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Projeto da reologia e avaliação termomecânica de concretos refratários auto-escoantes

Processo: 97/04212-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 1997
Vigência (Término): 31 de agosto de 1998
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Weibin Zhong
Beneficiário:Weibin Zhong
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Propriedades termomecânicas

Resumo

Sempre que o termo compósitos de alta tecnologia é aplicado às materiais avançados, são criadas visões de complexos compósitos de matriz metálica ou cerâmica para aplicações aeroespaciais. No entanto, os engenheiros e cientistas de materiais, muitas vezes se esquecem que os refratários hoje empregados nas siderúrgicas são uma sofisticada classe de materiais cuja concepção e projeto de microestrutura vão muito além da clássica combinação das matérias-primas para se obter um melhor componente. As cerâmicas refratárias, especialmente os concretos, raramente tem suas propriedades físicas estabelecidas por simples regras de misturas, as quais podem muitas vezes serem aplicadas com sucesso para vários outros compósitos. A dinâmica da reação entre os constituintes do concreto refratário é tão intensa durante sua vida útil, que qualquer estimativa destas propriedades terá unicamente uma natureza transiente. No cenário brasileiro, 68% de todo o consumo de refratários para as diversas atividades industriais é destinado à siderurgia. O restante do mercado é partilhado pelas indústrias produtoras de cimento, materiais não-ferrosos, fundições, vidros e outros. Dentre os refratários utilizados na produção de aço, os concretos se destacam por duas principais razões: 1) possibilitar a automação da etapa de aplicação do revestimento refratário e 2) seu bom desempenho frente às severas condições de trabalho. Os concretos refratários para aplicação em siderúrgicas constituem hoje o que mais próximo se idealizou em termos de cerâmica avançada. Na verdade, tudo que se projetou referente a mecanismos de tenacificação, engenharia de microestrutura e potencial de aplicação, tem-se tomado realidade na área de refratários. Uma vez estabelecida às matérias-primas a serem utilizadas, definindo assim os aspectos químicos, é através do projeto da microestrutura e do processamento que será determinado o desempenho do concreto refratário. Dentre os mecanismos de desgaste a que estão sujeitos os refratários, as solicitações termomecânicas se destacam, uma vez que seus efeitos podem acelerar os processos de corrosão, muitas vezes decorrentes e não necessariamente a origem da limitada vida útil do revestimento refratário. Devido às condições de trabalho impostas aos materiais refratários, é natural a necessidade de se verificar o comportamento destes em condições próximas às de serviço. No aspecto termomecânico o desempenho a alta temperatura avaliado através dos ensaios de fluência, refratariedade sob carga e módulo de ruptura a quente possibilitam a obtenção de informações fundamentais para o desenvolvimento de refratários com função estrutural. Surpreende a pequena quantidade de resultados encontrados na literatura envolvendo as propriedades mecânicas a quente de materiais refratários, uma vez que os mesmos são projetados para trabalharem a altas temperaturas. Principalmente no caso de concretos refratários, os resultados são confusos, pois na grande maioria das vezes os pesquisadores que efetuaram as avaliações não foram os mesmos que os produziram. Para concretos refratários, o histórico da produção é fundamental no entendimento e avaliação das propriedades. Somente quando se integra o conhecimento no projeto de microestrutura à avaliação termomecânica do refratário, pode-se atingir um estado onde os resultados obtidos alimentam e elucidam o ciclo produtivo. O desconhecimento da adequada seleção e formulação da distribuição granulométrica e da dispersão dos componentes, fez com que idênticas composições químicas dê origem a diferentes produtos e desempenhos. Apenas quando o assunto de concretos refratários for abordado de uma forma sistêmica e integrada, envolvendo produção e propriedades, é que avanços significativos poderão ser efetuados nessa área. O grande desafio dos refrataristas nos últimos tempos é preparar um concreto refratário de alto desempenho, com ultra-baixo teor de cimento ou, de preferência, com agentes hidráulicos isentos de CaO. Esforços também tem sido colocados para que tais concretos tenham características auto-escoantes, evitando assim a etapa de vibração e seus inconvenientes quando peças com geometrias complexas são produzidas. Para se atingir essas metas um claro entendimento sobre os constituintes de um concreto refratário, suas funções e implicações no empacotamento, dispersão, reologia, microestrutura e propriedades se faz necessário. (AU)