparente, aumentam a resistência mecânica e o calor de hidratação. Já a adição de sais insolúveis (CaF2 e MgF2) promoveram diminuição do grau de hidratação, no entanto, as amostras apresentaram trincas e se tornaram friáveis e com baixa resistência mecânica. No caso da adição de ácido acético ou acetato de magnésio ocorreu a aceleração da precipitação da brucita, Mg(OH)2, em decorrência do poder de complexação do íon acetato gerado, sendo a resistência mecânica do acetato superior ao do ácido acético. Os quelantes (ácido cítrico e EDTA) tiveram comportamentos distintos: o ácido cítrico causou a diminuição da hidratação, devido ao efeito de adsorção e o EDTA causou o aumento em consequência do seu poder de complexação dos íons Mg2+. Pode-se concluir que os aditivos, nas composições estudadas, são materiais promissores para aplicação em refratários, partindo do princípio dos que hidratam ocorre melhoria na sua resistência mecânica e os que diminuem a hidratação devem ser incorporados com outros materiais para melhorar o seu desempenho.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseSFS.pdf: 10691709 bytes, checksum: 968fca4ee1f6c4fff2a9f8ed36b52c57 (MD5) Previous issue date: 2005-03-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work, the main objective was to determine the energy of fracture in ceramic materials, focused on refractories, at high temperatures and to inquire the interference of the creep on this measurement. Therefore, castable containing white fused and calcined aluminas, hydrated alumina as a binder, with and without, a glass of SiO2-CaO-Al2O3-B2O3-MgO was designed. This material can simulate the real situation of refractory castables that present possible glassy phase formation due to the presence of cement, silica fume and impurities of raw materials. In addition to this material two commercial refractories were also characterized. Physical characterizations, refractoriness under load, modulus of rupture, Young's modulus and coefficient of linear thermal expansion were evaluated. The energy of fracture was measured through stable crack propagation in three-point bending tests. The creep curves were obtained in three-point bending and compression tests. The concept of rate of energy of creep deformation was used to evaluate creep semiquantitatively as well as to consider a description for the energy of fracture at high temperatures. The results indicate that a maximum in the energy of fracture measured through stable crack propagation under three-point bending tests occurs as a function of temperature. For this case it will exist a range of temperature at which the material will suffer a transition from brittle to ductile behaviour due to the presence of glassy phase in the microstructure. In the transition, bridges of glassy phase contribute for the increase of the average energy for crack propagation. Consequently, these results have strong influence on the thermal shock damage resistance parameters. / Neste trabalho, o objetivo principal foi determinar a energia de fratura em materiais cerâmicos, em particular refratários, em temperaturas elevadas e averiguar a interferência da fluência sobre esta medida. Para tanto, foram projetados e preparados compósitos contendo aluminas eletrofundidas e calcinadas, alumina hidratável como ligante e, com e sem, fibras moídas de um vidro de SiO2-CaO-Al2O3-B2O3-MgO. Com este material, colocando teores conhecidos de vidro, foi simulado um concreto refratário à base de alumina contendo fase vítrea que na prática são formulações contendo cimento de aluminato de cálcio, microssílica e impurezas típicas dessas matérias-primas. Além destes compósitos foram avaliados dois refratários comerciais. Foram realizadas caracterizações físicas e mecânicas, a saber, refratariedade-sobcarga, módulo de ruptura, módulo de Young e coeficiente de dilatação térmica linear. A energia de fratura foi obtida através de ensaios de flexão a três pontos com propagação estável de trinca. As curvas de fluência foram obtidas sob carregamento de compressão e de flexão a três pontos. Foi utilizado o conceito de taxa de energia de deformação de fluência tanto para avaliar semiquantitativamente a fluência quanto para propor uma descrição analítica para a energia de fratura em temperaturas elevadas. Os resultados indicam que a energia de fratura passa por um máximo na faixa de temperatura em que ocorre uma transição de comportamento mecânico frágil-dúctil de materiais cerâmicos que contêm fase vítrea na microestrutura. Nesta transição pontes de fase vítrea contribuem para o aumento da energia média dissipada para a propagação de uma trinca e a geração de duas superfícies de fratura. Por conseqüência, estes resultados influenciam fortemente os parâmetros de resistência ao dano por choque térmico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJCF.pdf: 3440273 bytes, checksum: 