Download - Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf
![Page 1: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/1.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
CURSO: MATERIALES REFRACTARIOS
CÓDIGO: 333606
OBJETIVO GENERAL
Dotar al estudiante de los conocimientos generales que le permitan desarrollar
habilidades y destrezas mediante las cuales sea capaz de gestionar con éxito el
funcionamiento operacional equipos metalúrgicos y afines, que utilicen
materiales refractarios.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. . Diseño y fabricación de productos refractarios.
2. Evaluación de productos refractarios.
3. Selección de revestimientos refractarios.
4. Análisis de fallas de revestimientos refractarios.
![Page 2: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/2.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 1: Aspectos básicos introductorios
Son aquellos que conservan aceptablemente
sus propiedades físicas, mecánicas y químicas al ser
expuestos a altas temperaturas por tiempo prolongado
y en contacto con otros materiales.
Son aquellos materiales que soportan altas
temperaturas ( más de 1500°C) sin fundirse
DEFINICIÓN DE MATERIAL REFRACTARIO
![Page 3: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/3.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
REFRACTARIOS:
Baja conductividad eléctrica y térmica
Frágiles
Alta dureza
Buena resistencia mecánica.
Resistencias a las altas temperaturas
Capítulo 1: Aspectos básicos introductorios
![Page 4: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/4.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Fundir a temperaturas superiores a 1500°C
Factibilidad de acceso al material (Disponibilidad)
Estabilidad física.
Estabilidad química.
Costo por tonelada aceptable.
No ser nocivo para la salud.
Capítulo 1: Aspectos básicos introductorios
CRITERIOS PARA CONSIDERAR UN MATERIAL
REFRACTARIO:
![Page 5: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/5.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
SUSTANCIAS QUÍMICAS QUE CONSTITUYEN
LOS MATERIALES REFRACTARIOS
Óxidos.
Carburos
Nitruros
Oxinitruros
Compuestos no metálicos.
Óxidos no refractarios.
Capítulo 1: Aspectos básicos introductorios
![Page 6: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/6.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
FUNCIONES DE LOS MATERIALES
REFRACTARIOS:
Contener metales y escorias en estado líquido.
Recibir metales líquidos para transferirlos o colarlos.
Contener cargas sólidas a alta temperaturas.
Capítulo 1: Aspectos básicos introductorios
![Page 7: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/7.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS:
I: De acuerdo a su
presentación:
1. Moldeados en planta.
2. Especialidades.
3. Fibras cerámicas.
4. Productos especiales.
II: De acuerdo a la
naturaleza
química y
propiedades
fisicoquímicas
1. Ácidos
2. Materiales de alta alúmina.
3. Materiales básicos.
4. Especiales.
5. Aislantes.
Capítulo 1: Aspectos básicos introductorios
![Page 8: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/8.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 2: Productos Refractarios y sus usos.
1. Piezas estandarizadas:
Ladrillos estándar 9” x 4 ½ “ x 2 ½ “
Arreglos de ladrillos para conformar paredes.
2. Piezas no estandarizadas
Boquillas para colada continua.
Piezas para anclajes.
Revestimientos monolíticos.
Formas especiales para hornos específicos.
Huecos y canales de colada prefabricados o
preparados en sitio.
![Page 9: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/9.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Diferentes arreglos de ladrillos para conformar paredes
STRETCHER HEADER
Capítulo 2: Productos Refractarios y sus usos.
![Page 10: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/10.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 2: Productos Refractarios y sus usos.
3. Especialidades
Concretos refractarios.
Plásticos refractarios.
Mezclas proyectables.
Mezclas apisonables.
Morteros.
Recubrimientos.
![Page 11: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/11.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 2: Productos Refractarios y sus usos.
4. Productos de fibra cerámica.
Fibras cerámicas a granel.
Mantas de cerámica.
Módulos de fibra cerámica.
5. Productos especiales:
Filtros de espuma cerámica.
Protecciones de termocuplas y termopares.
Lanzas cerámicas.
Elementos de calentamiento
Piezas para anclajes cerámicos.
![Page 12: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/12.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A. PROPÍEDADES FÍSICAS.
