PROPIEDADES DE LOS PRODUCTOS REFRACTARIOS

Presentación del tema: "PROPIEDADES DE LOS PRODUCTOS REFRACTARIOS"— Transcripción de la presentación:

1 PROPIEDADES DE LOS PRODUCTOS REFRACTARIOS
RHI CHILE S.A.

2 Para soportar las exigentes condiciones a las que normalmente están sometidos los productos refractarios, estos deben poseer ciertas propiedades, las que condicionan sus bondades y también sus limitaciones.

3 Propiedades Mecánicas Conductividad Térmica
Composición Química Densidad Permeabilidad Porosidad Expansión Térmica Propiedades Mecánicas Conductividad Térmica

4 $ Costo Rendimiento Costo $ Refractario Costo Específico :
Tons. Producidas

5 Con el objeto de determinar el refractario que puede mejorar la vida útil del horno, es necesario conocer que está causando la destrucción del revestimiento actual. Si el factor, o los factores, no son determinados, puede que se use un material no apropiado y el rendimiento del refractario disminuya.

6 Factores Destructivos
1.- Escorificación 2.- Spalling 3.- Deformación Bajo Carga en Caliente 4.- Destrucción Mecánica 5.- Atmósfera del Horno 6.- Temperatura

7 Escorificación La escorificación es una reacción química destructiva entre algún material en el horno y el refractario, formando un nuevo material de menor temperatura de fusión que el refractario y resultando en la formación de líquido a la temperatura de operación.

8 Factores Destructivos y Ensayos Relacionados
Escorificación Escorificación - Método del Crisol Escorificación - Método Dinámico Porosidad y Densidad Análisis Químico

9 Spalling Spalling es el agrietamiento del refractario lo que a menudo resulta en pérdida de trozos del material. Tipos de Spalling 1. Térmico. Causado por calentamiento y enfriamiento rápido 2. Estructural. Es precedido por algún tipo de cambio en la estructura del refractario, formando un material de diferente coeficiente de expansión 3. Mecánico. Ocurre cuando el refractario es sometido a fuerzas mecánicas superiores a las que puede soportar

10 Factores Destructivos y Ensayos Relacionados
Spalling Térmico Choque Térmico - Método del Panel Choque Térmico - Propiedades mecánicas luego de ciclos calentamiento-enfriamiento Porosidad y Densidad Análisis Químico

11 Spalling Estructural Spalling Mecánico
Factores Destructivos y Ensayos Relacionados Spalling Estructural Análisis Mineralógico Cambio Lineal Permanente Spalling Mecánico Cambio Lineal Permanente Módulo de Ruptura en Frío y Caliente Compresión en Frío Resistencia al Impacto

12 Deformación Bajo Carga en caliente
Es la deformación plástica causada por una carga mayor a la resistencia del refractario a la temperatura de operación del horno Factores que afectan la severidad 1.- Temperaturas altas incrementan la deformación 2.- Cargas pesadas 3.- Las condiciones reductoras tienen el mismo efecto que temperaturas altas Como Mejorar la Vida del Refractario 1.- Disminuir la temperatura del revestimiento disminuyendo la del horno o usando menos aislación 2.- Cambiar el diseño para evitar tanta carga al refractario 3.- Cambiar la atmósfera del horno de reductora a oxidante 4.- Usar un refractario con mayor resistencia a la carga en caliente

13 Factores Destructivos y Ensayos Relacionados
Deformación Bajo Carga en Caliente Deformación Bajo Carga en Caliente Deformación Bajo Carga en Caliente, Tiempo Prolongado Expansión Térmica Bajo Carga Cono Pirométrico Equivalente Análisis Químico

14 Destrucción Mecánica Tipos de Destrucción Mecánica
La destrucción mecánica es la abrasión o erosión de la superficie del refractario por el movimiento de sólidos, líquidos, o gases, o el colapso del revestimiento por vibraciones o sacudidas violentas. Tipos de Destrucción Mecánica 1.- Abrasión o erosión 2.- Vibración o sacudidas Abrasión: Desgaste de la superficie del refractario por la acción de sólidos en movimiento Erosión: Desgaste de la superficie del refractario por la acción de líquidos en movimiento

