Para atender os altos níveis de produção exigidos dos Altos Fornos, a disponibilidade dos Canais de Corrida e dos Carros Torpedo torna-se um fator estratégico. Dentre as propostas de manutenção e reparo disponíveis pela indústria de refratários, a utilização de concretos refratários bombeáveis desponta como um recurso que possibilita, sinergicamente, realizar o reparo de forma localizada e em curtos tempos de parada. Utilizando esse tipo de material, existem, basicamente, dois tipos de aplicação: a realizada por \"Gunning\" e por \"Shotcrete\", cuja principal distinção para o usuário ocorre em função do teor de rebote, sendo os valores médios típicos de 15 % para o primeiro caso e de 5 % no segundo. Este estudo visou comparar o desempenho de concretos refratários para aplicação por bombeamento, destinados como revestimento refratários de Canais de Corrida e/ou de Carros Torpedo. As principais conclusões revelaram que dentre os concretos aplicados nos Canais de Corrida, o mais resistente à corrosão pelo ferro gusa liquido/escória é o concreto A-CLE por apresentar a fases espinélio (MgAl2O4) e não possuir SiO2 livre em sua matriz. Dentre os concretos indicados para aplicação em Carros Torpedo, o que teve melhor desempenho é o concreto C-CT seguido, em segundo lugar, pelo concreto B-T15 e, por fim, B-T85. Nesse caso a presença simultânea da fase SiC, de agentes redutores de molhabilidade (Cgraf), aditivos metálicos (Al0) , da ausência de aluminatos de cálcio, entre outros fatores, resultou em melhor desempenho. / The high productivity of blast furnaces and the availability of Torpedos Ladles and Blast Furnace Runners has a strategic factor for hot metal producers. Considering this, maximizing the refractories performance in a integrated siderurgic Plant must be achieved at a minimal cost. Among the available technologies for repairs and maintenance in the refractories Industry, the pumpable castables appear as a solution that allows, sinergically, do the repair and save valuable time. Basically there are two kinds of application : Gunning and Shotcrete technlogy. The main difference is the rebound index, around 15% for the first and 5% for the last one. This work compared the wear resistance performance of five pumpable refractory castables suggested by the suppliers for application in Blast Furnace Runners and/or Torpedo Ladle. The conclusions of this study revealed that amongst the available castables for the lining application, the A-CLE product is the most resistant against the molten hot metal/ slag bath at laboratorial Finger Test because , between other variables , it has the MgAl2O4 phase and is not free of SiO2 phase in the matrix. And regarding the castables indicated for Torpedo ladles application, C-CT product showed, comparatively a lower wear than the other ones (B-T15 and B-T85) since it has phases as SiC, C, and Alº in its composition.

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These requirements are written in terms of more robust concretes, with a longer life cycle, and ease of installation and maintenance. New materials that fulfill these criteria are the Mgo-based refractory castable. However, during curing and drying stages these materials have a critical magnesia hydration reaction that can lead to damage and cracks. The resonance measurement of elastic modulus technique is one of the techniques used to study the effects of magnesia hydration on the castables. As an alternative to this technique is proposed a digital image correlation (DIC) method to monitor the cracks network evolution of refractory castables during the curing stage. Samples (CDPs) of freshly molded castables were subjected to a controlled environment to cure and to dry and images were captured of CDPs with a high resolution digital camera. The DIC is an optical full-field displacement measurement technique. This method is based on the registration of digital images recorded in the undeformed and deformed configurations to measure displacements. A Correli-Q4 based software were developed to detect the cracks and measures their surface crack density and its average crack opening in the sample. The study of some variables such as the paint technique used in the samples (required for application of the CID technique) and the positioning of samples within the thermal chamber were required to evaluate the robustness of the software. As a result of that effort it was possible to compare the CID technique with resonance measurement of elastic modulus. The conclusion is that both detect simultaneously the cracks network beginning. The results claim that the DIC technique is promising because it promotes possibility of measure and compare parameters relative to the crack network (surface crack density and average crack opening) for different compositions of castables, temperatures and relative humidity maintained during curing. The analysis of these cracks network paraviii meters was consistent with the theory in the literature demonstrating the potential of the proposed method. / A crescente busca da indústria siderúrgica por processos de produção mais eficientes cria uma demanda por novos materiais refratários. Isto significa, concretos mais robustos, com ciclo de vida maior e, de maior facilidade de instalação e manutenção. Entre os novos materiais que preenchem estes requisitos estão os concretos aluminosos contendo magnésia. Entretanto, o processamento destes materiais possui algumas etapas críticas devido à reação de hidratação da magnésia que pode causar trincas. Dentre as técnicas já utilizadas para quantificar esse processo, destaca-se o monitoramento do módulo elástico por meio da técnica de ressonância de barra. Este trabalho visa gerar uma nova alternativa de avaliação da fissuração de concretos refratários durante a etapa de cura do processamento desses materiais com o auxílio da técnica de correlação de imagens digitais (CID). Corpos de prova (CDPs) de concreto recém-moldados foram submetidos a um processo controlado de cura e secagem e, durante este, foram capturadas imagens de uma das faces dos CDPs com uma câmera digital de alta resolução. A partir das imagens, o programa Correli-Q4 é utilizado para calcular os campos de deslocamentos de uma região de interesse. Por meio destes campos, um método desenvolvido detecta as trincas formadas e mede o seu comprimento total e a sua abertura média. A partir do método desenvolvido foi possível comparar a técnica de CID com a de ressonância de barra e conclui-se que ambas detectam a formação da rede de fissuras sendo, portanto, complementares. A técnica de CID se mostrou promissora, visto que foi possível medir e comparar diversos parâmetros da rede de fissuras (densidade superficial e abertura média das trincas) para diversas composições de concretos, diferentes temperaturas e umidades relativas mantidas durante a cura. A análise desses parâmetros da rede de fissuras foi coerente com a literatura demonstrando o potencial do método.