1. Refractariedad
2. Estabilidad dimensional
3. Porosidad
4. Permeabilidad
5. Conductividad térmica
6. Calor especifico
7. Volatilidad
8. Propiedades eléctricas
![Page 13: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/13.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A.1 REFRACTARIEDAD:
Capacidad que tienen los materiales refractarios para
resistir, soportar las altas temperaturas sin fundirse o
derretirse.
Se determina a través del ensayo del cono pirométrico
equivalente.
Depende exclusivamente de su composición química
![Page 14: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/14.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A.2 ESTABILIDAD DIMENSIONAL:
1. Expansión térmica reversible
Coeficiente de expansión térmica
Depende :
Composición química
Temperatura.
2. Cambio lineal permanente (Contracción ó Expansión )
Depende :
Naturaleza del refractario
Temperatura alcanzada
Naturaleza física y químico medio en contacto
Tiempo de contacto
![Page 15: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/15.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A.3 POROSIDAD:
Consiste en una serie de cavidades internas,
discontinuidades, huecos, producto del proceso de
fabricación y de la estructura de la materia prima .
Porosidad Total: Poros abiertos ( Pa )
Poros cerrados ( Pc )
![Page 16: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/16.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
Poros abiertos ( Pa )
Impermeables ( ciegos )
Permeables
De canales ( d ≥ 5 )
Espacios muertos (d < 5 )
Capilares
No capilares
![Page 17: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/17.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
La porosidad determina otras propiedades tales como :
Resistencia frente a escorias
Resistencia al Spalling
Resistencia mecánica
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
![Page 18: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/18.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
La porosidad define tres tipos de densidades:
1. Densidad Global ( Dg ).
2. Densidad aparente ( Da ).
3. Densidad real ( Dr ).
Vr
mDr
Va
mDa
Vt
mDg
,
,Donde:
m= Masa del refractario
Vt= Volumen total del refractario
Va= Volumen aparente ( Vt – Vpa )
Vpa= Volumen de poros abiertos
Vpt= Volumen total de poros ( Vpa + Vpc )
![Page 19: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/19.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A.4 PERMEABILIDAD:
Es la resistencia que ofrece el material refractario a
ser penetrado por gases y/o líquidos.
Depende de la cantidad de poros abiertos
comunicantes que posea el material.
Disminuye con el aumento de la temperatura ya que
el material se dilata contrayendo los poros.
![Page 20: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/20.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
La magnitud de la permeabilidad se define por un
coeficiente K
)**
*(..
ptd
hVK
20005864
Donde:
V= Volumen del aire o gas insuflado
h= altura de la muestra
d= Diámetro de la muestra
t= Tiempo que dura el insuflado
P= Presión de insuflado
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
![Page 21: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/21.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A.5 CONDUCTIVIDAD TÉRMICA:
Es la capacidad que poseen los materiales refractarios para
almacenar o conducir el calor al ser sometidos a un gradiente
de temperatura.
)(L
TTKAq
21
q = Flujo calorífico
K = Conductividad térmica
A = Área de la pared
T1 =Temperatura cara caliente
T2 = Temperatura cara fría
L = Espesor del revestimiento
Donde:
![Page 22: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/22.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
A.6 CALOR ESPECÍFICO:
Cantidad de energía térmica requerida para aumentar en
1° de temperatura la masa unitaria de un cuerpo. Depende
de la porosidad y de la temperatura.
A.7 VOLATILIDAD:
Depende del tipo de red cristalina
A.8 PROPIEDADES ELÉCTRICAS:
Conductividad eléctrica: depende de la temperatura,
impurezas y materia prima
![Page 23: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/23.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
B. PROPÍEDADES MECÁNICAS.
1. Deformación piroplastica
2. Deformación por termofluencia
3. Deformación plástica de estructuras simples
4. Deformación plástica de estructuras complejas
5. Termofractura
6. Resistencia a los esfuerzos térmicos ( spalling )
7. Resistencia a la abrasión
![Page 24: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/24.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 3: Propiedades de los Refractarios.
c. PROPÍEDADES QUÍMICAS.
1. Estabilidad estructural.
2. Estabilidad frente atmósferas oxidantes y
reductoras.
3. Estabilidad frente a vapores y gases.
4. Estabilidad frente a escorias, sales y metales
líquidos.
