Refractarios

Refractarios

Refractarios
Refractarios: “Materiales con alta resistencia, estabilidad mecánica e inertes
químicamente a temperaturas del orden de 1400ºC y superiores”

Características generales
-Soportan altas temperaturas sin fundir o descomponerse
(elevada estabilidad térmica)
-Elevada Resistencia a fluencia
-Químicamente inertes bajo medios agresivos
-Baja conductividad térmica (Aislantestérmicos)

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Aplicaciones
-Industria siderurgica (65% producción)
-Industria cerámica y del vidrio (16% producción)
-Industria del cemento (8% producción)

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Propiedades
Propiedades = f (microestructura y del tipo de enlace)
Microestructura:
Microestructura compleja.
Policristalinos con una o mas fases cristalinas y frecuentemente
una fase líquida o vítrea.
R↑ al ↓ tamaño degrano y ↓ porosidad
Conductividad térmica ↓ al ↑ porosidad

Tipo de Enlace
Enlace iónico, covalente o mixto.
Elevada fortaleza de enlace
-Elevada T fusión
-Elevada dureza

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Tipo de Enlace
Enlace iónico
U α Z(+) Z(-)/ re

Deben tener ↑U

Tf (ºC)

re (A)

MgO

2800

2.12

CaO

2580

2.40

SrO

2430

2.56

BaO

1923

2.76

NaCl (Tf = 800 ºC)
ZrO2 (Tf = 2700 ºC)

Enlace covalente
Eltos.con electro(-) parecidas con ↓ i.c. (4)
Tf

SiC

Si3N4

BN

B4C

NbB2

HfN

HfC

TaN

TaC

ZrC

2700

1900

3000

2350

2900

3305

3890

3360

3880

3540

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Fases comunes encontradas en microestructuras de refractarios
Fases

Fórmula
Química
Carbón
C
Sílice
SiO2
Alúmina
Al2O3
Magnesia
MgO
Calcia
CaO
Dolomita
MgO.CaO
Forsterita
2MgO.SiO2
Espinela
MgO.Al2O3
Mullita
3Al2O3.2SiO2Enstatita
MgO.SiO2
Silicato dicálcico
2 CaO.SiO 2
Cromia
Cr2O3
Circona
ZrO 2
Carburo de Silicio
SiC
Nitruro de Silicio
Si3N4
*
Descompone sin fundir

Abreviatura

Tf(ºC)

Comportamiento significante

-S
A
M
C
MC
M2S
MA
A3S2
MS
C2S
K
Z
---

4000
1723
2050
2800
2572

Se oxida
Transiciones polimórficas

1890
2135
1810
1557
2130
2275
2690
2500*
1878*

Se hidrata
Se hidrata

Transiciones polimórficas
Sevolatiliza
Transiciones polimórficas
Se oxida; hecha por el hombre
Se oxida; hecha por el hombre

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Clasificación
• Refractarios ácidos.Contienen cantidades importantes de SiO2 que reacciona con refractarios básicos a ↑ T
p.e. refractarios basados en SiO2, en Al2O3 y en arcillas

• Refractarios básicos.Refractarios que reacciona con refractarios ácidos a ↑ T
p.e. MgO, dolomita(CaCO3.MgCO3) y cromita

• Refractarios neutros.-

Refractarios que no reacciona con refractarios ácidos ni con básicos a ↑ T
p.e. Carbón y mullita,

• Refractarios especiales.Incluye materiales Refractarios de alto coste: ZrO2, SiC, Si3N4,..

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Refractarios Ácidos
• Sílice
Principal problema el polimorfismo

Transformación SiO2:

-desplazativa: (α ↔ β)
-reconstructivacuarzo ↔ tridimita ocristobalita

(rápidas en calentamiento; impedida en enfriamiento)

Ladrillos con sílice:-Hasta 600 ºC calentamiento lento debido a ↑∆V (y ↑α(cuarzo))
-Por encima de 600 ºC buena TSR (↓α)

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Refractarios Ácidos
• Sílice : Ladrillos de Sílice
Se emplea como revestimiento de hornos de coque
Elevada estabilidad entre 600 y 1450ºC
Hay dos calidades: Densos ( 1.85 gcm-3) y superdensos (1.97gcm-3)

Mejorador de sinterización

Superdenso:
Menor porosidad
Mayor % tridimita
Mayor σtérmica

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Refractarios Ácidos
• Sílice: Ladrillos de Sílice
Composición típica:
Cristobalita: 40-45%
Tridimita: 37-45 %
Cuarzo: <1%
CaSiO3 y vidrio: 5-10%

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Refractarios Ácidos
• Sílice: Sílice amorfa fundida
Excelente estabilidad volumétrica hasta 1200 ºC y ↑ TSR
(α = 0.5 x 10-6 K-1)Aplicaciones:
-Material de laboratorio
-Toberas para hornos de acería
-Bebederos y tubos de descarga para Al y Cu fundido
-Revestimiento de equipo de industria química

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Refractarios Ácidos
• Aluminosilicatos
Sencillos, baratos y de altas prestaciones
Diferentes calidades en función del % Al2O3.

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Refractarios Ácidos
• Aluminosilicatos
Suelen contener otras sustancias...