eletrofundidos saint gobain

8/16/2019 Eletrofundidos Saint Gobain

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Refratários Eletrofundidos eRefratários não Conformados

Escola do VidroMódulo Refratários

Marcelo GuerraSão Paulo, 05 e 06 de Agosto de 2014


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A ELETROFUSÃO

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

MOLDES

FUSÃO

ACABAMENTO

PRÉ-MONTAGEM

RECOZIMENTO


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MOLDE

FUSÃO

ACABAMENTOPRÉ-MONTAGEM

RECOZIMENTO

Grafite

Areia de fundiçãoCobre

Compósito

Forno elétrico

Recozimento Natural

Forno de Recozimento

Ferramentas DiamantadasSalão de pré-montagem


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A Eletrofusão: Ciclo de Produção


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A Eletrofusão: Moldes

• Moldes « descartáveis » : Areia silicosa + Resinas

orgânicas ou minerais => T < 1900/1950°C (AZS)

• Moldes « reutilisáveis » : Blocos de grafite

=> T > 2000°C (Aluminosos, Alto Zirconia)

• Moldes metálicos : Cobre com resfriamento forçado

=> Produçao automática (Cruciformes)


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A Eletrofusão: Fusão

• Cuba metálica resfriada a

água

• Forno elétrico, 3 eletrodosde grafite

• Energia de fusão : 1000 à

3000 kWh/ton


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A Eletrofusão : Interior do Forno


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A Eletrofusão : Fundição


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A Eltrofusão : Recozimento

• Dissipação de tensões rediduais

• Evitar trincas

• Recozimento « natural » : através de

um agente isolante envolvendo os

blocos

• Recozimento em forno tipo arche :

• Dalles e Cruciformes


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A Eletrofusão: Usinagem

• Corte, furação e usinagem

•100% das ferramentas sãodiamantadas


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A Eletrofusão: Pré-montagem


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Propriedades Gerais dos Eletrofondidos

- Densidade

- Cavidade de fusão

- Oxidação

- Testes de caracterização


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Densidade: Relevância

- A penetração de agentes agressivos no material élimitada.

Elevada resistência à corrosão

( DOBRO, se comparada a um produto

sinterizado de composiçao equivalente)


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Densidade

- Distribuição dos cristais- Presença de fase vítrea intercristalina (AZS)

AZS Eletrofundido

(porosidade 1 à 2%)

- Baixa Porosidade (1 à 2% contra 10 a 20% dosrefratários sinterizados)

AZS Sinterizado(porosidade 12%)

- Porosidade Fechada


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Cavidade de Fusão

- A retração da matéria duranteo processo de solidificaçãogera cavidades usualmente

chamadas cavidade de fusão

- Os blocos são fundidos com um reservatório delíquido (massalote) que compensa parcialmente outotalemente tal retração

- O volume relativo (até 2x o volume do bloco acabado)e a forma do massalote definem o tipo depreenchimento (remplissage ) » do bloco acabado.


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Cavidade de Fusão

PRODUTO = MATERIAL + PREENCHIMENTO

ER 1681 + « Remplissage Normal » =

ER 1681 RN

por exemplo :


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TIPOS DE PREENCHIMENTO

RN

RO RR RT


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Cavidade de Fusão

« Remplissage Normal » (RN)


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19

ER 1681 RN

ER 1681 RO


Cavidadede Fusão


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20

ER 1681 RO « post-morten »


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21

ER 1685 RR ER 1711 RR


ER 1711 RT


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Cavidade de Fusão : Massalote

massalote


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100012001400160018002000

1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990

SRRN

RN

AZS32

RO

AZS32

RO

AZS

32RR

AZS

41 RR

AZS

41RT

AZS41

EVOLUÇÃO DOS FORMATOS DE BLOCO DE CUBA


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Oxidação

- A utilização dos eletrodos de grafite a temperaturaselevadas é um fator potencial de redução do líquido