5. Estabilidad al vacío.
![Page 25: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/25.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIAS PRIMAS PARA FABRICAR LOS
MATERIALES REFRACTARIOS
Materias primas
Materia primas naturales
Materias primas artificiales
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 26: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/26.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIAS PRIMAS NATURALES
1. Materiales siliceos
2. Arcillas refractarias
3. Materiales de Alta Alúmina
4. Materias Primas Magnesiticas
5. Materiales Cromíticos
6. Materiales de Carbón
7. Minerales de Zirconia
8. Materiales para Aislantes
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 27: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/27.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIAS PRIMAS ARTIFICIALES
1. Magnesita de agua de mar
2. Alumina
3. Mulita
4. Carburo de Silicio
5. Otros
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 28: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/28.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIALES SILICEOS
1. Cuarcita: Se encuentran en forma de rocas arenosas, con un
contenido de 97 – 98 % en SiO2. e impurezas de Fe2O3 , K2O ,
Na2O.
• Escaso ablandamiento por debajo de punto de fusión.
• Alta expansión térmica.
2. Rocas silíceas: Roca sedimentaria constituida por granos se
arena natural aglomerados, contenido de SiO2 entre 90 y 96 % ,
el resto AL2O3, Fe2O3, CaO, etc.
• Se usa en estado original cortándose en bloques.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 29: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/29.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
3. Arena de playa: Se usa directamente para fabricar ladrillos
siliceos y en pisos de hornos.
4. Tierras de diatomeas: Conformado por esqueletos de
microorganismos marinos.
. material aislante natural.
5. Arcillas silíceas: contienen hasta un 75 % de SiO2 , se
utilizan como morteros y para fabricar ladrillos de semi-
sílice.
MATERIALES SILICEOS
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 30: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/30.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
ARCILLAS REFRACTARIAS
Son silicatos de aluminio hidratado a base de partículas muy finas
1. Arcillas plásticas: son arcillas con plasticidad natural. Se
formaron por la erosión y la deposición de suspensiones en
depósitos de agua tipo laguna.
2. Arcillas magras: arcillas secundarias que se han consolidado en
rocas no estratificadas, sin plasticidad natural y fractura
concoidal.
3. Caolines o arcillas Chinas: Se forma por la caolinización del
granito. Se utilizan como plastificante, aglutinante, etc.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 31: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/31.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIALES DE ALTA ALÚMINA
1. Bauxita: Esta constituida por hidratos de alúmina hasta un 80
% de
alúmina calcinada.
- Altos contenidos de Fe2O3 y álcalis se obtiene alúmina por el
proceso Bayer.
-Bajo contenido de contaminante, para fabricar refractarios.
2. Andalusita, cianita y silimanita: son silicato naturales de alta
alúmina con propiedades diferente, que al calentarse forman el
compuesto llamado mulita ( 3AL2O3. 2SiO2 )
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 32: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/32.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIA PRIMAS MAGNESITICAS
1. Magnesita natural: Carbonato de magnesio ( MgCO3 ). Se
utiliza para la elaboración de productos refractarios básico, para
la industria del acero.
2. Dolomita: Carbonato doble de calcio y magnesio CaMg (CO3)2.
Sirve para la fabricación de ladrillos dolomíticos alquitranados
y otros productos para la industria del hierro y del acero.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 33: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/33.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIALES CROMITICOS
Cromita: Mineral natural constituido por cromia ( Cr2O3 ) y
Fe2O3 principalmente.
Mineral escasos y costosos.
Elevada temperatura de fusión 1900 ° C.
Alta resistencia al choque térmico.
Comportamiento químicamente neutro.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 34: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/34.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIALES DE CARBÓN
Antracita: Carbón amorfo.
Grafito: Estructura cristalina, textura laminar, lustre
metálico.
Alta refractariedad en ausencia de atmósfera oxidante.
Lubricante natural de poca mojabilidad por metales
líquidos y escorias.
Se utilizan en la fabricación de productos refractarios.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 35: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/35.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MINERALES DE ZIRCONIA
Oxido de Zirconio: ZrO2
Silicato de Zirconio: ZrO2. SiO2
Altas propiedades refractarias.
Escasos y costosos.
Alta resistencia a la abrasión
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 36: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/36.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MATERIALES PARA AISLANTES
Vermiculita: Material con textura laminar parecidos a la
mica.
Se expanden ( veinte veces su volumen )
Temperatura de ablandamiento entre 900 y 1300 ° C.
Perlita: Proviene de la roca volcánica silícea.
