Título

TAMANHO DE GRÃO DO MgO E SEUS EFEITOS EM CONCRETOS REFRATÁRIOS ALUMINA-MAGNÉSIA1 Um exemplo de complexidade de materiais refratários

MgO GRAIN SIZE EFFECTS IN ALUMINA-MAGNESIA REFRACTORY CASTABLES An example regarding refractories’ complexity

Autoria

Braulio, Mariana de Albuquerque Lima; Milanez, Douglas Henrique; Sako, Eric Yoshimitsu; Bittencourt, Luís Rodolfo Mariani; Pandolfelli, Victor Carlos

DOI

10.5151/2594-5327-0022

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Resumo

Concretos refratários alumina-magnésia são aplicados em panelas de siderurgia em decorrência da elevada resistência à corrosão e refratariedade associadas ao espinélio (MgAl2O4). Estes materiais apresentam um comportamento expansivo devido à espinelização in-situ, reação que é afetada pela fonte de magnésia e seu tamanho de grão. Neste estudo, concretos contendo tamanhos de grão distintos foram produzidos e analisados por meio das técnicas de sinterabilidade assistida, resistência mecânica e avaliação microestrutural. A expansão, as fases resultantes e as propriedades foram afetadas pelo tamanho de grão. O uso de magnésias grosseiras resultou em fases não previstas nos diagramas de equilíbrio, como a forsterita e a monticelita. Devido à obtenção de uma microestrutura completamente distinta, uma grande quantidade de trincas foi gerada, deteriorando as propriedades mecânicas. Sendo assim, a seleção do tamanho de grão é uma ferramenta fundamental no projeto de concretos alumina-magnésia, por afetar seu desempenho durante a aplicação. Como a mudança de apenas um único parâmetro afetou a microestrutura final dos concretos e suas propriedades, este estudo é um exemplo típico da complexidade de sistemas cerâmicos refratários.

 

Alumina-magnesia castables are used in steel ladles due to the high corrosion resistance and refractoriness promoted by the spinel phase (MgAl2O4). These materials present an expansive behavior due to in-situ spinel formation and the reaction is affected by the magnesia source and its grain size. In this study, castables were prepared with different magnesia grain sizes and the samples analyzed by assisted sintering technique, mechanical strength and microstructural evaluation. The expansion, the resulting phases and properties scaled with the magnesia grain size. The use of coarse MgO grains led to phases which were not predicted by equilibrium phase diagrams, such as forsterite and monticellite. Due to a completely different microstructure, a great amount of cracks were generated, worsening the mechanical strength. Therefore, magnesia grain size selection is a key issue for alumina- magnesia castable design, as it would affect the material’s performance during service. As the change of only one single parameter affected the final castable microstructure and properties, this study is a typical example related to the complexity of refractory ceramic systems.

Palavras-chave

Tamanho de grão; MgO; Espinélio; Refratários; Microestrutura.

Grain size; MgO; Spinel; Refractories; Microstructure.