Castables refratáriosmuitas vezes experimentam uma diminuição significativa na resistência em temperaturas intermediárias (normalmente 800 graus -1000 graus ou mais). Isto se deve principalmente à desidratação, recristalização e encolhimento físico dos hidratos no ligante, levando a uma estrutura porosa. Para melhorar a resistência a temperaturas intermediárias de concretos de materiais refratários, pode-se focar em diversas dimensões principais: dosagem de matéria-prima, otimização do sistema de ligantes, uso de aditivos e técnicas de construção. A seguir estão estratégias de melhoria específicas:
I. Otimizando Matérias-Primas e Compensando Reações Químicas
Este é o método mais direto e eficaz. O núcleo é utilizar a expansão de volume gerada pela reação química para compensar o encolhimento durante a sinterização.
1. Adição de pó fino de Al₂O₃: Adicionar uma quantidade adequada de pó fino de Al₂O₃ (alfa alumina) aos concretos refratários de alumina é crucial. Em temperaturas intermediárias, sofre uma reação química de efeito de expansão, compensando a diminuição de resistência causada pela contração de volume. Especialmente quando o aglutinante é cimento de alta alumina CA-70-, adicionar esse pó fino pode até aumentar a resistência à temperatura intermediária em vez de diminuí-la.
2. Introdução de cargas ativas: O cimento de aluminato puro é combinado com sílica ativa. A 800-1200 graus, a sílica ativa reage com o óxido de cálcio para formar uma fase de reforço de anortita, que pode efetivamente aumentar a resistência à temperatura intermediária em cerca de 20%.
II. Adição de agentes de sinterização e agentes de expansão
Ao introduzir matérias-primas minerais específicas, o comportamento de sinterização ou a estabilidade volumétrica do material em temperaturas intermediárias pode ser alterado.
1. Adição de argila mole (agente de sinterização): A adição de 3%-6% de argila mole pode promover a sinterização do concreto em temperaturas mais baixas, alterando a microestrutura e aumentando assim a resistência à temperatura intermediária-, excedendo até mesmo a resistência à secagem em estufa.
2. Utilizando andaluzita (reforço-de alta temperatura): Embora a andaluzita funcione principalmente em altas temperaturas (acima de 1300 graus), se a formulação for adequadamente projetada (adicionada na forma de pó fino), a mulita e o excesso de SiO₂ gerados durante sua decomposição em altas temperaturas podem formar mulitização secundária, o que é muito útil na manutenção da resistência após cruzar a faixa de temperatura intermediária.
3. Usando carboneto de boro: O carboneto de boro amolece em altas temperaturas e adere à superfície da partícula, contribuindo para a densificação. O filme de óxido B₂O₃ formado em sua superfície proporciona resistência à oxidação, enquanto os cristais colunares gerados reduzem a porosidade e melhoram a resistência à temperatura intermediária.
III. Melhorando o sistema de ligação:
O ligante é o “esqueleto” dos concretos refratários. A escolha de um aglutinante adequado pode alterar fundamentalmente a fraqueza na resistência à temperatura intermediária.
1. Uso de cimento de alto-desempenho: Cimento de aluminato de cálcio puro (CA-70 ou grau superior) deve ser usado sempre que possível. Comparado ao cimento CA-50 comum, apresenta melhor taxa de retenção de resistência no estágio de temperatura intermediária.
2. Ligantes Compostos: O cimento é combinado com ligantes químicos (como fosfatos) ou ligantes coesivos (como sol de sílica e sol de alumina) são usados. Esses métodos de ligação formam uma estrutura de rede estável em temperaturas intermediárias, diferentemente dos ligantes de hidratação pura, que são propensos ao colapso devido à desidratação.
4. Otimização de microestrutura e tamanho de partícula:
Métodos físicos são utilizados para tornar a estrutura interna do material mais compacta e reduzir defeitos.
1. Distribuição razoável de tamanho de partícula: Otimize a distribuição de partículas de agregados (como corindo e mulita), seguindo o princípio do empacotamento mais próximo para reduzir a porosidade interna.
2. Introdução da tecnologia de micropó: Adicione quantidades apropriadas de micropó de alumina ativada ou micropó de sílica, utilizando o efeito de enchimento do micropó para reduzir a porosidade aparente, aumentar a densidade do material e, assim, melhorar a resistência.
V. Controle de Construção e Cura:
Mesmo com a melhor formulação de materiais concretos refratários, a construção inadequada reduzirá significativamente a resistência.
1. Controle rigoroso da adição de água: A adição excessiva de água aumentará significativamente a porosidade e reduzirá a densidade. A quantidade de adição de água deve ser seguida rigorosamente de acordo com a quantidade recomendada pelo fabricante durante a mistura.
2. Padronize o processo de cozimento: Ao aquecer no estágio de temperatura média (especialmente 900 graus -1200 graus), deve-se garantir tempo de retenção suficiente para permitir que os hidratos desidratem e recristalizem completamente, evitando rachaduras ou estrutura solta devido ao aquecimento excessivo.
