A fixação e endurecimento deconcretos refratários com baixo teor de cimentoé principalmente devido à coagulação e ligação. Portanto, o papel do pó ultrafino é crucial, sendo um fator chave que determina e influencia o seu desempenho. Ao mesmo tempo, o impacto dos aditivos no seu desempenho não pode ser ignorado.
NO.01 Pó Ultrafino
Os pós ultrafinos em concretos com baixo teor de cimento incluem principalmente sílica ativa, pó de -Al₂O₃ e pó de Cr₂O₃, com teor (%) de 93,2%, superior a 90% e superior a 99%, respectivamente. A distribuição do tamanho das partículas destes três tipos de pós ultrafinos é mostrada na tabela abaixo. A tabela mostra que partículas menores que 1,0 mm representam mais de 71%.
Os concretos refratários possuem a mesma proporção de mistura, com teor de CaO de aproximadamente 0,6%. Três grupos de amostras foram preparados adicionando SiO₂ ativo, -Al₂O₃ (-pó de alumina) e um compósito de ambos os pós ultrafinos, respectivamente, na mesma quantidade. À medida que a temperatura de aquecimento aumenta, a resistência dos concretos com diferentes pós ultrafinos aumenta.
Observa-se também que diferentes pós ultrafinos contribuem de forma diferente para a resistência dos concretos. O concreto com quantidade igual de pó ultrafino composto de SiO₂ ativo e -Al₂O₃ exibe a maior resistência, seguido pelo concreto com pó ultrafino de SiO₂ ativo, enquanto o concreto com pó ultrafino de alumina tem a menor resistência. A uma temperatura de aquecimento de 1.500 graus, a resistência dos concretos com os três tipos de pós ultrafinos é basicamente semelhante. Isso significa que, ao preparar concretos refratários com baixo teor de cimento, os pós ultrafinos compostos são os melhores e, quando usados sozinhos, o pó ultrafino de SiO₂ ativo deve ser preferido.
No entanto, aumentar a quantidade de pó ultrafino de SiO₂ reduzirá o teor de Al₂O₃ no concreto e aumentará o quartzo livre, levando inevitavelmente a uma diminuição na resistência da escória do concreto. Por exemplo, a proporção da mistura do refratário moldável para calhas de ferro é: 70% de agregado de alta-alumina, 14,2% de SiC, 5,8% de C, 0,2% de dispersante, 6,5% de água e 10% de pó de alta-alumina e pó ultrafino de SiO₂ combinados. Os testes de resistência da escória foram realizados utilizando o método do cadinho sob atmosfera redutora. Condições de teste: basicidade padrão da escória 1.105, temperatura de aquecimento e tempo de retenção 1500 graus, 4h. Com o aumento do teor de pó ultrafino de SiO₂, há um valor ideal para a resistência da escória; ou seja, a melhor resistência da escória é alcançada quando o teor de pó ultrafino fica em torno de 5%.
Com a proporção da mistura fundível e o teor combinado de pó fino refratário e pó ultrafino permanecendo constantes, a resistência à compressão após a queima a 1600 graus também aumenta com o aumento do teor de pó ultrafino, mas há um valor ideal. Com o pó ultrafino de SiO₂ representando aproximadamente 5%, e os pós ultrafinos de Al₂O₃ e Cr₂O₃ representando aproximadamente 7%, a resistência é boa e outras propriedades também são excelentes. Em termos de tipo de pó ultrafino, o pó ultrafino de SiO₂ tem o melhor efeito de reforço, seguido pelo pó ultrafino de Al₂O₃, enquanto o pó ultrafino de Cr₂O₃ tem um efeito de reforço fraco. Observa-se também que o efeito reforçador do pó ultrafino de SiO₂ é 2,5 a 4,4 vezes maior que os dois últimos tipos.
NO.02 Aditivos
Existem muitos tipos de aditivos. Aqui, tomamos dispersantes e agentes redutores de água como exemplos para ilustrar seu impacto no desempenho de concretos refratários com baixo teor de cimento.
Quando a proporção da mistura do concreto é constante, a adição de diferentes quantidades de dispersante pode reduzir a quantidade de água de construção necessária. Quando a quantidade de água de construção é constante, existe um valor ideal para a resistência à compressão seca à medida que a quantidade de dispersante aumenta. Ou seja, a resistência é melhor quando o teor de dispersante é de 0,15% a 0,2%. Quando nenhum agente redutor de água é adicionado ou a dosagem excede 0,5%, a resistência se deteriora ou a amostra racha. Isto se deve à baixa fluidez do concreto e à falta de densidade do corpo moldado.
