Corrosão de Refratários Magnesianos e Dolomíticos na Linha de Escória Industraial

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Corrosão de 
refratários 
utilizados na 
siderurgia
Parte III: Caracterização 
de refratários comerciais 
Cerâmicas Refratárias 2018/2
Grupo 
Clara Campos - 104099
Karoline Meirelles - 103229
Sheila Cintra - 104785
Thaís Ayumi Fukuda Cursino - 93949 
Profª Dr.ª Ana Paula F. Albers 
Sumário
● Introdução 
● Objetivo 
● Materiais & Métodos
○ Materiais 
○ Refratários de Magnésia-C
○ Refratários de Doloma-C
○ Caracterização 
○ Ensaios
○ Análise & Amostras 
● Resultados & Discussão 
○ Avaliação das características tecnológicas 
○ Caracterização de refratários MgO-C da sobre-linha 
○ Caracterização de refratários MgO-C da linha de metal 
○ Caracterização de refratários MgO-C da linha de escória 
○ Discussão sobre o desempenho dos refratários da linha de escória na indústria 
○ Caracterização do refratário Doloma-C da linha de escória
● Conclusões
Introdução 
Introdução Artigo 
Introdução Produção de tijolos refratários
Quantidade e tipo de 
carbono (amorfo e/ou 
grafite)
Quantidade de 
parti ́culas sinterizadas 
e/ou eletrofundidas
Sistema de ligac ̧ão 
por piche e/ou 
resinas
Tipo de aditivos, como 
antioxidantes, ou ate ́ optar por 
na ̃o utilizar antioxidantes
Distribuic ̧a ̃o de 
tamanho de parti ́culas Produção
de tijolos
refratários 
Introdução Relação produtor-consumidor
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tempus
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Microestrutura com ênfase 
ao aumento da resistência 
à corrosão
Resistência ao choque térmico
Aumento da porosidade, em 
detrimento da resistência à corrosão
Produtores e consumidores de refratários trabalham em conjunto para 
o aumento de produção, uma vez que o custo dos refratários está 
associado à quantidade de aço produzido. As metas de produção 
variam em 5-15 kg refratários por tonelada de aço manufaturado.
Introdução 
Parte 1
Propriedades 
microestruturais dos 
refratários, como 
qualidade dos 
agregados, tipo de 
carbono, tipos de 
antioxidantes
Parte 3
Propriedades físicas e 
microestruturais de 
refratários comerciais
Parte 2
Análise das propriedades 
físicas e dos fatores 
operacionais, 
relacionando-se a 
corrosão com as 
propriedades das 
escórias
03 
01 02 
As análises realizadas neste artigo podem ser divididas em 3 partes 
Objetivo
Objetivo 
Investigaram-se os refratários magnésia-carbono utilizados como revestimento em 
uma panela de aço, na sobre-linha (freeboard), na linha de escória e na linha de metal, 
sendo discutido o desempenho dos refratários de linha escória na prática industrial
A análise e caracterização microestrutural de refratários 
doloma-carbono utilizados em linha de escória finaliza o trabalho
Materiais & Métodos
Tijolos novos de 
Magnésia-Carbono e 
Doloma-Carbono utilizados 
em panelas de refino de aço
Figura: Panela de aço
Materiais & Métodos Materiais 
Caracterização 
microestrutural 
MgO eletrofundida Mag 5
● 10-13% Carbono
● Quimicamente ligado e curado
Blendas de MgO 
fundida de alto grau de 
pureza
Mag 4
● Grafite em flocos
● Ligado a piche
MgO sinterizada, grafita 
lamelar e MgO 
eletrofundida
Mag 3
● 16% Carbono
● Antioxidante
● Ligado a resina e curado
MgO sinterizada e grãos 
eletrofundidosMag 2
● 10% Carbono
● Antioxidante
● Grafita de alta pureza
● Ligado a piche e curado
MgO eletrofundida e 
MgO sinterizadaMag 1
● 9-12% de Carbono
● Antioxidante
● Ligado a piche 
● Curado
Materiais & Métodos Refratários de Magnésia-C
Dolomita sinterizada Dol 2
● 4,5% Carbono
● Quimicamente ligado
Dolomita sinterizada Dol 1 ● 5,5-7,5% Carbono● Ligado a piche e impregnado
Materiais & Métodos Refratários de Doloma-C
“Standard Test Method for 
Quantitatively Measuring 
the Effect of Thermal 
Shock and Thermal Cycling 
on Refractories”
Materiais & Métodos Caracterização 
Norma ASTM C133-97
“Standard Test 
Methods for Cold 
Crushing Strength and 
Modulus of Rupture of 
Refractories”
