Tipos de refratários – Parte II: Produtos conformados

Tipos de refratários – Parte II: Produtos conformados

Há cerca de 20 anos, previa-se que os materiais monolíticos substituiriam os produtos conformados, devido ao grande avanço tecnológico já adquirido na época e o antevisto para o futuro. Ainda hoje, contudo, os materiais conformados mantêm sua importância nos revestimentos de equipamentos siderúrgicos, de fornos de cimento, cal, vidro etc. A relação da produção mundial entre produtos conformados e monolíticos é de 57% e 43%, respectivamente.

A seleção de um tipo de refratário resulta de avaliações críticas como, por exemplo, da característica do equipamento, do projeto refratário, de níveis e tipos de solicitações (física, mecânica e química), da estabilidade volumétrica, da temperatura de uso, da logística de aplicação, dos custos e prazos de instalação e das taxas de aquecimento. Assim, embora o processo de fabricação dos materiais conformados seja mais complexo, demorado e com alto consumo de energia, eles são os mais adequados para a maioria das aplicações atuais. Suas vantagens em relação aos produtos monolíticos são, entre outras, a inexistência de variação dimensional irreversível (contração e/ou expansão) a altas temperaturas, menor rigor no procedimento de aplicação, facilidade nos cálculos de juntas de expansão e taxa de aquecimento cerca de quatro a cinco vezes superiores.

O grande volume de produção dos produtos classificados como conformados e queimados, são os sílico-aluminosos e aluminosos. Os primeiros possuem teor de Al2O3 entre 22 e 46% e são normalmente empregados em fornos e equipamentos que atingem temperaturas de até 1500°C. Já os aluminosos, cujo teor de Al2O3 é maior que 46%, podem ser empregados em temperaturas superiores a 1800°C. De forma geral, com o aumento do teor de alumina e diminuição das impurezas (Fe2O3; CaO, MgO, K2O; Na2O) é possível alcançar temperatura maior de uso e estabilidade volumétrica. Considerando ainda estas classes químicas (sílico-aluminoso e aluminoso), existem os refratários isolantes queimados que, em função de seu volume e tamanho de poros e baixa densidade aparente, restringem a transferência de calor. A baixa condutividade térmica contribui para reduzir a perda de calor dos fornos que operam em altas temperaturas. Esta temperatura de uso está também relacionada à sua composição química.

Os produtos básicos queimados, geralmente à base de óxido de magnésio e cromita, têm aplicações restritas em fornos de Chumbo, Cobre e, em alguns casos, na zona de queima de fornos rotativos de cimento. Devido a problemas ambientais, eles têm sido substituídos por produtos mais modernos à base de magnésia e agregados de alumina-magnésia.

Produtos especiais queimados de carbeto de silício e/ou carbeto de silício ligado a Nitreto de Silício, têm aplicações em trocadores de calor, fornos cerâmicos e em incineradores de lixo municipais, pois apresentam alta condutividade térmica e elevada resistência ao choque térmico, além de boa resistência química.

Para a indústria de fritas e vidro são usados refratários queimados e/ou fundidos contendo usualmente uma mistura de mulita, óxido de alumínio e zircônia, os quais possuem alta resistência à corrosão química.

Outra linha de produtos de alta importância na indústria refratária são os chamados produtos resinados, constituídos por diferentes misturas de agregados de óxido de magnésio, óxido de alumínio, carbeto de silício e grafite. As resinas fenólicas usadas em suas formulações atuam como agente aglomerante para a obtenção de alta resistência mecânica após tratamento térmico (~180°C) Elementos metálicos e/ou ligas metálicas também podem ser empregados para reduzir a oxidação do carbono. Estes materiais são altamente sofisticados e possuem propriedades químicas e físicas que os tornam muito eficientes em contato com metais e escórias em altas temperaturas. Praticamente todas as panelas de aço e convertedores das grandes siderúrgicas utilizam produtos resinados da linha de MgO-C, com teores de carbono que variam de 5% a 20%.

Com o avanço tecnológico do país, processos industriais mais complexos são desenvolvidos e novos materiais refratários são necessários para atender esta demanda. A criação e modificação de produtos, além dos projetos de pesquisa, dependem do aprimoramento da linha de fabricação e de novas matérias primas. Com relação a essa última, podemos citar estudos de desenvolvimento de novos materiais resinados, empregando matérias primas de dimensões nanométricas, como alumina, magnésia e carbono.

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