Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3781.pdf: 6243852 bytes, checksum: de980a103652d1661d6344b86c6efb74 (MD5) Previous issue date: 2011-05-09 / The erosion wear is a mechanism that results in the removal of material from the surface by erosive particles. In some applications, such as calciners used in the aluminum industry and risers of the petrochemical industry, the erosive wear is one of the most critical problems of the refractory lining. Since they are equipments used in the critical phases of these industries production process, needs of long maintenance stops can severely impact their productive process, resulting in significant financial losses. Aiming to maximize the periods in which maintenance calls are not required, refractory materials qualifications are periodically performed in order to help on selecting the highest performance materials. However, even though the service temperatures for these applications are usually high, nowadays the erosion tests are performed only at room temperature in these qualification processes. Additionally, it uses a correlation that assumes that a higher hot modulus of rupture will result in a higher erosive resistance, in the same temperature range. Thus, aiming to reproduce the operation conditions in a more realistic way, the main goal for the present work (which was conducted in partnership with Alcoa and Petrobras) was to enhance the operation of the hot erosion equipment previously developed by other members of GEMM/UFSCar (Materials Microstructure Engineering Group), by making adjustments on its initial design. This enhancement resulted in the development of a calibration methodology for the equipment and the elaboration of a standard procedure for hot erosion tests. And finally, refractory materials were characterized and the results indicated that, for the analyzed materials, the erosive behavior varies as function of the temperature and that there is not always a linear correlation between erosion resistance and the other properties analyzed. / O desgaste por erosão se trata de um mecanismo que resulta na remoção de material da superfície por partículas abrasivas. Em algumas aplicações, como em calcinadores usados na indústria do alumínio e em risers da indústria petroquímica, o desgaste erosivo é uma das solicitações mais críticas do revestimento refratário. Como se tratam de equipamentos usados em etapas fundamentais dos processos de produção dessas indústrias, eventuais necessidade de paradas prolongadas para manutenção podem comprometer os respectivos ciclos produtivos, resultando em significativas perdas financeiras. Visando maximizar o intervalo de tempo entre a necessidade de paradas, periodicamente são realizados processos de qualificação de materiais refratários com o intuito de auxiliar na escolha de materiais com maior desempenho. Entretanto, apesar de, para as aplicações em questão, as temperaturas de serviço serem elevadas, atualmente, nesses processos de qualificação, os ensaios de erosão são realizados somente à temperatura ambiente. Adicionalmente, é usada uma correlação suposta pelos pesquisadores na qual um maior módulo de ruptura a quente resulta em uma maior resistência a erosão na mesma faixa de temperatura. Assim, buscando reproduzir de forma mais realística as condições de operação, o presente trabalho, realizado em parceria com a Alcoa e a Petrobrás, teve como objetivo principal aperfeiçoar o funcionamento do erosímetro a quente previamente desenvolvido por outros membros do GEMM/UFSCar (Grupo de Engenharia e Microestrutura de Materiais), por meio de ajustes no seu projeto inicial. Esse aperfeiçoamento resultou no desenvolvimento de uma metodologia de calibração do equipamento e na elaboração de um procedimento padrão para ensaios de erosão a quente. A seguir, materiais refratários foram caracterizados e os resultados mostraram que, para os materiais analisados, o comportamento erosivo varia em função da temperatura e que nem sempre há uma correlação linear entre resistência a erosão e as outras propriedades analisadas.

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

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.

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

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 2016-06-02T19:10:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4708.pdf: 12268943 bytes, checksum: 29b57952973cc3f28aed7dccb94a9d6d (MD5) Previous issue date: 2012-09-12 / Universidade Federal de Sao Carlos / Refractory castables are multiphase materials usually exhibiting complex heterogeneous microstructures, which have their mechanical strength affected by chemical and structural changes. These microstructural changes directly affect the Young s modulus, as this property is strongly dependent on the chemical bonds, crystalline structure and flaws, such as porosity and cracks. For the Al2O3-MgO system, two transformations can be highlighted: the volumetric expansion associated with the magnesia hydration and the in situ spinel formation, both can play a role by increasing or decreasing the castable s embrittlement depending on the resulting expansion. Considering this aspect, the addition of MgO sources with different reactivity in refractory castables was evaluated during curing and drying steps. As a result, different routes for magnesia s sources addition to the castables, without the usual damage caused by MgO hydration, are presented in this work. The addition of acetic acid sped up the brucite precipitation, inducing the formation of a resilient structure able to inhibit the stresses generation. Additionally, the effect of mineralizing or densification compounds on spinel-forming castables and the microstructural evolution of refractory castables containing different MgO sources, colloidal binders or high-carbon content were assessed during the thermal treatment by hot Young s modulus measurements using the resonance bar technique. The attained results highlight the technique s broad feature and accuracy for the development of refractory materials. The MgF2 and magnesium borate addition sped up the spinel formation, whereas TiO2 led to lower expansion values and greater rigidity at high temperatures, all of them as promising alternatives to master the castable s microstructure design. For the nano-bonded castables, the sintering additive addition further enhanced the Young s modulus resulting in high-performance refractories. Additionally, the elastic modulus measurements were able to evaluate the antioxidants effect in high-carbon containing castables and to identify the mechanisms of crack healing (during heating) and opening (during cooling). / Concretos refratários são materiais multifásicos que normalmente apresentam uma estrutura heterogênea e complexa, cuja resistência mecânica é afetada por mudanças químicas e estruturais. Estas transformações microestruturais afetam diretamente o módulo elástico, visto que esta propriedade está relacionada ao tipo de ligação química, estrutura cristalina e defeitos, tais como porosidade e trincas. No caso de concretos Al2O3-MgO, duas transformações merecem destaque: a primeira é a hidratação da magnésia e a segunda a formação de espinélio in situ. Ambas as reações podem contribuir positivamente ou negativamente com a rigidez dependendo da acomodação da expansão gerada. Neste trabalho, fontes de magnésia com reatividades distintas foram avaliadas durante a cura e secagem de concretos refratários. Os resultados obtidos indicaram rotas para incorporação de diferentes fontes de MgO as composições refratárias sem os danos decorrentes da hidratação. A adição de ácido acético acelerou a precipitação de brucita, induzindo a formação de uma estrutura mais resiliente, capaz de inibir a geração de tensões. O efeito de aditivos na espinelização e outras transformações in situ em concretos aluminosos, nanoligados ou contendo alto teor de carbono foram acompanhadas utilizando-se medidas de módulo elástico a quente, destacando a precisão e o caráter abrangente desta técnica para o desenvolvimento de novos materiais. A adição de MgF2 e boromagnésio promoveu uma grande aceleração da espinelização, enquanto o TiO2 apresentou um efeito moderado, mas resultou em maior rigidez em temperaturas elevadas. Sendo assim, estes três aditivos são promissores para o desenvolvimento de concretos espinelizados. Para os materiais nanoligados, verificou-se que adição de um agente sinterizante promoveu um grande aumento da rigidez, resultando em refratários de alto desempenho. Adicionalmente, as medidas de módulo elástico a quente mostraram-se adequadas para avaliar o efeito de anti-oxidantes em concretos com elevado teor de carbono e o processo de fechamento e abertura de trincas durante os ciclos de aquecimento e resfriamento, respectivamente.