- 2 métodos podem ser utilizados a fim de evitar tal

reaçãoFusão à arco-voltaico

Insuflagem de Oxigenio no banho


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Oxidação : Conseqüencias

Bolhas- o desequilíbrio de REDOX por meio do contatovidro/refratário se traduz na formação de bolhas

- este desequilibrio é proporcional ao grau de redução dorefratário

Produto OxidadoProduto Reduzido


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Oxidação : Conseqüencias

Exudação- o grau de oxidação é uma das variáveis que interferemno grau de exudação de um produto

Produto OxidadoProduto Reduzido


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Exudação

AZS 32%

ZrO2

- Fenômeno de « bombeamento » da fase vítreapara a superfície, impulsionado por diversosparâmetros principalmente a temperatura.


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Exudação : Conseqüencias

- Fragilizaçao relativa do material

- Pontencial contaminação do vidro (defeitos)

AZS 36%ZrO2

AZS 32%ZrO2

Interessante limitar este fenômeno


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T t L b t i i E d ã


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Testes Laboratoriais: Exudação(Teste « Louisville »)

- 1500°C / 16 h

- Medida do volume antes e depois do teste :

Exudação = % de aumento de volume

Testes Laboratoriais : Exudação


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Testes Laboratoriais : Exudação(Teste « Barreau »)

Dois ciclos de 4 horas a 1500°C

1500°C/ 4 h

100°C/h100°C/h100°C/h

1500°C/ 4 h

1amedida 2a

medida

Temperatura

Tempo

Testes Laboratoriais : Exudação


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Produto oxidado

Produto reduzido

TesteLouisville Exudação : < 2%

Exudação : 4 à 8 %

AZSOxidado

AZSreduzido

Testes Laboratoriais : Exudação(Teste « Louisville »)

AZSOxidado

Testes Laboratoriais: Exudação


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Testes Laboratoriais: ExudaçãoER1681 SLX 4P0 SLX 8P0 SLX 29-D2 SLX 33-G2

1.1% 0% 0.2% 0% 0%

T e s t e

«

L o u i s v i l l e »

T e s

t e

«

B a r r

e a u

»

2.32% 0% 0% 0% 0%

4.35% 0% 0% 0% 0%

1st cycle

2nd cycle

Testes Laboratoriais : Propensão a Pedras


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Testes Laboratoriais : Propensão a Pedras(« T-Test »)

- Temperaturas (1250°C-1600°C) e duração (6h-6dias) variando em função do vidro e dos materiaisem teste

Gota

- Determinação de um índice (0 à 5) por comparaçãoa uma tabela de referência

Testes Laboratoriais : Propensão a pedras


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35

Avalia a tendênciados refratáriosa liberar pedras

Testes Laboratoriais : Propensão a pedras(« T-Test »)



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36

Avalia a tendênciados vidros a digeriras pedras




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THTZ95% ZrO2

Vidro

refratário

AZS41 %

Vidro

refratário

estudo da interface vidro/refratário


Testes Laboratoriais: Corrosão (« MGR »)


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Testes Laboratoriais: Corrosão (« MGR »)

- Temperaturas (1250°C-1600°C), duração (3h-6 dias) evelocidade (6 à 12 t/min) variando em função do vidro e

dos materiais em teste- Medida do volume corroído e determinação do índice

comparando a um material de referência (ER 1681)

Testes Laboratoriais: Corrosão (« PFT »)


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Testes Laboratoriais: Corrosão (« PFT »)

- Temperaturas (1450°C-1600°C) e duração (2-15 dias)variando em função do vidro e dos materiais em teste

- Medida da corrosão e determinação de um índice

comparativo a um material de referência (ER 1681)

R f tá i El t f did AZS


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Refratários Eletrofundidos em AZS

- Constituídos principalmente por Alumina (Al2O3),Zircônia (ZrO2) e Silica (SiO2)

- São classificados segundo seu teor de Zirconia (ZrO2)que normalmente caracteriza seu poder de resistênciaa corrosão pelo vidro