Norma ASTM C20-00
“Standard Test Methods for 
Apparent Porosity, Water 
Absorption, Apparent Specific 
Gravity, and Bulk Density of 
Burned Refractory Brick and 
Shapes by Boiling Water”
Norma ASTM C1171
Ensaios
Materiais & Métodos Ensaios
○ Tenacidade à fratura
○ Módulo de Ruptura à flexão
○ Módulo de Ruptura à compressão
○ Porosidade Aparente
○ Densidade Aparente
○ Absorção de Água
○ Choque Térmico
Análise
Materiais & Métodos Análise & Amostras
○ MEV Jeol JSM-5800
○ EDS - Noran
○ Corte seco
○ Óleo mineral como líquido refrigerante
○ Polimento a seco
○ Mantidas em dessecador à vácuo
Amostras
Resultados & Discussão
Resultados e Discussão Avaliação das características tecnológicas
Tabela: Caracterização tecnológica de tijolos comerciais utilizado em linha de escória.
Parâmetros
● Ficha técnica de tijolos
● Fabricante
Resultados & Discussão Caracterização dos refratários MgO-C da sobre-linha
Figura: Tijolo de MgO-C da sobre-linha 
Microestrutura:
● Boa distribuição de agregados grandes, 
médios e finos
Composição:
● Matriz → partículas finas de magnésia e 
carbono (flocos de grafite) + partículas de 
alumínio como antioxidante
● Partículas Al → bem distribuídas e em 
quantidade apreciável → aumenta 
resistência a oxidação do carbono
Aplicação:
● Degaseificação por vácuo → maior contato 
com a escória na região sobre-linha → 
incorporação de características de tijolos de 
linha de escória → maior resistência e vida 
útil
Microestrutura: 
● Agregados grandes + partículas menores
Partículas pequenas:
● Menor resistência à corrosão → maior razão área 
superficial / volume 
Agregados eletrofundidos: 
● Melhoram a resistência à corrosão 
● Presença de impurezas → grãos não possuem 
ligação direta entre si → prejudica resistência à 
corrosão 
Resultados & Discussão Caracterização dos refratários MgO-C da linha de metal
Figura: Tijolo de MgO-C da linha de metal 
Resultados & Discussão Caracterização dos refratários MgO-C da linha de escória
Figura: Tijolo de MgO-C da linha de escória Mag 3
Microestrutura: 
● Quantidade significativa de agregados 
eletrofundidos de elevada resistência à 
corrosão
● Ampla distribuição de carbono ao longo de toda 
microestrutura
● Presença significativa de antioxidantes 
Composição:
● C total de 13,5-16,5% → garantir baixa 
molhabilidade da escória
● Antioxidante → garantir resistência à oxidação 
Aplicação do tijolo refratário:
● Indicado para operações contínuas 
Resultados & Discussão Caracterização dos refratários MgO-C da linha de escória
Figura: (a) Pontos e áreas de análise via EDS do tijolo MgO-C da linha de escória 
Mag 3. (b) Detalhes das impurezas no contorno de grão em agregado 
eletrofundido
Ponto 1:
● Impureza tendem a ficar no 
contorno de grão 
● Comportamento típico de um 
material de baixo ponto de fusão e 
menor viscosidade em relação a 
fase magnésia
Relação Ca/Si > 2,0: 
● Apesar do menor ponto de fusão 
que a magnésia → não deve 
amolecer em serviço 
● Espera-se a formação de um 
silicato de alta refratariedade 
EDS
Resultados & Discussão Caracterização dos refratários MgO-C da linha de escória
Figura: Tijolo de MgO-C da linha de escória Mag 4
Microestrutura: 
● Presença de agregados e fase carbono bem 
dispersos em toda microestrutura 
● Impurezas em menor quantidade 
● Presença de grãos eletrofundidos sem nenhuma 
impureza
Composição:
● Tijolo de alta pureza 
● 100% de agregados eletrofundidos 
Custo:
● Tijolo de custo mais elevado 
Resultados & Discussão Discussão sobre o desempenho dosrefratários da linha de escória na indústria
Mag 3
● Antioxidante
● Ligado à Resina
Mag 4
● Maior Pureza
● Vida útil = Mag 3
● Ligado a Piche
Mag 5
● Melhor desempenho
● Propriedades 
similares ao Mag 4
● Ligado à Resina
● Maior continuidade da fase 
Carbono
● Não possui antioxidantes
Resultados & Discussão Discussão sobre o desempenho dos refratários da linha de escória na indústria
Figura: Tijolo de MgO-C da linha de escória Mag 5. a) Aspecto geral da 
Microestrutura. b) Detalhe de grãos de Grafite.