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 2016-06-02T19:12:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4961.pdf: 1558537 bytes, checksum: 99ed6c73addac92c37848de32b9ab180 (MD5) Previous issue date: 2013-01-22 / Financiadora de Estudos e Projetos / Refractory masses for lost wax casting process of steel and alloys, especially for dental devices are constituted basically of silica (quartz and / or cristobalite). In these materials, the binding agent is generally based on magnesium phosphate cements, produced by acid-based reaction of NH4H2PO4 with MgO. The main product of the reaction is struvita (MgNH4PO46H2O). The presence of phosphates together with retarders, necessary to control the reaction kinetics, contributes to the sintering and adhesion of the silica investment to the metal material after solidification. Recently it was developed a consolidation process of ceramic powders by direct coagulation (DCC) of a stabilized slurry of high solids content and low viscosity. The direct coagulation is achieved by controlled destabilizing (flocculation/ coagulation) of the suspension either through the gradual change of the pH towards the isoelectronic point or increasing the ionic strength of the medium. In this work the change in pH was accomplished by two different routes. The first one by the use of buffer solutions whose pH controll was close to the one of silica IEP (innovative methodology). The second was made by using citric acid and sodium trypolyphosphate in a competing reaction changing slowly the medium pH towards the silica IEP. Both routes promoted the direct coagulation of silica refractory masses without the presence of phosphates or any other binder. The results were very satisfactory, since in all silica refractory masses (>99% SiO2) used, the coagulation occurred rapidly, at low initial viscosity, and low final water content to be eliminated. The masses kept the required refractory properties for high temperature castings, presenting excellent properties such as high expansion at the metal casting temperatures, excellent surface finishing, low adherence to the cast part and easiness upon demolding. This whole set of properties are ideal for lost wax investment casting processes. / As massas refratárias dos processos de fundição em cera perdida de ligas de aço principalmente para dispositivos odontológicos são constituídas à base de sílica (quartzo e/ou cristobalita) utilizando como ligante cimentos à base de fosfato de magnésio. Estes, são formados através de reação ácido base de quantidades razoáveis de NH4H2PO4 com MgO cujo produto principal é a struvita (MgNH4PO46H2O). A presença de fosfatos juntamente com retardadores necessários para controle da cinética de reação concorre para a sinterização da sílica e adesão da massa ao metal após solidificação na fundição. Recentemente foi desenvolvido um processo novo de consolidação de pós cerâmicos através da coagulação direta (DCC) de barbotinas de alta concentração de sólidos e baixa viscosidade. Isto é conseguido pela desestabilização (coagulação=floculação) controlada da suspensão através ou da mudança do pH para o ponto isoeletrônico ou aumento da força iônica do meio. Neste estudo utilizou-se de forma inédita, a desestabilização de suspensões de sílica através de duas rotas; a primeira através da mudança dos valores de pH para perto do ponto isoeletronico da sílica, pelo uso de soluções-tampão (metodologia inovadora), e a segunda pela acidulação direta com ácido-cítrico coadjuvado com tripolifosfato de sódio. Neste último caso ocorre uma combinação de defloculação com tripolifosfato de sódio e coagulação com ácido cítrico, fazendo com que as massas refratárias iniciem seu processo de coagulação sem a presença de fosfatos ou qualquer outro agente ligante. Os resultados se mostraram bastante satisfatórios, visto que em todas as massas refratárias utilizadas (>99% de SiO2), a coagulação ocorreu de forma rápida sob baixa viscosidade inicial e baixa quantidade de água a ser eliminada após a coagulação. Estas características proporcionaram um preenchimento bastante satisfatório nos moldes testados. As massas refratárias mantiveram as propriedades refratárias exigidas para fundidos em alta temperatura, apresentando excelentes qualidades, como elevada expansão na temperatura de vazamento do metal, bom acabamento superficial, baixa aderência residual, e fácil desmoldagem. Este conjunto de características são ideais para o emprego em processos de fundição por cera perdida.