15 Destrucción Mecánica Factores Destructivos y Ensayos Relacionados
Resistencia a la Abrasión Módulo de Ruptura, en Frío y Caliente Compresión en Frío Resistencia al Impacto Análisis Químico

16 Atmósfera del Horno La atmósfera del horno contiene impurezas que pueden causar destrucción del refractario. Se mencionaran solamente los factores de servicio donde se tienen reacciones en estado sólido, no hay formación de líquido como en el caso de la escorificación. Tipos de factores destructivos mayormente encontrados 1.- Atmósfera reductora 2.- Atmósfera oxidante 3.- Hidratación 4.- Vapores alcalinos 5.- Cloro o ácido clorhídrico 6.- Flúor o ácido fluorhídrico 7.- Dióxido de azufre o trióxido de azufre

17 Atmósfera del Horno Atmósfera Reductora
Una atmósfera reductora es aquella en donde no hay suficiente aire (oxígeno) para quemar todo el combustible La atmósfera reductora aumenta la severidad de otros factores destructivos, deformación bajo carga, mayor vitrificación de ciertas estructuras, aumenta el spalling, los aislantes recogen a menor temperatura, etc. Se produce reducción del óxido de titanio y óxido férrico. Efectos similares al aumento de temperatura en condiciones oxidantes. Desintegración por Monóxido de Carbono Se presenta como agrietamiento del refractario causada por el crecimiento de depósitos localizados de carbón derivados del monóxido de carbono

18 Atmósfera del Horno Atmósfera Oxidante
Una condición oxidante es la cual donde se tiene más aire (oxígeno) presente que el necesario para quemar completamente el combustible. La mayoría de los refractarios tienen más larga vida en atmósfera oxidante. La excepción son los productos que contienen grafito o carbón. Factores que Afectan la Severidad 1.- Un gran porcentaje de aire (oxigeno) incrementa la combustión de carbón 2.- Temperatura elevada 3.- Uso de mezclas de carburo de silicio no apropiadas para la aplicación, oxidación y expansión.

19 Atmósfera del Horno Hidratación
Hidratación es la reacción química entre el óxido de calcio libre o la magnesia y agua, dando como resultado incremento de volumen, agrietamiento y pérdida de resistencia mecánica. El agua puede estar en forma líquida, vapor o vapor recalentado. Refractarios que contienen Dolomita deben ser impregnados con alquitrán para prevenir la hidratación del óxido de calcio libre. Se recomienda el uso de Dolomita solo en los casos e trabajo continuo. El efecto del vapor de agua en la periclasa se manifiesta por la formación de brucita (Mg(OH)2), fenómeno que ocurre en un rango de temperatura bajo, entre 40º a 120 ºC, y especialmente entre los 80º y 100º C. La hidratación puede provocar la pérdida total de la resistencia mecánica.

20 Atmósfera del Horno Vapores Alcalinos
Los vapores alcalinos destruyen al refractario por reacción química, produciendo un aluminato alcalino o alúmino-silicato alcalino de baja densidad y mayor volumen n que el producto original de arcilla o alta alúmina. Los álcalis que comúnmente causan esta destrucción son el potasio y el sodio. Pueden estar presentes como cloruros, sulfuros, sulfatos, carbonatos, etc. Los álcalis no crean problemas bajo 815 °C, ya que la velocidad de reacción decrece rápidamente bajo esa temperatura. El vapor alcalino penetra en el refractario hasta alcanzar una temperatura en la que puede condensar, creando una zona de ataque destructivo. A menudo se confunde la destrucción por álcalis con spalling estructural, debido principalmente a que no hay diferencia en la apariencia del refractario atacado.

