"Efecto del ligante orgánico en el comportamiento mecánico a alta temperatura de refractarios de MgO-C-Antioxidante?

A. G. TOMBA MARTINEZ; S.E. GASS; P. G. GALLIANO; N. BELLANDI

Mar del Plata

Jornada; 3°Jornadas de Investigación en Cerámica JONICER 2017; 2017

INTEMA - ATAC

En este trabajo, se evaluó el comportamiento mecánico de dos ladrillos refractarios de MgO-C que difieren en el tipo de ligante orgánico (resina fenólica R y alquitrán ecológico SB, 3% p/p), mientras que el resto de los componentes es común a ambos: 12% p/p de grafito, 2% p/p de antioxidante (aluminio) y 83% p/p de magnesia (70/30 electrofundida/sinterizada). La evaluación mecánica fue llevada a cabo mediante ensayos de compresión a temperatura ambiente (Tamb), 600°C, 1000°C, 1200°C y 1400°C, sobre probetas cilíndricas (Ø: 30 mm, altura: 45 mm), empleando una máquina universal servohidráulica (Instron 8501) con velocidad de 0.1mm/min y un extensómetro capacitivo (Instron ± 0.6 µm) para medir la deformación longitudinal, en contacto directo con la probeta (Fig. 1). En los ensayos a alta temperatura, se utilizó un horno eléctrico con elementos calefactores de SiC, una velocidad de calentamiento de 5°C/min y flujo de argón (5l/min), permitiendo la estabilización térmica durante 30 minutos antes del incremento de la carga. Como resultado de los ensayos mecánicos se obtuvieron las curvas tensión-deformación, a partir de las cuales se determinaron la resistencia (σF) y la deformación (F) a la fractura y el módulo de Young aparente (E0.001).Los ladrillos, denominados R12-1 y SB12-1, se diferencian en diversas características debido al tipo de ligante utilizado el cual, además de condicionar el proceso de mezclado de las materias primas y los requerimientos para obtener la estabilización de la liga orgánica, da lugar a la formación de estructuras carbonosas en completa dependencia del precursor que da origen a su formación. A partir de la pirólisis de la resina fenólica se obtienen estructuras amorfas (?glassy carbon?) propias de los polímeros termorrígidos, sin cambios de viscosidad, mientras que durante la pirólisis del alquitrán (modificado), la formación de una mesofase conlleva cambios de la viscosidad en función de la temperatura, lo cual permite obtener estructuras mejor distribuidas y grafitizables.Las temperaturas adoptadas para la evaluación mecánica fueron seleccionadas considerando las principales transformaciones que ocurren en este tipo de refractario. A < 600°C el principal proceso atañe al ligante (pirólisis). Al elevar la temperatura hasta 1000°C interviene el antioxidante interactuando con el carbono residual y/o grafito dando lugar a la formación de carburos. Conforme asciende la temperatura alcanzando los 1200°C, la descomposición de carburos y procesos en los cuales interviene a su vez la MgO, dan lugar a la formación de óxidos, espinela y especies gaseosas [1], y finalmente, al transitar este último tramo hasta 1400°C, progresa la formación de espinela y se presenta la reducción carbotermal de la magnesia por el C, con formación de especies volátiles y re-oxidación de Mg (g) en presencia de O2. Las características de los diferentes ligantes, resina ó alquitrán ecológico, modifican las propiedades mecánicas de los ladrillos MgO-C [2], debido posiblemente al efecto de las diferentes estructuras carbonosas provenientes de la carbonización de estos componentes, y su interacción con las tranformaciones físico-químicas mencionadas. [1] A. P. Luz, V. C. Pandolfelli, Artigo Revisão: ?Atuação dos antioxidantes em refratários contendo carbono?, Cerâmica 53 (2007) 334-344[2] A. Baaske, R. Fandrich, J. Pischke, P. Quirmach, J. Rzepczyk, L. Schöttler, ?Refractory Products ? the TC Refractories Perspective?, Refractories Worldforum 9 (2017) [2], 15-23.