"Evaluación de la corrosión de refractarios óxido-C mediante simulación termodinámica"

A. G. TOMBA MARTINEZ; W. A. CALVO

Mar del Plata

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

INTEMA - ATAC

La simulación termodinámica es una poderosa herramienta que permite conocer las fases en equilibrio de un sistema a partir de su composición, temperatura y presión. Esta metodología ha sido exitosamente utilizada para la simulación de la corrosión de materiales refractarios en contacto con escoria líquida. Además de contribuir a la interpretación del mecanismo de corrosión, tiene como ventaja el poder alterar fácilmente las condiciones iniciales, y prever cómo va a evolucionar el sistema.En este trabajo se llevó a cabo la simulación termodinámica de la corrosión de dos materiales refractarios Al2O3-MgO-C con diferentes contenidos de MgO, AMC2 (26,9 % p/p) y AMC4 (6,6 % p/p), por una escoria industrial de cuchara de acería, a 1450°C. Para ello se utilizó el software FactSage 7.0 y una base de datos integrada desarrollada por Thermfact/CRCT (Montreal) y GTT-Technologies (Aachen). La simulación se llevó a cabo considerando la composición química de la escoria y de los materiales refractarios, obtenidas experimentalmente a partir de técnicas de caracterización. Los componentes minoritarios de los refractarios fueron añadidos a la composición de la escoria. El contenido de componentes orgánicos fue omitido en el cálculo debido a que las bases utilizadas no tienen disponibles datos de este tipo de sustancias.Para el cálculo se empleó un proceso iterativo en cuyo primer paso se ponen en contacto 100 g de escoria con 100 g de refractario a una determinada temperatura y presión. El líquido remanente en cada etapa se vuelve a hacer reaccionar con 100 g de refractario de composición original. El procedimiento se repite hasta que no se obtiene líquido en la composición final, considerada como la condición en la que cesa la corrosión; esta cantidad de etapas se toma como un indicador de la resistencia a la corrosión de cada material refractario. Para AMC2 la cantidad de etapas requeridas para alcanzar dicha condición fue de 15, mientras que para AMC4 sólo fueron necesarias 2 etapas de cálculo para que llegar al equilibrio refractario-escoria. También fueron obtenidas las fases resultantes del sistema refractario-escoria para un mejor entendimiento del mecanismo de corrosión del material.Los resultados de la simulación termodinámica fueron comparados con los obtenidos en ensayos de laboratorio. Se usó el método de cup-test en crisoles de 5x5x5 cm3, a 1450°C (2 h) en aire [1, 2]. El desgaste producido por el ataque de la escoria, obtenido midiendo el área desgastada de una sección transversal del crisol (Figura 1), resultó de 12% para AMC2 y 6% para AMC4, en concordancia con lo predicho por la simulación termodinámica. En ambos refractarios se detectó la formación de espinela MgAl2O4 y compuestos alumino-cálcicos en la zona de la interface escoria-refractario, en acuerdo con algunas de las fases de equilibrio predichas por la simulación termodinámica.