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Previous issue date: 2012-07-26 / Universidade Federal de Sao Carlos / The industrial need to reduce energy consumption is part of a continuous evolution towards higher levels of sustainability and competitiveness. Considering these aspects, the search for alternatives to improve the performance of melting and holding furnaces in the aluminum industry is directly dependent on the refractory materials ability to keep heat and withstand the mechanical, chemical and thermal degradation processes. Therefore, five dense high-alumina commercial refractories were characterized according to their thermo-mechanical properties, physical features and aluminum corrosion resistance. The results pointed out that choosing the most suitable composition requires the evaluation of the chemical aspects and thermal shock resistance. Moreover, the understanding of high emissivity coatings applications was also focused in order to develop an alternative which could increase heat savings. Thus, two methods were developed to analyze the coating efficiency: a) the temperature measurement of painted specimens fired at different temperatures in a furnace; and b) the heating curve profile of a ceramic sample during firing in a furnace lined with refractories previously coated with high emissivity paint. Three commercial products were characterized and both evaluation methods showed that the high emissivity coating affected the sample heating, although a reduction in its efficiency was observed during the testing cycles. Furthermore, in order to attest the effectiveness in industrial practices, a high emissivity coating was applied on the refractory walls of a melting aluminum transport crucible. The results showed that the combined analysis involving the correct selection of refractories and application of high emissivity coatings can open new paths toward cost reduction and industrial sustainability. / Nas indústrias de base ou de transformação a energia utilizada para o aquecimento da carga é parcialmente dissipada tanto pela exaustão dos gases quanto pelos refratários que revestem internamente esses equipamentos industriais que trabalham em altas temperaturas. Assim, a busca por alternativas para um melhor desempenho dos fornos de fusão e espera da indústria de alumínio depende diretamente da capacidade dos materiais refratários em reter o calor e resistir aos processos de degradação nos aspectos mecânico, químico e térmico. Para tanto, cinco refratários aluminosos comerciais densos foram caracterizados por ensaios termo-mecânicos, físicos e de corrosão por alumínio. Os resultados obtidos indicaram que no processo de seleção é preciso considerar principalmente a composição química e a resistência ao choque térmico dos refratários. Em paralelo, buscou-se entender o uso da tinta de alta emissividade como uma alternativa que contribuísse para o melhor aproveitamento do calor gerado. Assim, foram desenvolvidas duas metodologias que pudessem mostrar a eficiência dessas tintas: a) medição da temperatura de corpos-de-prova pintados e aquecidos dentro de um forno e, b) a determinação da curva de aquecimento de uma carga em um forno cujos refratários foram revestidos com tinta de alta emissividade. Três produtos comerciais foram caracterizados, sendo que o uso das metodologias mostrou que a tinta afeta o aquecimento da carga. Entretanto, observa-se que a eficiência é reduzida ao longo dos ciclos dos ensaios. Adicionalmente, procurou-se conciliar a teoria com a prática industrial, efetuando-se um estudo usando cadinhos de transporte de alumínio líquido com o interior das tampas recobertas com a tinta. Dessa forma, os resultados deste trabalho apontaram que a análise conjunta envolvendo a correta seleção de refratários e a aplicação de tintas de alta emissividade desenvolve ações para a redução dos custos e para o caminho em direção à sustentabilidade.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/877 |
| Date | 26 July 2012 |
| Creators | Novo, Marcela Munhoz Monteiro |
| Contributors | Pandolfelli, Victor Carlos |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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