● Partículas de Grafite de 
tamanho grande
● Grafite de Elevada Pureza
Análise EDS: 
1. Grafite com Baixo Teor de Impurezas
2. Agregado com Baixo Teor de Impurezas
3. Impurezas dentro da porosidade fechada 
em um agregado
4. Área da matriz, com magnésia e carbono, 
baixo teor de impurezas
5. Área da matriz, novamente o teor de 
impurezas é baixo, embora levemente 
superior em Ca e Al, comparando-se com a 
área anterior
Resultados & Discussão Discussão sobre o desempenho dos refratários da linha de escória na indústria
Figura: Tijolo de MgO-C da linha de escória Mag 5
Microestrutura: 
● Cristalitos de Magnésia em Matriz de Cal
● Agregado Eletrofundido
○ ↑ Resistência ao Desgaste Mecânico e a 
Corrosivo
● Agregado Sinterizado
● Presença de Carbono, em menor quantidade
Composição:
● Ligação por Piche ou Resina
● Carbono Pirolítico ou Grafite
● Teor variável de Fases
● Quantidade de Magnésia variável
○ Magnésia-Doloma
Resultados & Discussão Caracterização do refratário Doloma-C da linha de escória
Figura: MEV Tijolo de MgO-C da linha de escória 
Doloma-C
Resultados & Discussão Caracterização do refratário Doloma-C da linha de escória
Melhor aderência e 
manutenção do 
coating
Maior vida útil dos 
mesmos
Valores não tão 
elevados de carbono
Silicato de Dicálcio é 
uma característica 
única deste tipo de 
tijolo
Consequência da presença 
de cal livre
Refratários Dolomíticos
Promover a Formação 
e Manutenção da 
Camada Protetora de 
C2S
Barreira passivadora 
em relação à corrosão
Tijolos com 5% de Teor 
de Carbono
Camada Protetora Teor de Carbono
Conclusões
Devido às múltiplas escolhas existentes na confecção de um refratário, a determinação de qual fator é 
mais relevante ao aumento da resistência à corrosão pode ser uma tarefa complexa
Muitas vezes, mais de um fator é determinante, atuando com outros parâmetros e dependendo de variáveis
Conclusões
Variáveis
Temperatura
Peculiaridades 
da usina e do 
tipo de aço
Tempo de 
contato
Atmosfera 
do processo
É fundamental a relação fornecedor-consumidor no desenvolvimento de uma estratégia 
conjunta de aprimoramento dos materiais refratários, já que a performance desses dependem 
fortemente das condições experimentais em sua aplicação industrial
Conclusões
A caracterização da microestrutura de refratários, relacionando-se com o desempenho 
do tijolo no uso industrial, pode ser bastante importante à compreensão do tema, fornecendo 
subsídios a uma melhor escolha dos diversos parâmetros na manufatura e uso de refratários 
Corrosão de 
refratários 
utilizados na 
siderurgia
Parte III: Caracterização 
de refratários comerciais 
Obrigada pela 
atenção!