Mecanismos de desgastes em MATERIAIS REFRATÁRIOS

Mecanismos de desgastes em MATERIAIS REFRATÁRIOS

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Mecanismos de desgastes de MATERIAIS REFRATÁRIOS

Eduardo Sarcinelli Faria

Erick Rodrigues Curto

Glauco Bruno dos Santos Amador

Juliana LayberMota Rafael Fernandes de Souza

Materiais Refratários

• Vasta utilização industrial: siderúrgicas, cimento, vidro, petroquímica.

• Utilizados em processos que envolvem altas temperatura, ou seja, depende do desempenho: excelentes propriedades térmicas, resistência a corrosão, abrasão e choque térmico.

• Seleção do material refratário depende da sua aplicação e de fatores como: temperatura do processo, agressividade química do meio, ações físicas, e do mecanismo físico-química predominante.

• Material refratário são todos aqueles materiais naturais ou manufaturados, não metálicos, que podem suportar sem se deformar ou fundir temperaturas elevadas em condições específicas.

• O emprego de materiais refratários consiste na interposição de um revestimento entre a superfície metálica e o meio corrosivo e altas temperaturas.

• A refratariedade miníma corresponde ao CONE ORTON 15 (1435 oC - ABNT).

Emprego de Materiais Refratários

• Indústria do petróleo: usados no revestimento interno de equipamentos, tais como: fornos de aquecimento de carga, fornalhas de geradores, de vapor, chaminés, dutos e em conversores de unidades de craqueamento catalítico fluido.

• Nas usinas siderúrgicas: busca do aumento da produtividade, na redução de custos e na melhoria da limpidez do aço, sem comprometer a segurança operacional. O desgaste do revestimento refratário do cadinho é o principal motivo de encerramento da campanha dos Altos Fornos.

• Em fornos, caldeiras, dutos, chaminés usa refratários do tipo sílico-aluminoso ou aluminoso.

Mecanismos de desgaste de materiais refratários

• Classificação: térmicos, mecânicos e químicos

(e dentro destes, outros devem ser considerados).

• Nos materiais existem uma atuação combinada entre os mecanismos de desgaste, independente da aplicação do produto a que se destina.

Mecanismo Térmico

•Sobrecarga térmica • Termoclase (spalling)

•Choque térmico.

Sobrecarga Térmica

• As propriedades do refratário submetido a variações em temperaturas >1600°C dependem pontos de fusão de seus componentes cristalinos, dos eutéticos formados entre eles, dos parâmetros da fase líquida presente (quantidade e viscosidade)

• Quando a temperatura de trabalho é superior a 1600°C e a mesma mantida por um tempo longo, dando origem a variações dimensionais que causam instabilidade estrutural do revestimento e conseqüente dano ao equipamento.

• Tenacidade à fratura do refratário à alta temperatura, ou seja, capacidade de resistir ao lascamento.

• Os materiais refratários apresentam maior resistência à termoclase durante o processo de aquecimento do que em processos de resfriamento, pois possuem maior resistência à compressão do que a tração ou flexão, pois no aquecimento, as tensões geradas na superfície são de compressão, e no resfriamento, são de tração.

Tipos de Termoclase

• Térmica: originada por tensões resultantes de taxas não uniformes de expansão ou contração, associadas às variações de temperaturas.

• Mecânica: causada por impacto ou pressão, tal como acontece pela ausência de coeficiente de dilatação em revestimentos que gera trincas por tensões excessivas na face quente durante o aquecimento.

• Estrutural: causada por tensões geradas por alterações na microestrutura ao longo do refratário.

Choque Térmico

• Proporcional à resistência à ruptura do material.

• Resistência ao choque térmico:

módulo de elasticidade coeficiente de expansão térmica.

• Fatores que influenciam a resistência:

composição mineralógica; a presença de inibidores de termoclase(adições de fibras; geometria das peças; distribuição granulométrica das matérias primas)

Mecanismo mecânico

• Propriedade mais usadas na avaliação dos refratários e a capacidade do material de resistir tensões causadas por expansão térmica, choque térmico e cargas mecânicas.

• A deformação visco-elástica ocorre em quando fases líquidas são formadas e as tensões são aliviadas.

• O desgaste por abrasão ocorre quando sólidos se atritam com o refratário.

• Porosidade Resistência mecânica.

Desgaste por impacto

•No impacto sobre o refratário, a energia cinética é transformada em energia de deformação.

Crescimento de trinca durante o impacto da partícula. O sinal (+) representa a superfície sob carregamento e o (-) indica a retirada de carga por parte da partícula. A região escura denota deformação irreversível

• Sólido de peso P sendo lançado sobre um refratário a uma altura h:

• Considerando que não há dissipação de energia em forma de calor, que o sólido não será ricocheteado da estrutura refratária, temse:

Mecanismo químico

• Refere-se ao ataque químico ao refratário, via fornecimento de agentes corrosivos nos estados: sólido, líquido e gasoso.

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