Ladrillos Refractarios 614v3k

LADRILLOS REFRACTARIOS 1.-INTRODUCCIÓN. Para poder seleccionar el tipo o tipos de materiales refractarios (REVESTIMIENTO REFRACTARIO) más adecuado para cada caso concreto (Proceso, horno, etc.), es necesario conocer con la mayor exactitud posible, por una parte, las características o propiedades de los materiales refractarios y por otra las solicitaciones y las condiciones de trabajo a que va estar sometido en servicio. Un refractario de una chimenea puede llegar a estar sometido a la acción química producida por el H2SO4, por lo tanto tendremos que evaluar su comportamiento ante dicha acción. Normalmente, será muy difícil que un solo material refractario reúna todos los requisitos exigidos (Valor ideal de todas las características o propiedades), por lo que se tendrá que ajustar la selección a los conceptos de mayor relevancia o importancia para su utilización y elegirlo con arreglo a los mismos. También puede recurrirse a la utilización de varios tipos de materiales refractarios simultáneamente. Las propiedades del material refractario ideal son las siguientes: 1.-Alta refractariedad. 2.- Estabilidad volumétrica a las temperaturas de operación. 3.- Estabilidad química (frente a gases, vapores y escorias). 4.- Resistencia al choque térmico. 5.- Alta resistencia mecánica en caliente. 6.- Alta densidad. 7.- Baja conductividad térmica. 8.- Alta resistencia a la abrasión. 9.- Baja conductividad eléctrica a altas temperaturas Dado que algunas de las propiedades que debe cumplir el refractario ideal son contrapuestas, hay que llegar, generalmente, a una solución de compromiso. Las propiedades de un refractario aislante ideal: 1.- Muy baja conductividad térmica. 2.- Alta refractariedad. 3.- Buena resistencia al ataque químico de gases, vapores y escorias. 4.- Buenas propiedades mecánicas en caliente. 5.- Baja densidad. 2.- DEFINICION: El ladrillo refractario es un tipo de material cerámico que posee una serie de características especiales, lo que permite hacer un gran uso de éste dentro de instalaciones industriales o en trabajos de estufas domésticas. Las caras de estos ladrillos son lisas. Esta peculiar característica disminuye la adherencia con el mortero, logrando la resistencia a altas temperaturas y la abrasión. Por sus buenas propiedades térmicas este material es considerablemente costoso. Los ladrillos refractarios actualmente son empleados para revestir calderas, ollas de aceración, parrillas, hornos rotatorios de cementeras, por mencionar algunas, en donde éstos deben estar adheridos uno con uno con tierra refractaria y para lograr mejorar la firmeza del pegado también se puede agregar cemento; dándonos por resultado una mezcla que tendrá

una apariencia barrosa; esta mezcla permite que el pegado en la tierra sea suficientemente resistente para los procesos. El manejo de estos ladrillos no es tan simple como manejar ladrillos comunes, debido a que por sus mismas propiedades reacciona de manera explosiva con otros materiales que no sean los correctos. Al igual que la tierra refractaria, los ladrillos refractarios además de cumplir con su función de refractar, son excelentes contenedores de calor, es decir, mantienen el calor al que son expuestos durante sus diferentes usos. Una de las peculiaridades de este tipo de material es que son fabricados en calidades variadas, dependiendo de la concentración de alúmina y con base en esta concentración el ladrillo resiste mayores temperaturas o puede ser usado para distintos medios. Las concentraciones van desde el 36% hasta el 99% de alúmina aunque también se puede emplear sílice. Principalmente cuando se quiere recubrir hornos destinados para la fundición de acero, el tipo de ladrillo empleado es el de dióxido de silicio, en algunos casos cuando los ladrillos comienzan a licuarse estos trabajan con temperaturas superiores 3000 °F (1650 °C). Para poder crear estos ladrillos es necesario que sus componentes estén expuestos a bajas presiones y que sean a su vez, quemados a temperaturas muy altas. Las excepciones a este proceso son aquellos ladrillos que son químicamente ligados, o los que utilizan el alquitrán, resina o gomo para permanecer aglutinados.

3.- PROPIEDADES DE LOS LADRILLOS REFRACTARIOS 3.1 Propiedades Mecánicas: 3.1.1 Resistencia a la Compresión en frío: Se mide a través de un ensayo de compresión. Se hace para asegurar que el ladrillo no se romperá en los hornos, en donde está sometido a grandes presiones. Además, indica si el ladrillo ha sido bien cocido o no y la capacidad de ser transportado sin dañar esquinas y aristas. 3.1.2 Resistencia a la Flexión: El ensayo consiste en someter una probeta apoyada sobre dos filos, a una carga concentrada central. Determinando así la resistencia a la flexión y el módulo de deformación. Mide en general la calidad del refractario. 3.1.3 Resistencia al desgaste: En los hornos existe un ataque abrasivo producido por el material que se desliza dentro del mismo y por el efecto de choques de los gases, que en su paso rápido llevan finas partículas sólidas. Hoy en día los ensayos para medir la abrasión, chorro de arena por ejemplo, se realizan en frío, por lo que no se obtienen valores representativos ya en servicio, el refractario se ve sometido a temperaturas elevadas, que modifican la resistencia superficial. Por lo tanto, aún no hay método reconocido que lo tenga en cuenta. 3.1.4 Porosidad y densidad: En la fabricación de refractarios, se cuenta