Al calentarse 1000 ° C, se expande violentamente.
Temperatura máxima de fusión 1250 ° C
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 37: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/37.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Arcillas, esquistos y pizarras: materiales naturales que se
expanden al ser calentado.
Temperatura de fusión entre 1100 y 1500 °c
Tiene la composición química aproximada de una
arcilla expandibles.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 38: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/38.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MAGNESITA DE AGUA DE MAR
Material de oxido de magnesio sinterizado, de alta pureza ( 92 % - 99 %
MgO ), se obtiene a partir del agua de mar, a partir de dos procesos:
a.- Proceso de precipitación de Mg ( OH2 ) a partir del agua de
mar y luego calcinado para dar MgO2.
b.- Proceso de disociación térmica de cloruro de magnesio
(MgCl ) en MgO + HCl en un reactor ( proceso Aman ).
Se utilizan en la fabricación de productos magnesiticos de alta calidad
como mezclas apisonables, ladrillos MgO – carbón y concretos
refractarios.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 39: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/39.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
ALÚMINA SINTÉTICA
Se obtiene a partir de bauxita naturales mediante el proceso Bayer
(lixiviación + precipitación +decantación y filtrado + calcinación )
La alúmina calcinada se usa para fabricar fibras cerámicas, polvos y
cementos.
La alúmina fundida se obtiene de la alúmina calcinada por fusión por
encima de 2000 ° C ( obteniéndose Corindón ó alúmina alfa ).
La alúmina tubular se obtiene por sinterización temperaturas
próximas a 2000 ° C.
Alcanzan una pureza del 99 % y se utilizan en la fabricación de
ladrillos, concretos, plásticos, morteros, recubrimientos, etc.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 40: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/40.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
MULITA SINTÉTICA
Se obtiene a partir de la sílice y la alúmina, lo cual puede ser a
temperaturas próximas al punto de fusión ( sinter ) ó por encima
de ( 1750-2000° C ) electro fusión.
Es estable en estado solidó ( no experimenta cambios alotrópicos )
Se utiliza en la fabricación de refractarios muliticos, en forma de
ladrillos, plástico, concretos, etc.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 41: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/41.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
CARBURO DE SILICIO
Material sintético fabricado a partir de la mezcla de arena de
alta sílice y coque en polvo.
Altamente refractario, soporta 2500 ° C en atmósfera neutras.
Presenta una variedad de estructuras cristalinas.
Se utiliza para la fabricación de cerámicas y refractarios.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 42: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/42.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
OTRAS MATERIAS PRIMAS SINTÉTICAS
Polvos de AL2O3, ZrO2, SiC, etc.
- Procesos avanzados ( deposición por vapor químico ).
Grafito cristalino artificial.
- A partir de carbón ó grafito amorfo.
Aditivos Sintéticos.
- Metálicos: Si, Al, Ti, Mg, etc.
- Orgánicos: alquitrán, resinas.
- Minerales: P2O5, B2O3.
Capítulo 4: Materias Primas
![Page 43: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/43.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
ELABORACION DE PRODUCTOS.
1. Extraccion de la matéria prima.
2. Procesamiento de la matéria prima.
3. Formulacion del producto.
4. Elaboracion y conformado.
5. Secado Cocción ( piezas ).
6. Control de calidad.
7. Optimizacion y desarrollo.
Capítulo 6: Procesos de fabricación.
![Page 44: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/44.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
EXTRACCION DE LA MATERIA PRIMA.
Materias primas naturales.
Naturaleza y tenor
Pureza.
Capítulo 6: Procesos de fabricación.
Materias primas sintéticas
Se obtienen a traves de procesos industriales
![Page 45: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/45.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
PROCESAMIENTO Y ADECUACION DE LA
MATERIA PRIMA
Trituración
Calcinación y quemado
Trituración y molienda
Cribado y clasificación
Almacenamiento
Capítulo 6: Procesos de fabricación.
![Page 46: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/46.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
FORMULACION DEL PRODUCTO.
Naturaleza y tipo de producto.
Tipo de servicio trabajo.
Morfologia y conformación.
Propiedades exigidas al producto
Capítulo 6: Procesos de fabricación.
Elaborar formulas tentativas.