21 Atmósfera del Horno Cloro y Acido Clorhídrico
Acido clorhídrico y cloro destruyen al refractario mediante una reacción química que ataca el sistema de liga Factores que Afectan la Severidad 1.- A mayor porcentaje de gases mayor ataque 2.- Temperatura, fenómeno no muy bien entendido en esta caso. Como Mejorar la Vida del Refractario 1.- Reducir la cantidad de gases destructivos 2.- Usar productos de baja porosidad, quemados alto y con muy bajo nivel de impurezas. No usar productos básicos.

22 Atmósfera del Horno Flúor y Acido Fluorhídrico
Flúor y ácido fluorhídrico destruyen al refractario mediante una reacción química que ataca el sistema de liga Las reacciones son similares a las del cloro y ácido clorhídrico, con la agravante que también atacan a la sílice. Dióxido y Trióxido de Azufre El dióxido y trióxido de azufre causan destrucción del refractario por ataque al óxido de calcio presente. Es el caso de los concretos

23 Temperatura La temperatura es tomada como una medida de cuan caliente está el refractario en el horno. La temperatura en si es un factor destructivo poco común, la importancia que tiene es el aumento en la severidad de los otros factores destructivos. La temperatura, como único factor destructivo, actúa de dos formas: 1.- Cambio Lineal Permanente, excesiva contracción o excesiva expansión 2.- Fusión, cambio del estado sólido a líquido solamente por efecto de la temperatura. En muchas oportunidades se confunde con escorificación, Debido a que los materiales refractarios no están formados por compuestos puros, se habla de rango de fusión. El material se reblandece en relación a la temperatura desde que aparecen las primeras fases líquidas.

24 Temperatura Atmósfera del Horno
Factores Destructivos y Ensayos Relacionados Atmósfera del Horno Desintegración al Monóxido de Carbono Permeabilidad Resistencia a la Hidratación de Ladrillos Básicos Ensayos en Atmósfera Controlada Temperatura Cono Pirométrico Equivalente Cambio Lineal Permanente Análisis Químico

25 PROPIEDADES DE DISEÑO TECNOLOGIA TERMICA

26 TECNOLOGIA TERMICA CONDUCTIVIDAD TERMICA CALOR ESPECIFICO DENSIDAD
CAPACIDAD TERMICA DIFUSIVIDAD TERMICA

27 CALOR ESPECIFICO

28 CALOR ESPECIFICO

29 CAPACIDAD TERMICA

30 DIFUSIVIDAD TERMICA Difusividad Térmica, a=(m2/h)
Cuando se tiene flujo de calor intermitente, Ej. Intercambiadores de calor, no solo la conductividad térmica es de interés, sino también la razón de la conductividad térmica a la capacidad térmica, lo que da cuenta con la velocidad con que la temperatura cambia o avanza en el refractario Difusividad Térmica, a=(m2/h)

31 Tipos de Requerimientos vs Propiedades

32 Hojas Técnicas Especificaciones

33 Hojas Técnicas Ladrillos Refractarios
La información entregada en hojas técnicas corresponde a las propiedades más relevantes. Promedio de resultados practicados en ladrillos de 9 x 4 1/2 x 2 1/2 “ 1 Equivalente= 1659,19 cc

34 Ladrillos Refractarios

35 Morteros Refractarios

36 Concretos Refractarios

37 Plásticos Refractarios

38 Ejemplos de Aplicación
Productos Refractarios

39 Caldera Tubo de Agua Reparaciones Plástico Diplast B80P
Pared Posterior Concreto Comprit F45 K-23 Piso Maxial 310 Mortero Didomur F52 K-23 Quemador Comprit F57 Pared Lateral Didurit F50 K-23

40 Horno Crisol Plástico Diplast B80P Plástico Diplast B80P Maxial 210M
Didurit F50

41 Horno Cubilote Cuchara Salida de Gases - Maxial 210M Cuba - Maxial 310
Zona Fusión – Resistal M70 Crisol – Resistal M70 Cuchara Revestimiento de trabajo – Plástico Diplast B80P Zona de Seguridad – Didurit F50

42