Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-08T11:13:05Z No. of bitstreams: 1 caiomarceluspaislevasseur.pdf: 4546598 bytes, checksum: be57e1ab62ac45ae2f9ffe3e165c9e75 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-09T13:38:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 caiomarceluspaislevasseur.pdf: 4546598 bytes, checksum: be57e1ab62ac45ae2f9ffe3e165c9e75 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-09T13:38:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 caiomarceluspaislevasseur.pdf: 4546598 bytes, checksum: be57e1ab62ac45ae2f9ffe3e165c9e75 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os sistemas de implantes osseointegráveis se apresentam em um ou mais componentes, e a correta inter-relação, passividade de assentamento e resistência biomecânica, definem a resistência / vulnerabilidade do mesmo frente aos fatores bacterianos e oclusais. Objetivo: Avaliar as deformações inerentes ao processamento laboratorial dos pilares calcináveis de corpo único para o sistema de implantes Cone Morse. Materiais e métodos: Utilizou-se 20 implantes Cone Morse da marca SIN, 10 componentes protéticos calcináveis e 10 não calcináveis. Após os processos laboratoriais, os conjuntos foram submetidos à Microscopia eletrônica de varredura (MEV) da interface pilar/implante, para análise qualitativa e quantitativa da desadaptação gerada. Os conjuntos foram levados a ciclos térmicos (1.000 ciclos) e de fadiga mecânica (500.000 ciclos) e novamente foi realizada a MEV. Os resultados foram comparados através de análise estatística de Mean-Whitmann. Resultados: O grupo de teste (G1) apresentou os maiores valores iniciais, com média de 34, 55 μm e 11,17 μm, para a subdivisões A (fundição) e B (aplicação de porcelana) respectivamente. A subdivisão B do grupo teste apresentou a maior alteração pós testes, com média de 19,28 μm de aumento da desadaptação protética. As subdivisões G1.A, G2.A, G2.B mostraram tendência à diminuição da desadaptação de -1,03 μm, - 1,64 μm, e -0,49 μm, respectivamente. Pilares Cone Morse não calcináveis apresentam-se com alta estabilidade e baixa taxa de desadaptações. Para o grupo teste pode-se afirmar que o processo de fundição nitidamente criou as maiores dilatações e desadaptações das estruturas. O processo de sinterização da porcelana em teste, criou uma redução da desadaptação medida, porém esta voltou a aumentar após os testes em laboratório. Para o grupo controle, houve a manutenção das taxas de desadaptações menores ao limite de 10 μm, e com tendência de redução após os testes. Conclusão: O pilar calcinável Cone Morse de corpo único mostrou-se como desfavorável quanto à biomecânica, e o processo de fundição gerou as maiores desadaptações. / The system of dental implants present in one or more components, and the correct interrelationship, settling and passive biomechanical strength, defining the strength / vulnerability of the same to the forward occlusal and bacterial factors.Objective: To evaluate the defects associated to laboratory processing of abutments of unique body to the system of Cone Morse implants. Methods: We used 20 Cone Morse implants SIN brand, prosthetic components 10 and 10 calcinable not calcinable. After the laboratory processes the sets were subjected to scanning electron microscopy (SEM) of the pillar / implant interface, for qualitative and quantitative analysis of the generated misfit. The samples were taken to alternated thermal cycles (1000 – 50 and 550) and mechanical fatigue (500,000 - 120 N/cm2) and again was carried out by SEM. The results were compared by statistical analysis Mean-Whitmann (P>0,05). Results: The test group (G1) showed the highest initial values, averaging 34.55 and 11.17 micrometres for subdivisions A (casting) and B (porcelain application) respectively. The B subdivision of the test group showed the greatest change after tests, averaging 19.28 mm of increasing prosthetic misfit. The G1.A subdivisions, G2.A, G2.B showed a tendency to decrease the mismatch of -1.03 micrometres - 1.64 micrometres and -0.49 micrometres respectively. Pillars Cone Morse calcinable not present with high stability and low rate misfits. For the test group it can be said that the casting process clearly created the largest expansion and mismatches of structures. The porcelain sintering process under test, created a reduction of the mismatch measure, however this increased again after the tests in the laboratory. For the control group, there was the maintenance of rates of minor mismatches to 10 micrometres limit, and with downward trend after the tests. Conclusion: Cone Morse castable pillars proved to be unfavorable on the biomechanics, and the casting process generated the biggest misfits.

This thesis deals with the problem of no-cement corundum refractory castables. In the theoretical part, it focuses on NCC refractory and its use, production technology and input raw materials. The second part of the theoretical work deals with MgAl2O4 spinel. The practical part of the thesis then continues in the topic and focuses on cement-free refractory concrete and the influence of MgO content on their properties.