Calidades discriminadas
Granulometrias descriminadas
Adiciones
Variables de proceso
![Page 47: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/47.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
PROCESO DE ELABORACION Y CONFORMADO
Prensado convencional ( en seco )
Proceso isostático ( en Liquido )
Extrusión
Moldeo vaciado
Fusion
Capítulo 6: Procesos de fabricación.
![Page 48: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/48.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
SECADO Y COCCIÓN DE PIEZAS Y REVESTIMIENTO
1. Proceso de secado
2. Proceso de cocción
3. Secado y cocción de revestimientos monolíticos
Fraguado y curado
Sinterizado
Capítulo 6: Procesos de fabricación.
![Page 49: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/49.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
1. ENSAYOS PARA MATERIAS PRIMAS Y
REFRACTARIOS EN GENERAL.
Análisis químico.
Análisis granulométrico.
Pérdidas al rojo.
Resistencia a la compresión en frío (CCS)
Modulo de rotura (flexión) en frió (MOR)
Cambio lineal permanente.
Examen al microcopio.
![Page 50: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/50.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
EJEMPLOS
ANALISIS QUÍMICO:
Convencionales:
Sofisticados
Volumetría
Calorimetría
Gravimetría
Espectrofotometría
Absorción atómica.
![Page 51: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/51.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
ANÁLISIS GLANULOMETRICO:
- Tamizado por encima de 40 micras
- Método de Lavigación 40 – 10 micras.
- Métodos de Sedimentación 10 – 0.4 micras.
PERDIDAS AL ROJO:
- Compuestos carbónicos perdidas de peso
- Oxido de hierro ganancia.
![Page 52: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/52.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
ENSAYO PARA DETERMINAR LA POROSIDAD APARENTE,
PESO ESPECÍFICO, PESO VOLUMÉTRICO Y ABSORCIÓN
DE AGUA:
Equipos: Mufla, balanza, recipientes, agua hirviendo.
Material de ensayo: Probeta 229x114x63 ó 76 mm, Trozos
400 centímetros cúbicos.
Procedimiento:
1. Probetas, secar y pesar.
2. Sumergir en agua hirviendo.
3. Pesar la muestra saturada.
4. Pesar la muestra fuera del agua.
5. Volumen exterior )( 3
3 cmSWV
![Page 53: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/53.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
V
DPv
SD
DT
D
DWA
V
dwPa
SDVc
DWVa
%100*
%100*3
Calculo de los valores de las características.
Porosidad aparente.
Agua absorbida
Peso específico
Peso volumétrico..
![Page 54: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/54.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
2. ENSAYOS PARA INVESTIGAR EL COMPORTAMIENTO DE
LOS PRODUCTOS REFRACTARIOS Y ESPECIALIDADES EN
SERVICIO.
Resistencia a la compresión en caliente.
Módulo de rotura en caliente (MOR)
Refractariedad bajo carga (RUL)
Coeficiente de expansión térmica
Análisis térmico diferencial (DTA)
Fluencia Creep
Difracción de rayos X
![Page 55: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/55.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 7: Ensayos.
PROPOSITO PRINCIPAL DE LOS ENSAYOS.
Caracterizar las materias primas o productos refractarios.
Mejorar la calidad de los productos refractarios.
Desarrollar nuevos productos.
Investigar los productos de la competencia.
Establecer condiciones específicas de servicio de los distintos
productos.
Realizar análisis de falla.
![Page 56: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/56.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 8: Usos Metalúrgicos de refractarios, selección, calculo e
instalación
REFRACTARIO PARA LA INDUSTRIA DEL ALUMINIO
A. HORNO DE COCCIÓN DE CARBONES.
i) Fosa: Paredes y piso. Alta alumina .
ii) Revestimiento de seguridad.
- Ladrillos de arcilla refractaria.
- Ladrillos o concreto aislante.
iii) Ladrillo aislante silicio alumininosos.
![Page 57: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/57.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 8: Usos Metalúrgicos de refractarios, selección, calculo e
instalación
B. HORNOS PARA FUSIÓN DE ALUMINIO
i) Bóveda: Plástico o Castables 40 – 48 % Alúmina.
ii) Paredes Superiores:
- Ladrillos Silico Aluminosos.
- Plásticos de alta Alúmina y liga Fosfórica.
iii) Paredes Inferiores:
- Ladrillos de 85% a 90% Alúmina.
- Plásticos o concretos de alta alúmina.