normalmente con porosidad pequeña, puesto que con una buena solidificación de la masa del ladrillo se consigue elevar la resistencia mecánica. La porosidad total de un ladrillo refractario, es la relación entre el espacio total de los (abiertos o cerrados) de un cuerpo y su volumen, expresando el

poros

resultado en porcentajes de volumen. Se determina a través de la densidad (): Porosidad total = La densidad (ρ) relaciona masa y volumen, excluyendo el espacio de los poros (se desmenuza muy finamente para medirla). La densidad aparente (ρA): cociente entre la masa y el volumen aparente de la pieza (sin excluir los poros). La porosidad abierta abarca únicamente los poros infiltrables en el agua; la porosidad cerrada no. 3.2 PROPIEDADES TÉRMICAS:

3.2.1 Refractariedad: Estos materiales están constituidos por cristales circundados de una fase vítrea, cuando ya tiene estabilizada su estructura. Al aumentar la temperatura, lo hace también el porcentaje de vidrio, disminuyendo el de la fase cristalina. Es entonces cuando la fase vítrea se empieza a transformar en una masa viscosa, iniciándose así el proceso de ablandamiento. Se trata de determinar la temperatura a la que el material se desmorona y aparece líquido o grumos. El ensayo se realiza calentando probetas del material en forma de cono (cono pirométrico) dentro del horno, junto a conos de material con puntos de fusión conocidos, colocados sobre una placa. El punto de fusión estará determinado cuando la punta del cono, producto del alabeo, toque la placa sobre la que se apoya. La refractariedad se da en grados centígrados. 3.2.2 Dilatación Térmica: Modificación reversible del volumen por influencia de la temperatura. En la imagen siguiente, se indican dilataciones lineales reversibles de algunos ladrillos refractarios según el componente utilizado en su fabricación.

La dilatación térmica tiene gran importancia en la práctica, ya que se tiene que calcular las compensaciones por dilatación de los revestimientos de grandes instalaciones, evitando así problemas de presión en los bordes y roturas de los ladrillos por resistencia insuficiente a los cambios bruscos de temperatura.

3.2.3 Variación Lineal Permanente: Después del calentamiento a alta temperatura y posterior enfriamiento final, frecuentemente quedan modificaciones de longitud (dilataciones o contracciones), que se diferencian de la dilatación reversible. Si el ladrillo presenta una contracción post-horno excesiva, crecen las juntas en proporción y se producen fugas debido al aflojamiento de la mampostería. En caso contrario, la dilatación post-horno también es peligrosa, porque pueden producirse roturas de mampostería por cargas de presión.

4.- PROCESO DE FABRICACIÓN: Para la fabricación de los Ladrillos Refractarios es diversa. Existen muchos métodos para la fabricación de éstos. El más sencillo es el de cortar piezas de una forma deseada a partir de las materias primas naturales o artificiales. Para la fabricación de los llamados productos electro fundido se utiliza un método distinto, que consiste en fundir una composición determinada en moldes para obtener ladrillos o bloques. En los últimos años se han implantado principios y técnicas de trabajo de la cerámica fina para fabricar productos altamente refractarios, en los que las materias refractarias una vez molidas con la máxima finura y después de una preparación en húmedo, se moldean bien por medio de aglomerado químico, extrusión o también por prensado isostático. El proceso de fabricación de ladrillos refractarios consta de la siguiente secuencia: 4.1. Recolección de materia prima. 4.2. Trituración y molienda. 4.3. Clasificación. 4.4. Mezcla y homogeneización. 4.5. Preparación del pastón. 4.6. Moldeado. 4.7. Secado. 4.8. Cocción. 4.9. Selección. 4.10. Expedición

5.- USOS El principal uso de ladrillos refractarios es principalmente en hornos industriales, ya que gracias a su cualidad de resistir a las altas temperaturas son idóneas para el recubrimiento interior de estos mismos. Según las condiciones que se necesiten el interior del horno el tipo de ladrillo varia su componente de alúmina y magnesita ya que existen zonas bastante agresivas para el material, por lo cual un cambio en la composición y cantidad de componente presente permite diferentes resistencias a diferentes tipos al desgaste. 5.1 ALTO HORNO En el caso específico del alto horno el mayor desgaste que sufre el material refractario es por abrasión por lo cual se utiliza Silimanita (refractario 62% alúmina), en zonas donde se acumula el carbono se utilizan ladrillos sillico aluminosos (45% alúmina) con rangos de porosidad entre 18% - 20% ya que la acumulación de material provoca tensiones que agrietan el material. 5.2 CONVERTIDOR LD El revestimiento de seguridad para evitar eventuales perforaciones está compuesto por ladrillos de magnesita cocida (ladrillo refractario). EL revestimiento de seguridad debe estar correctamente balanceado para que el desgaste de material sea homogéneo,

debido a este hecho varía la calidad o el espesor de los materiales refractarios utilizados, en función de las solicitaciones en cada una de las regiones del LD.

5.3 HORNO ELECTRICO Al igual que en el Convertidos LD el recubrimiento de seguridad en la solera del horno eléctrico industrial, está constituido por varias filas de ladrillos refractarios de magnesita cocida (95% de OMg)