Evaluación del efecto protector de la escoria solidificada sobre la resistencia a la oxidación de refractarios MgO-C

MOLINÉ MARCOS N.; GASS, SEBASTIÁN E.; CALVO, WALTER A.; GALLIANO, PABLO G.; TOMBA MARTINEZ, ANALÍA G.

Mar del Plata

Congreso; SAM-CONAMET (XX Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales); 2022

INTEMA

Los ladrillos MgO-C se utilizan extensamente como revestimiento de trabajo de las cucharas de acería. El grafito es un componente clave de estos refractarios, confiriéndole una alta resistencia al choque térmico y al ataque químico por parte de las escorias líquidas [1]. Sin embargo, su presencia hace a estos refractarios susceptibles a la oxidación por parte del oxígeno presente en el aire atmosférico a elevadas temperaturas [2]; esta condición ocurre en servicio durante el precalentamiento de la cuchara, previo a recibir el baño de acero líquido.Se ha constatado que la pérdida de integridad del revestimiento refractario es mayor durante el primer precalentamiento, al comienzo de la campaña de la cuchara, que entre ciclos, en las sucesivas coladas; este comportamiento se ha asociado a la presencia de una capa de escoria solidificada sobre la cara caliente del ladrillo refractario, dificultando el paso de oxígeno hacia el interior de la pared [3]. Adicionalmente, se ha registrado que la escoria solidificada se degrada en contacto con la humedad ambiente, lo que conlleva a la pérdida de su integridad [4], resultando perjudicial para su rol protector.En este trabajo se evalúa el grado de protección de la escoria solidificada sobre la resistencia a la oxidación de ladrillos MgO-C de diferente composición; además, se incluye el efecto de su degradación ambiental sobre su rol protector. Con este objetivo se diseño una metodología ad-hoc. Los ensayos de corrosión gaseosa fueron realizados a 1000 °C (1 h) sobre probetas cilíndricas de 26,6 mm de diámetro y 25 mm de alto obtenidas por corte de los ladrillos; durante el tratamiento térmico se expone al aire únicamente una de las caras planas al ambiente de manera unidireccional. Sobre esta cara plana fue colocada la escoria mediante combinación de procesos mecánicos y térmicos (colocación por prensado/apisonado y tratamiento térmico de 1400 °C en lecho de grafito). Los indicadores de oxidación utilizados fueron la variación de peso de forma continua y la profundidad descarburada total.Las variaciones en la composición refractaria fueron realizadas tomando un material de referencia, denominado “SB8-0”: formulado con 8 % m/m de grafito, es ligado con combinación de CarboRes® y resina fenólica y no contiene antioxidantes. Las alteraciones químicas fueron: la incorporación de aluminio como antioxidante (SB8-A), el aumento a 12 % m/m en el contenido de grafito (SB12-0) o el uso exclusivo de resina fenólica como ligante orgánico (R8-0). El efecto que produce la degradación de la escoria, debido a su interacción con la humedad ambiental, en la capacidad protectora fue evaluado mediante el estacionado a 14 y 60 días del conjunto escoria-refractario posterior al tratamiento térmico de 1400 °C.Los resultados encontrados (Figura 1) indican que la presencia de una capa de escoria sobre la cara expuesta al aire a 1000 °C contribuyó a mejorar la resistencia del material a la oxidación en todos los casos, en comparación con los materiales sin ningún tipo de protección. Las variaciones químicas presentaron diferentes respuestas al grado de protección de la escoria, asociados a reacciones químicas entre los materiales y las propiedades texturales del refractario. La degradación de la escoria a lo largo de dos meses redujo su efecto protector en todas las muestras refractarias, siendo la pérdida de efectividad más acelerada en las primeras dos semanas. Esta disminución en el grado de protección no arrojó resultados negativos en comparación con la muestra sin ningún tipo de protección, sin alcanzar los mismos valores al cabo de los 2 meses de estudio.