![Page 58: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/58.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 8: Usos Metalúrgicos de refractarios, selección, calculo e
instalación
iv) Piso o Solera: (Revestimiento compuesto)
- Ladrillo 85% - 95% Alúmina (Piso de trabajo)
- Capa de Ladrillos o Castable Sílico-Aluminoso.
- Concreto, aislante o ladrillos.
v) Salida de gases del horno: Castables o Ladrillos
Sílico- Aluminoso.
![Page 59: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/59.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 8: Usos Metalúrgicos de refractarios, selección, calculo e
instalación
C. REVESTIMIENTO DE HORNO ELÉCTRICO ( ACERACIÓN )
i) Cuba.
- Solera y subsolera
- Línea de escoria
- Pared superior
- Canal o hueco de colada ( EBT )
ii) Bóveda
- Zona de mástil y orificios de humos
- Centro o zona delta
- Cuerpo
![Page 60: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/60.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 8: Usos Metalúrgicos de refractarios, selección, calculo e
instalación
D. REVESTIMIENTO DE HORNO O REACTOR MIDREX
i) Pared de trabajo.
- Silico aluminioso de servicio extrafuerte.
- Carburo de silicio
- Mullita electrofundica
- Materiales de alta alumina
ii) Revestimiento de seguridad.: Ladrillos silico aluminosos
de alta porosidad
iii) Zonas de difícil conformación ( parte baja reactor):
Castables silico aluminosos de alta densidad
iv) Reparaciones parciales.: Masas proyectables o plásticos
refractarios.
![Page 61: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/61.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 8: Usos Metalúrgicos de refractarios, selección, calculo e
instalación
SELECCIÓN
DE REFRACTARIOS.
Criterio económico
Criterio
Técnico
Temp. Máx. de trabajo.
Tipo de operación
Tipo de atmósfera.
Condiciones erosivas.
Forma de operación.
Tipo de funcionamiento
![Page 62: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/62.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
1. Resistencia al esfuerzo térmico ( spalling ).
Choque térmico.
Expansión térmica.
Gradientes térmicos.
Reacciones químicas
Transformaciones alotrópicas.
![Page 63: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/63.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Temperatura máxima de operación
Composición química del refractario
Composición química de la escoria
Porosidad abierta del refractario
Coeficiente de difusión de las especies
reactantes
Viscosidad de la escoria
Angulo de mojado escoria refractario
Granulometría del refractario
Tipos de liga del refractario
Estabilidad intergranular ( ángulo diedro )
Agitación de la escoria durante la operación
2. Escorificacion ( Factores que afectan el desgaste )
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
![Page 64: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/64.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
3. Degradación físico química
Oxidación
Reducción
Evaporación volatilización
4. Erosión Mecánica
Por sólidos y partículas
Por metales líquidos
Por llamas y gases calientes
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
![Page 65: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/65.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
CAUSAS DE FALLAS COMUNES DE LOS MATERIALES
REFRACTARIOS
1. Fallas de diseño
2. Fallas de Instalación
3. Fallas de operación de carga y manejo de equipos.
4. Fallas de servicio.
![Page 66: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/66.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
1. FALLAS DE DISEÑO:
a. De la estructura o armazón.
b. Conformación y geometría inadecuada.
c. Calidad y naturaleza inapropiada.
d. Juntas de expansión inexistentes.
2. FALLAS DE INSTALACIÓN.:
a. Ladrillos.
b. Monolíticos.
![Page 67: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/67.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
3.FALLAS DE OPERACIÓN DE CARGA Y
MANEJO DE EQUIPOS:
a. Por impactos, por movimientos o cargas.
b. Manejo brusco del equipo o parte de el.
c. Por aperturas innecesarias y prolongadas de puertas y
tapas.
d. Por excesivo y prolongado basculamiento
e. Otros.
![Page 68: Materiales Refractarios(UNEXPO).pdf](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081421/563dbcb6550346aa9ab08c6b/html5/thumbnails/68.jpg)
MATERIALES REFRACTARIOS
Capítulo 9: Tipos de desgastes y falla de refractarios
4. FALLAS DE SERVICIO:
a. Variación del medio de trabajo.
b. Por cambios operacionales del equipo.
c. Por tiempos excesivos de trabajo injustificado.
d. Por material refractario defectuoso o inapropiado.
e. Por obstrucción de las juntas de expansión.