Existem muitos tipos de agentes redutores de-água, e a seleção apropriada deve ser feita por meio de testes. Depois de determinar a proporção da mistura de concreto de corindo com ultra- baixo teor de cimento, polifosfato de sódio, condensados de policianamida e condensados de naftaleno sulfonato foram usados como agentes redutores de-água, e dosagens adequadas foram selecionadas para preparar concretos refratários. Os concretos sem agentes redutores de água- sofrem aglomeração espontânea de pós ultrafinos, que não conseguem preencher efetivamente os poros e têm distribuição extremamente desigual. Uma grande quantidade de água fica presa nos flocos ou preenche os poros, resultando em aumento do consumo de água, baixa densidade aparente, alta porosidade e baixa resistência após tratamento térmico, além de ser desfavorável para sinterização. Os polifosfatos têm um certo efeito dispersante e redutor de água, o que pode, até certo ponto, impedir a aglomeração espontânea de pós ultrafinos, permitindo que sejam distribuídos mais completamente nos poros, melhorando a utilização da água e reduzindo o consumo de água em aproximadamente 17%.
Portanto, o aumento da densidade aparente e a diminuição da porosidade do concreto, em comparação com o concreto não tratado, resultaram em um aumento de 0,6-1,9 vezes na resistência à compressão após a queima e um aumento de 1,25 vezes na resistência à flexão em altas-temperaturas. Os agentes B e C são agentes redutores de água-orgânicos de alta{5}}eficiência, com efeitos dispersivos-de redução de água particularmente significativos, alcançando taxas de redução de água de 25% e 28%, respectivamente. Em comparação com o concreto não tratado, sua densidade aparente aumentou aproximadamente 3,5%, a porosidade diminuiu 15%, a resistência à compressão após a queima aumentou 1-4 vezes e a resistência à flexão em altas-temperaturas aumentou mais de 3,5 vezes. Também é evidente que o agente C é mais eficaz que o agente B. Concluindo, agentes redutores de água devem ser adicionados ao preparar concretos refratários com baixo teor de cimento, e agentes redutores de água orgânicos de alta eficiência devem ser preferidos.
NO.03 Pó de Alumínio
Em concretos refratários de calha de ferro, geralmente é adicionado pó de alumínio metálico para acelerar a secagem e fortalecer a peça fundida. Seu tamanho de partícula e dosagem têm um impacto significativo no desempenho do concreto e devem ser selecionados de forma adequada.
Em concretos de cimento ultrabaixo de Al₂O₃-SiC-C-, quanto menor o tamanho da partícula do pó de alumínio e quanto maior a temperatura ambiente durante a construção, mais vigorosa será a reação química, mais gás será produzido e maior será a temperatura do material. Isto é benéfico para a desidratação do concreto, permitindo um cozimento rápido; no entanto, uma reação excessivamente rápida pode facilmente levar a um ajuste falso, o que é prejudicial à resistência. As proporções da mistura do concreto permanecem as mesmas. Tamanhos grandes de partículas de pó de alumínio são prejudiciais à resistência, enquanto tamanhos de partículas excessivamente pequenos oferecem algum benefício à resistência à compressão durante a secagem, mas outras resistências diminuem. Um tamanho de partícula de 88-44 mm resulta em melhor resistência. A quantidade de pó de alumínio utilizada deve ser determinada com base no desempenho do concreto refratário e nas condições de construção; deve ser usado o mínimo possível, garantindo uma boa ventilação e secagem rápida.
NO.04 Aditivos
Em concretos de ultra baixo teor de cimento de Al₂O₃-SiC-C-, SiC e materiais de carbono devem ser adicionados para melhorar sua resistência à escória e estabilidade térmica. Experimentos e uso provaram que o grau e a dosagem dos materiais de SiC e carbono têm um impacto significativo no desempenho dos concretos e devem ser selecionados racionalmente. Além disso, o grau e a dosagem variam dependendo do tamanho do alto-forno e do local de aplicação. Geralmente, SiC e materiais de carbono de alta{6}}qualidade são usados na principal cuba de ferro ou escória de altos-fornos de grande e médio-tamanho, enquanto materiais de-grau inferior de SiC e carbono são usados em altos-fornos médios e pequenos; a dosagem de SiC é geralmente de 5% a 35%. Os materiais de carbono incluem principalmente piche, grafite em flocos, pó de eletrodo e grafite terroso, com uma dosagem de 2% a 6%.
Em concretos refratários de canal de ferro, os materiais de SiC e carbono são geralmente adicionados na forma de pó fino, sendo preferido o SiC ultrafino. Como este material contém SiC e materiais de carbono, sua resistência à oxidação é reduzida. A oxidação do carbono deixa mais microporos, permitindo que o ferro fundido ou a escória penetrem continuamente no interior, formando uma camada descarbonetada e causando danos ao revestimento. A adição de pó de alumínio metálico pode melhorar a resistência à oxidação do concreto. Experimentos mostraram que o uso combinado de pó de silício metálico, ou seja, pó de Al e pó de Si, resulta em melhor resistência à oxidação e maior resistência do concreto. Isso ocorre porque a reação do silício metálico e do alumínio com o carbono em altas temperaturas para formar SiC e Al₄C₃ leva a uma microestrutura e superfície mais densas.
Em concretos refratários com baixo teor de cimento de Al₂O₃-SiO₂, a adição de 2% a 8% de pó fino de cianita em altas temperaturas de 1200 a 1400 graus promove a formação de mulita, aumentando assim sua resistência. Isto significa que a cianita atua não apenas como agente expansor, mas também como agente mineralizante.