86eb3aec37f72960d548d2434d68b1ec (MD5) Previous issue date: 2005-08-01 / This dissertation discusses the effect of the addition of silicon carbide (SiC) on the microstructure and properties of Al2O3/mullite ceramic rolls obtained by the extrusion process. The purpose of adding SiC was to render the material more heat-resistant without affecting its mechanical properties, thereby increasing the range of the end product s industrial applications. The starting materials used here were the commercial powders used by Refratários Paulista Indústria e Comércio Ltda in its production of Al2O3/mullite ceramic rolls, and the addition of SiC resulted in Al2O3/mullite/SiC products with higher thermal shock resistance, and greater mechanical strength and heat resistance. The consistency of the mass and the extrusion samples were carefully controlled to maintain the characteristics of constant flow. The processed samples were structurally characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction to determine their thermal expansion coefficient, apparent density and porosity, flexural strength, and resistance to thermal shock. The industrial performance of Al2O3/mullite/SiC ceramic rolls and their thermal shock resistance were compared with samples of Al2O3/mullite ceramic rolls. / Esta dissertação teve como principal objetivo, estudar o efeito da adição de carbeto de silício (SiC) na microestrutura e propriedades de rolos cerâmicos de Al2O3/mulita obtidos pelo processo de extrusão, visando resistirem maiores gradientes de temperaturas sem comprometimento mecânico, afim de garantir uma maior aplicabilidade industrial ao produto final. Foram utilizados como materiais de partida, os pós comerciais utilizados para produção de rolos cerâmicos de Al2O3/mulita. Obteve-se produtos de Al2O3/mulita/SiC com maior resistência ao choque térmico, maior resistência mecânica e resistentes a maiores gradientes de temperatura. A consistência da massa, bem como a preparação dos corpos de provas extrudados, foram preparados com rigoroso controle, visando manter as características de fluxo constante. Os corpos de prova assim processados foram caracterizados através da determinação da expansão térmica do material, densidade e porosidade aparentes, resistência mecânica à flexão, caracterização microestrutural por microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios X, e avaliação da resistência ao choque térmico. O desempenho industrial do rolo cerâmico Al2O3/mulita/SiC, bem como sua resistência ao choque térmico, foi confrontada com amostras do rolo cerâmico Al2O3/mulita.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2654.pdf: 4365059 bytes, checksum: ab2e41bcc6809d90cd88851fad07a7b1 (MD5) Previous issue date: 2009-06-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The increasing demand in the last years enhanced significantly the steel industry production As a consequence, most of the aspects regarding its production had to be reviewed aiming an optimum output. Concerning this goal, the reducing in equipments idle time on refractory lining maintenance or replacement can be seen as an interesting technological advantages. Achieve better refractory is an accord named gain-gain for both: steel and refractory industry. For steel industry because the more refractory last, the more steel is produced and in the refractory industry because they can increase the aggregate value of their products. In this context, the development of MgO based monolithic refractory has widespread aiming to achieve a matching of advantages, such as absence of joins, facility of installation and repair, high basic slag corrosion resistance and high refractoriness. However, due to the hydration reaction of magnesia forming Mg(OH)2, its application in refractory area is limited. If this problem would be solved, superior properties for the refractories can be achieved. This work aimed to:1) Analyze the aspects that could affect the MgO hydration reaction and 2) Highlight additives that could minimize its drawbacks and,, at the same time, being viable concerning the real applications. / O constante aumento na produção e no consumo do aço induz a um crescimento nos setores que fornecem seus produtos base, como a indústria de refratários. Sob este ponto de vista, torna-se necessário vencer os diversos desafios existentes que inibem o desenvolvimento de refratários nos quesitos qualidade, desempenho e viabilidade. O desenvolvimento de refratários com maior durabilidade é de interesse tanto do ponto de vista da siderurgia, como do ponto de vista da indústria de refratários. As maiores empresas de refratários comercializam não somente o material, mas soluções integradas de fornecimento e assistência técnica de seu produto, ou seja, ganham por tonelada de aço vazado e não por refratário vendido. Neste contexto, o desenvolvimento de refratários contendo