- 3 famílias principais :

32% ZrO2

36% ZrO2

40% ZrO2



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Diagrama de fases « Ternário » ZrO2-Al2O3-SiO2

Produto AZS típico


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Produto AZS típico

Fase vítrea

Fase cristalina


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AZS 32% d Z O


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AZS com 32% de ZrO2LR*50

ANÁLISE CRISTALOGRÁFICA

Zircônia monoclinica 32 %

Fase vítrea 21 %

Córindon 47 %

COMPOSIÇÃO QUÍMICA

ZrO2

= 32.5 %

SiO2 = 15.0 %

Al2O3 = 50.9 %

Na2O = 1.3 %

Outros = 0.3 %

DENSIDADE ABSOLUTA

d = 3.84

Micrografia

Aplicação de refratários em AZS com 32% de ZrO


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Parede traseira de um forno regenerativo

Aplicação de refratários em AZS com 32% de ZrO2

A li ã d f tá i AZS 32% d Z O


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Aboboda em AZS


ou maior resistência a exudação



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Distribuidor de um forno de vasilhames


Aplicações de refratários em AZS com 32% de ZrO2


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Porticos Laterais de um Float

Aplicações de refratários em AZS com 32% de ZrO2

AZS 36% d Z O


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AZS com 36% de ZrO2LR*50

Zircônia monoclínica 35.5 %

Fase vítrea 21 %

Córindum 43.5 %

ZrO2 = 36.0 %

SiO2 = 14.0 %

Al2O3 = 48.4 %

Na2O = 1.3 %

Outros = 0.3 %

d = 3.75ANÁLISE CRISTALOGRÁFICA


DENSIDADE ABSOLUTA

Micrografia

Aplicação de refratários em AZS com 36% de ZrO


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50

Blocos da Cuba de Fusão de um forno Regenerativo


AZS com 40% de ZrO


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AZS com 40% de ZrO2

Zircônia monoclínica 41 %

Fase vítrea 17 %

Córindon 42 %

ZrO2 = 41.0 %

SiO2 = 12.0 %

Al2O3 = 45.7 %

Na2O = 1.0 %

Outros = 0.3 %

d = 4.09

LR*50Micrografia



DENSIDADE ABSOLUTA

Aplicação de refratários em AZS com 40% ZrO2


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Garganta de um forno de vasilhames

p ç 2

Refratários Eletrofundidos em AZS :Resistência a corrosão


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Resistência a corrosão

- A 1550°C em vidro sodocálcico, diferença de 30%entre o AZS com 32% ZrO2 e o AZS com 40%

Refratários Eletrofundidos em AZS :Dilatação linear


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Dilatação linear

- Transformação cristalográfica da Zircônia(monoclínica => cúbica) ~ 1100°C

Não épossívelexibir estaimagemno momento.

36% ZrO232% ZrO2

36% ZrO2

40% ZrO2

Nova Geração de Produtos em AZS


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Nova Geração de Produtos em AZS

Refratário com resistência a exudação


Fase vítrea 21 %

Córindum 64 %

ZrO2 = 17.0 %SiO2 = 13.0 %

Al2O3 = 66.0 %

Na2O = 1.7 %

Outros = 0.3 %

d = 3.73




DENSIDADE ABSOLUTA

Micrografia


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AZS 32% de ZrO2


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57

AZS 32% de ZrO2Não épossívelexibir estaimagemno momento.

Não épossívelexibir estaimagemno momento. Não épossívelexibir estaimagemno momento.


condensação+ exudação

Nova geração de AZS com resistência a exudação


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condensação

Aplicação de refratários em AZS comresistência a exudação


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resistência a exudação



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60





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61




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Refratários Eletrofundidos Aluminosos : Cristalografia


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Alfa-Beta Alumina Beta Aluminaβ-Alumine

Não é possível exibir esta imagem no momento. Não é possível exibir esta imagem no momento.