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 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.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-08-16T18:44:54Z No. of bitstreams: 1 DissDGM.pdf: 5323739 bytes, checksum: 447d6c5ecd08953e14c16e2d47d03040 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-30T17:35:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDGM.pdf: 5323739 bytes, checksum: 447d6c5ecd08953e14c16e2d47d03040 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-30T17:36:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDGM.pdf: 5323739 bytes, checksum: 447d6c5ecd08953e14c16e2d47d03040 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-30T17:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDGM.pdf: 5323739 bytes, checksum: 447d6c5ecd08953e14c16e2d47d03040 (MD5) Previous issue date: 2017-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sintering additives (AS) have great potential to be applied in refractory castables as they reduce the densification temperature of these products. Additionally, these components may induce the generation of a transient liquid phase in the microstructure at high temperatures, which can react with the other materials of the composition to give rise novel solid refractory phases. Considering these aspects, the present work evaluated the role of five different AS (boron oxide, boric acid, sodium borosilicate, magnesium borate and boron carbide) when added to alumina-based castable compositions containing hydratable alumina as binder. Based on the thermomechanical characterization, XRD analysis and the in situ elastic modulus measurement, boron carbide (B4C) have been selected as a promising AS because this material sped up the sintering process at lower temperatures and induced the aluminum borates formation due to the reaction between the liquid phase and the fine alumina contained in the castable matrix. Afterwards, the effects of B4C was evaluated in ultra-low calcium oxide castables bonded with: colloidal alumina (AC), hydratable alumina (AB) and/ or SioxX®-Zero (SZ). SZ-bonded materials (4 wt.%) had good performance at temperatures around 1100°C due to the mullite generation. On the another hand, castables containing AC as binder (4 wt.% of solids) and 0.5 wt.% of B4C are promising options to be used in working conditions between 600-815°C, whereas the same mixture without B4C could only be densified above 1100°C. Similar effect was observed when 1.0 wt.% B4C was added to SZ-containing castables as the aluminum borates generation allows these compositions to be used in working conditions around 815°C. Therefore, an appropriate AS selection for high-alumina castables with ultra-low CAC content has the potential to favour the earlier sintering of the refractory and improve its thermomechanical properties, which can fulfill the requirements of the petrochemical industry. / Os aditivos sinterizantes (AS) possuem potencial para serem aplicados em concretos refratários, pois diminuem a temperatura de densificação destes produtos. Adicionalmente, tais componentes podem atuar favorecendo a formação de líquidos transientes na microestrutura em altas temperaturas, os quais têm a capacidade de reagir com os outros constituintes da composição para formar novas fases refratárias. Diante desta possibilidade, neste trabalho foram avaliados os efeitos da adição de cinco fontes de boro como AS (óxido de boro, ácido bórico, borosilicato de sódio, borato de magnésio e carbeto de boro) em concretos de alta alumina contendo alumina hidratável como ligante. Baseado na caracterização das propriedades termomecânicas destes refratários, assim como nas análises de DRX e da avaliação do módulo elástico in situ, foi selecionado o carbeto de boro (B4C) como o AS promissor, pois este promoveu o início da sinterização dos concretos em temperaturas inferiores e induziu a formação de boratos de alumínio a partir da reação do líquido com a alumina da matriz dos concretos refratários. Posteriormente, avaliou-se o efeito da adição do B4C em concretos com ultra-baixo teor de óxido de cálcio e ligados com: alumina coloidal (AC), alumina hidratável (AB) e/ou SioxX®-Zero (SZ). Materiais ligados com SZ (4%-p) são promissores em temperaturas próximas a 1100°C devido à formação de mulita. Por outro lado, concretos contendo AC (4%-p de sólidos) e 0,5%-p B4C são indicados para condições de serviço entre 600-815°C, pois sem a fonte de boro densificaram apenas acima de 1100°C. Efeito similar foi observado quando adicionado 1,0%-p B4C no concreto contendo SZ, visto que também foram formados boratos de alumínio possibilitando sua utilização em condições de serviço próximas aos 815°C. Desta forma, realizando-se a correta seleção do AS adicionado em concretos de alta alumina com ultra-baixo teor de CAC, tem o potencial de aumentar a sinterabilidade do material e melhorar suas propriedades termomecânicas, podendo assim atender os requisitos da indústria petroquímica.

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.

Among the most impressive developments observed in the last 20 years, the improvement of the installation methods of monolithic refractories is certainly to be taken into account. However, this evolution, from vibratable castables to shotcrete and drycrete was not applied to materials based on magnesia, which are still mostly commercialized as ramming mixes, or as pouring castables with poor properties due to excessive water use. The major issues associated to this lack of technology is the scarcity of submicrometric powders compatible to magnesian systems, and the expansion followed by hydration of the magnesia, which is a disruptive reaction. By a thorough research on the literature, some potential additives were identified to be tested as anti-hydration additives. Hydration tests of powders in autoclave, complemented by pH and rheological measurements on magnesia pastes have identified five possible additives which can be used to inhibit the hydration: tartaric acid, citric acid, boric acid, magnesium fluoride and microsilica. Salts from the organic acids can also be successfully used. Of these, microsilica also presented the advantage of providing the submicrometric particles necessary to improve the flow of the castable, and to improve the bond of the castable. The three acids are very effective in inhibiting the formation of magnesium hydroxide, but affect negatively flow properties and mechanical resistance after cure. Microsilica prevented hydration cracks due to the reaction between the silicic acid generated under basic environment with the newly formed brucite, leading to the precipitation of a magnesium-silica-hydrated phase of poor crystallinity between the magnesia grains. This phase does not promote volumetric change, and also enable water release at a wider temperature range. Due to its nature close to serpentine minerals, it forms forsterite and enstatite at low temperatures, thus generating suitable strength between room temperature and at least 1400 °C. Magnesium fluoride changed the nature of this magnesium-silica-hydrated phase, by being incorporated to it and forming a phase more similar to the humite minerals. These minerals present higher MgO:SiO2 molar ratio than serpentine, and their formation requires a lower content of microsilica for a same effect against hydration, which is beneficial for the overall properties of the castable. The properties of the castable, as well as the influence of a number of other variables (for instance, refractoriness under load, creep, cold crushing strength, cold modulus of rupture, bulk density and apparent porosity) were also studied and hereby reported. It is believed that this technology can be further developed for industrial use, provided that some issues regarding the properties at high temperatures are solved. Not only had the study and comprehension of the nature of the bond between microsilica and magnesia, and the role of magnesium fluoride been pioneered by this work, but also the methodology used to evaluate the hydration after the drying process of castings, which was close to real refractory components.