MgO tem sido exaustivamente estudado visando obter uma combinação das vantagens relacionadas aos refratários monolíticos (ausência de juntas, facilidade de aplicação, reforma e instalação) às vantagens intrínsecas da magnésia, o MgO como a excelente refratariedade e resistência ao ataque por escórias básicas. Entretanto, pelo fato da magnésia passar por uma reação altamente expansiva de hidratação quando na presença de água, há limitação quanto a sua utilização em refratários. Se a problemática da reação de hidratação fosse resolvida ou pelo menos melhorada, materiais refratários com melhor desempenho e durabilidade poderiam ser alcançados. Este trabalho tem dois objetivos 1) Analisar sistemicamente os fatores e/ou componentes do concreto que podem influenciar a hidratação da magnésia e 2) Selecionar aditivos que simultaneamente atuem eficientemente contra a reação de hidratação e que não gerem muitos efeitos colaterais , ou seja, aditivos viáveis no que diz respeito à sua futura aplicação.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2683.pdf: 5804915 bytes, checksum: 7fd1e27874105b5205f405e029b48011 (MD5) Previous issue date: 2009-03-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / The recent development of refractory castables for high temperatures applications are closely related to binders technology, especially those presenting superior performance and installation properties. The calcium aluminate cement (CAC), one of the most used binder for refractories, has passed over the last years through several enhancements leading to an increase of monolithic use instead of traditional bricks. The continuous search for new binder s came to the development of several binding systems such as hidratable alumina, and others. Nowadays, with the strong presence of nanotechnology on all science fields, new binders containing nano structures are being studied. The colloidal silica is one of the most studied nano structured binder. It has three mains advantages, that places it as a promising substitute for CAC in some applications. First it contains nano pores that facilitates the drying process. Second, it does not have hydraulics components, avoiding reduction on mechanical strength at intermediate temperatures. Third, it is free of CaO and others elements that could deteriorate the performance at high temperatures. Furthermore, the colloidal silica is a highly reactive source of SiO2. This work aims to study the influence of hidratable alumina, CAC and colloidal silica for mullitization on alumina based compositions. The objective is to compare green and final properties as well as the amount and morphology of the mullite formed. The results indicated better drying conditions, superior high temperatures properties and suggested higher mullitization for castables using colloidal silica. However, the molding and curing steps should be well controlled to avoid cracks due to high reactiveness of this binder. / O desenvolvimento tecnológico de concretos refratários para aplicações a altas temperaturas está intimamente relacionado aos ligantes, principalmente aqueles mais facilmente aplicáveis e que desenvolvam superior desempenho durante o uso. O cimento de aluminato de cálcio (CAC), amplamente utilizado na indústria de refratários, passou ao longo dos anos por inúmeros aprimoramentos que alavancaram a utilização de concretos, substituindo os tradicionais tijolos. A busca por melhores ligantes levou ao desenvolvimento de algumas alternativas como a alumina hidratável, entre outros. Hoje com a forte presença da nanotecnologia em quase todos os campos de pesquisa, têm sido desenvolvidos ligantes nanoestruturados entre os quais se destaca a sílica coloidal. Esse ligante possui três principais vantagens que o coloca como promissor candidato a substituição do CAC, são elas: estrutura nanoporosa que facilita a secagem; ligação não hidráulica, que não leva a perda de resistência mecânica em temperaturas intermediárias; ausência de CaO e outros, que deterioram o desempenho a quente. Além disso a sílica coloidal se constitui de uma fonte altamente reativa de SiO2, com alto potencial para mulitização quando utilizada juntamente com Al2O3. Baseado nestes aspectos, esse trabalho estuda a influência dos três principais ligantes utilizados na indústria de refratários: alumina hidratável, CAC e sílica coloidal, verificando sua influência em composições mulitizáveis, as quais são comparadas entre si quanto à quantidade e forma da mulita, fase vítrea residual após queima, poder de ligação e propriedades finais. Os resultados mostraram maior facilidade de secagem e superior desempenho a quente para os sistemas ligados por sílica coloidal, sugerindo superior mulitização. Por outro lado, as etapas de preparação e cura dos concretos precisam ser bem controladas para evitar trincamento devido a alta reatividade do ligante.