Córindum

Alfa-beta Alumina


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LR*50

β-Alumina 53 % 11Al2O3.Na2O

α-Alumina 45 %

Fase vítrea 2 %

Al2O3 = 95.0 %

SiO2 = 0.5 %

Na2O = 4.0 %

Outros = < 0.5%

d = 3.54




DENSIDADE ABSOLUTA

Micrografia


Alfa-beta Alumina


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Aplicação em contato com o vidroem working ends e nas partesterminais (feeders, lips, etc.)

Baixa propensão a bolhas e pedras




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Não épossívelexibir estaimagemno momento.Beta Alumina


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- Inerte a vapores alcalinos

- Sensível a volage de sílica

Aplicação em superestrutura(Arco de queimadores de floats,

abóbodas de fornos oxi-gás, etc.)



Refratários Eletrofundidos em Alta Zircônia


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LR*50



Fase vítrea 6 %


ZrO2 = 94.0 %

SiO2 = 4.5 %

Al2O = 1.25 %

Na2O = 0.3 %

Outras = < 0.3 %

DENSIDADE ABSOLUTA

d = 5.4

Micrografia


94% ZrO2 - Vidros de alta qualidadeNão épossívelexibir estaimagemno momento.

E l T t Vid TV


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- Bolhas

Exemplo : Testes em Vidro TV

- Pedras : Interface retilínea


AZS com 40%ZrO2


94% de ZrO2


Pré-montagem de uma cuba de Fusão em 94% ZrO2


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Refratários para o Regenerador


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FunçãoRealizar trocas térmicas afim de diminuir o consumoenergético do forno

TiposTijolos paralelos

Chaminee Blocks

Cruciformes



Refratários para o Regenerador - Cruciformes


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MgO*Al2O3AZS

Beta Alumina

Resistência aos vapores

alcalinos Resistência ao Carry-over


AZS ou MgO*Al2O3

Resistência a sulfatos

Possibilidade de Limpezatérmica




Não épossívelexibir estaimagemno momento.Não épossívelexibir estaimagemno momento.

Alumina

Estudo de rendimento térmico


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REFRAT RIOS N O CONFORMADOS


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(MONOLÍTICOS)



TIPOS DE LIGANTE


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Concretos


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Composto de grãos eletrofundidos, juntamentecom ligantes químicos. Durante o pré-aquecimento do forno, o material é seco, em

seguida,com o passar do tempo e aumento datemperatura, sinterizado ou queimado.

Barreira à infiltração do vidro (estanqueidade).

Tipos de aplicação:

Vertido e vibrado;

Auto-Nivelante

Socado;

Projetado


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Por que 2 camadas de concreto?


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Forno End Fired Garrafas – 81 m² – 6 anos 8 meses campanha7 939 T/m² com 70% caco externo



2 x 50 mm Concreto AZS 100 mm Eletrofundido

Penetração de metal abaixo da camadasuperior de concreto

Mais aplicaçõesNão épossívelexibir estaimagemno momento


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Compactação mecânica

TIPOS DE ARGAMASSAS


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Aplicações típicas de argamassasNão épossívelexibir estaimagemno momento.



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Variáveis de Projeto


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CURVA DE DILATAÇÃO:αααα−−−−ββββ-Al2O3 – AZS 32% ZrO2 – AZS 36% ZrO2 –

AZS 40% ZrO2 – 94% ZrO2

CONDUTIVIDADE TÉRMICA A 1000°C


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W/m/°C(1000°C) DensidadeER 1711 4,1 4,09