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 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 2016-06-02T19:10:11Z (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 2016-06-02T19:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Retido.pdf: 19733 bytes, checksum: 6aad255badc436a06364517de2344ab6 (MD5) Previous issue date: 2013-09-24 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the petrochemical industry gasoline and LPG are produced in the fluid catalytic cracking unit (FCCU). The cracking occurs by the contact of crude oil with fluidized fine particles of a ceramic catalyst. The process profitability is strongly related to a reduced number of the FCCU maintenance halts. In this sense, the refractory material performance is a key factor to increase the equipment working life. Nowadays, in the refractory market, castables specially designed for FCCU are not common. One aspect that induces this scenario is the difficulty to attain optimized properties in the temperature range compatible with the process conditions, not above 900ºC. One alternative to solve this problem is the addition of nanometric size particles in the castables composition. This can be carried out by replacing calcium aluminate cement (CAC) by colloidal silica. The high specific surface area provides an increase in the system reactivity, resulting in high mechanical resistance during the refractory firing step. Another possibility is the use of sintering additives which can help the densification at low temperatures. The synergism between nanoparticles reactivity and sintering effectiveness allows the development of high-performance nanobonded antierosive castables. In this context, colloidal silica bonded castables containing tabular alumina, fused silica or mullite grog and specific sintering additives were designed for FCCU riser application. Compared with the commercial reference products currently used by Brazilian petrochemical industry, the nanobonded materials presented superior performance for the main usual properties. Based on this novel technology an innovative mullite grog self-flow castable was developed. This material associates an intermediate apparent density value, between the tabular alumina and fused silica ones, with a low thermal conductivity and high thermal shock resistance. / Na indústria petroquímica, a unidade de craqueamento catalítico fluido (UFCC) é responsável pela produção de gasolina e GLP. Nestas unidades, o craqueamento ocorre pela quebra de moléculas de hidrocarbonetos quando em contato com partículas fluidizadas de um catalisador. A rentabilidade deste processo está fortemente relacionada aos esforços em se minimizar as paradas de produção. Neste sentido, o desempenho do material refratário é um fator importante para o aumento da vida útil. Atualmente, no mercado de refratários, ainda são raros os concretos especialmente projetados para uso em UFCC. Um fator que contribui para esta situação é a dificuldade em se obter propriedades otimizadas em temperaturas compatíveis com as de operação, que são inferiores a 900ºC. Uma alternativa para solucionar este problema é a incorporação de partículas nanométricas na composição dos concretos. Isto pode ser feito pela utilização de um ligante nanoestruturado em substituição ao cimento de aluminato de cálcio (CAC), tal como a sílica coloidal. A elevada área superficial proporciona um aumento da reatividade do sistema o que, consequentemente, resulta na obtenção de maiores níveis de resistência mecânica durante a etapa de queima do material. Outra possibilidade consiste no uso de aditivos sinterizantes que possam favorecer a densificação em baixa temperatura. O sinergismo entre a maior reatividade das partículas nanométricas com a capacidade de sinterização possibilita o desenvolvimento de materiais antierosivos de elevado desempenho. Diante deste contexto, foram projetados concretos ligados com sílica coloidal para os sistemas a base de alumina tabular, sílica fundida e chamote mulítico, visando a aplicação em riser de UFCC. Verificou-se que o desempenho dos materiais desenvolvidos foi muito superior ao dos produtos comerciais utilizados atualmente pela indústria petroquímica brasileira. Com base nesta nova tecnologia, uma solução inovadora foi o desenvolvimento de um concreto autoescoante a base de um agregado mulítico. Este material associa uma baixa densidade aparente, intermediária entre a alumina tabular e a sílica fundida, com baixa condutividade térmica e elevada resistência ao choque térmico.

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.