ENSAIOS COMPLEMENTARES

Com a possibilidade da realização de alguns ensaios complementares, foram avaliadas também para cada amostra de massa refratária, a resistência a flexão á quente e a resistência á oxidação. 4.5.1 – Ensaio de resistência a oxidação

Os resultados de resistência a oxidação foram expressos através da medição da camada oxidada (mm), e estão apresentados na tabela 12.

Tabela 12 – Resultados de resistência a oxidação das amostras de massas refratárias para fornos cubilô.

Amostras 1 2 4 5 6 9 10 11

Camada oxidada

(mm) 1,0 6,8 5,0 2,0 3,7 4,7 5,8 0

A amostra 11 não apresentou traços de camada oxidada aparente, e as amostras 1,5 e 6 apresentaram os menores níveis de oxidação. Segundo Hocquet et al., os experimentos de oxidação em refratários contendo carbono, são afetados principalmente por fatores como a temperatura, taxa de aquecimento, fontes de carbono e a presença de aditivos na composição dos refratários em estudo (HOCQUET et al., 2007). A figura 41 apresenta as imagens dos corpos de prova seccionados após ensaio de oxidação, onde é possível observar para cada amostra na região superior a camada que sofreu oxidação.

Figura 41 – Imagens das amostras seccionadas após ensaio de resistência á oxidação.

Fonte: Saint Gobain, 2014

4.5.2 – Resistência á flexão á quente (HOT-MOR)

Os resultados de módulo de ruptura á quente estão apresentados na tabela 13. As amostras 5, 11 e 9 apresentaram os maiores valores entre os refratários avaliados. Acredita-se que as massas que contenham grãos maiores na sua formulação, e tendência a menor formação de fase líquida na temperatura de ensaio, foram as que apresentaram maior valor de módulo de ruptura á quente.

Tabela 13 – Resultados de módulo de ruptura á quente das amostras de massas refratárias.

Amostras 1 2 4 5 6 9 10 11

Hot Mor (MPa) 0 0 0 1,7 0,6 1,3 0,8 1,4

Fonte: Do Autor

Resultados apresentados por Wood et al., em massas de socar para cubilôs com diferentes formulações indicaram valores de 0,6 á 2,3 MPa quanto ao módulo de ruptura á quente. Segundo o autor os maiores valores foram obtidos nas composições que utilizaram aditivos. Um dos aditivos utilizados para este fim é o alumínio metálico (Al), que segundo Wang et al., promoveu um aumento significativo no módulo de ruptura á quente com adições a partir de 1,0% em peso sobre os refratários utilizados em seus experimentos (WANG et al., 2007).

Os valores de módulo de ruptura a quente obtidos na tabela 10 estão coerentes com os dados apresentados na literatura. As amostras 1,2 e 4 não apresentaram resistência a flexão suficiente para ser registrada no ensaio realizado. Acredita-se que para estas amostras ocorreu maior formação de

fase líquida na temperatura de ensaio principalmente devido aos maiores teores de elementos fundentes no refratário, como o ferro e cálcio (ver tabela 06), que favorecem a formação de fases de baixo ponto de fusão.

5 CONCLUSÃO

De acordo com os resultados obtidos na fase experimental, as observações e aprendizado durante a revisão da literatura referentes ao efeito de ataque de escória em massas refratárias de socar para fornos cubilôs pode-se concluir que:

Quanto ao estudo ``Post Mortem``:

A análise de uma amostra de refratário coletada após o uso, mostrou que é possível através de uma avaliação química e microscópica, entender o mecanismo responsável pelo desgaste. No caso em estudo devido à grande oxidação da face quente e concentração de cálcio aumentando o quanto mais próximo da mesma, foi possível concluir que ocorreu primeiramente a perda de carbono por oxidação deixando assim o refratário suscetível a penetração de escória líquida e continuidade do processo de corrosão.

Quanto a caracterização das massas refratárias e escória:

A caracterização mostrou que cada amostra dentro do sistema base Al2O3 – C – SiC apresentou composição química típica para este tipo de refratário em relação a literatura. As variações encontradas entre as amostras estão relacionadas as formulações de cada fornecedor, pureza dos grãos utilizados, uso de aditivos, ligantes etc., variáveis não estudadas em profundidade neste experimento. A distribuição granulométrica das massas foi o fator que apresentou maior variação entre as amostras, o que nos inclinou a dedicar maior atenção a este tema e sua influência no comportamento de compactação. A escória de forno cubilô utilizada apresentou composição típica e caráter ácido, comprovando o que as literaturas afirmam sobre a alta agressividade desta escória quando líquida em contato com o refratário, devido à baixa viscosidade e formação de fases de baixo ponto de fusão na região onde ocorre penetração e reação com o refratário.

Quanto ao comportamento de compactação:

O método de avaliação da compactabilidade desenvolvido em laboratório se mostrou eficiente para avaliação comparativa das massas refratárias de socar. Com base nestes resultados pode-se estimar o comportamento de adensamento destes materiais em campo industrial sem a necessidade de ensaios de laboratórios mais onerosos e que dispendam maior tempo de análise. Os resultados de compactabilidade obtidos apresentaram coerência com o estudo teórico de empacotamento de partículas realizado com base no modelo de Alfred.

Quanto a resistência ao ataque por escória:

A avaliação do ataque de escória pelo método estático apresentou resultados diferentes em relação ao método dinâmico. Os melhores resultados no ataque estático foram obtidos pelas amostras 1,2 e 6 que também apresentaram melhor comportamento de compactabilidade durante a confecção dos corpos de prova. Já os resultados obtidos no ensaio de ataque dinâmico indicaram as amostras 9,10 e 11 como as melhores opções. Acredita-se que para o ensaio estático o efeito de penetração de escória e reação química sejam os principais mecanismos de desgaste atuantes, o que puderam ser contidos com o alto grau de adensamento apresentado pelas amostras 1, 2 e 6 e por suas frações finas principalmente formadas por grafite e carbeto de Silício (SIC) em maior concentração. No ensaio de ataque dinâmico para este experimento acredita-se que o principal mecanismo de desgaste atuante foi a erosão, pois as amostras que apresentaram os maiores valores de módulo de ruptura a quente e presença de grãos grosseiros na sua composição, foram as que apresentaram os melhores resultados. Estes resultados possibilitam uma associação com a prática, onde pode- se ter regiões do forno cubilô com predominância de ataque químico (Ex: linha de escória) ou erosão a quente como principal mecanismo de desgaste atuante (Ex: canal de passagem).

Desta maneira, pode-se concluir que os conhecimentos adquiridos com esta dissertação trazem uma contribuição para, estudantes, pesquisadores e usuários de materiais refratários na fundição, em especial com relação as massas refratárias do sistema Al2O3 – C – SiC aplicadas a fusão de ferros fundidos em fornos cubilôs.