ER 1685 4,1 3,93

ER 1681 4,1 3,84

JARGAL 4,8 3,54

Magnesia 3 2,9Prodotti Argilosi PAQB 1,5 2,3

ISOREF 0,6 1,1

JM 23 0,12 0,5Cerablanket 607 0,25 0,1


CONDUTIBILIDADE TÉRMICA: SOLA MUITO


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AZS 32% ZrO2 150 mm 1286°C

SiO2 Al2O3 200mm 1169°C

SiO2

Al2O

3 150mm 1049°C

Monolux 63mm 228°CPAQB

ISOREF A150 140 mm 847°CISOREF A150 140 mm 547°C

Cuba AZS 36% ZrO2 e 40% ZrO2

AZS 40% ZrO2


AZS 40% ZrO2 Fluxo térmico

ISOLADA – VIDROS COLORIDOS E ESCUROS

1300°C

63°C

843 Kcal/h/m2

Concreto em AZS 75 mm 1255°C


CONDUTIBILIDADE TÉRMICA: SOLA POUCOISOLADA – VIDROS CLAROS


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85

AZS 32% ZrO2 150 mm 1263°C

SiO2*Al2O3 200mm 954°C

SiO2*Al2O3 150mm 621°C

ISOREF C140 80 mm 309°C

Palizzata 1681RN

AZS 40% ZrO2


AZS 40% ZrO2

2157 Kcal/h/m2

Fluxo térmico1300°C

144°C

Concreto AZS 75 mm 1182°C

CONDUTIBILIDADE TÉRMICA: CUBA


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86

1 3 0 0 ° C

8 8 4 ° C

Concreto AZS

AZS36% ZrO2

SiO2*Al2O3

ISOREF A 150

AZS 32% ZrO2 S i l i c a t o d e

c á l c i o

I s o l A

r g i l o s o

1 1 7 2 ° C

1 1 9 4 ° C

4 4 8 ° C

1 6 3 ° C

1 2 4 6 ° C

1840 Kcal/h/m2

CONDUTIBILIDADE TÉRMICA: ABÓBADA


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Sílica 450mm

Isolante de sílica - Porodina 76mm

Isolante de silicoso 2 76mm

Isolante silicoso 1 76mm

TP2V concreto isolante 30mm

1250 Kcal/h/m2

1620°C

1304°C1191°C

901°C

372°C130°C


REFRATÁRIO ELETROFUNDIDO – DESGASTE DA CUBANão épossívelexibir estaimagemno momento.


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AZS 32% ZrO2 RT

AZS 32% ZrO2 RT

AZS 32% ZrO2 RN

AZS 36% e 40%ZrO2 RR

Concreto AZS

AZS Sinterizado




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EVOLUÇÃO DA CORROSÃO EM FUNÇÃO


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DA TEMPERATURA


ELETROFUNDIDOS – APLICAÇÃO:Não épossívelexibir estaimagemno momento.


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AZS 32% ZrO2 RN

AZS 40% ZrO2 RT

AZS 40% ZrO2 RT –Cr2O3 a 94% Sinterizado

αβαβαβαβ-Al2O3AZS Sinterizado

SILIMANITA ouMULITA SUPERIOR

AZS 32% ZrO2 RT

ββββ-Al2O3

AZS ouMgO*Al2O3

AZS 36% ZrO2 RR

Forno FloatNão épossívelexibir estaimagemno momento.

Enforna

TIPOS DE FORNOS


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Zona de fusãoRegeneradores

Zona de afinagem

CanalNão épossívelexibir estaimagemno momento.

Evolução dos fornos vidreiros

• Aumento da extração :


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• Aumento da extração : Utilização de apoios elétricos

Aumento da taxa de fluxantes


• Aumento das exigências de qualidade do vidro



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• Alongamento das campanhas :



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• Alongamento das campanhas :

• Praticamente dobrou de 1980

até os dias atuais

• Modificação nas condições de operação (combustão)



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• Modificação nas condições de operação (combustão)

devido a restrições ambientais

Evolução dos fornos = Evolução da gama derefratários

Um refratário adaptado a cada tipo desolicitação



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Obrigado pelasua atenção!!



Créditos para:

Thierry ColozziEngenheiro de Aplicação de ProdutoSaint-Gobain SEFPRO

Bruno EscaravageDiretor de MarketingSaint-Gobain SEFPRO

Alfredo BurkartGerente de ProjetosSaint-Gobain Vidros

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