Corrosión de refractarios MgO-C de uso siderúrgico

A través del Acceso Abierto se pretende aumentar la visibilidad y el impacto de los resultados de la investigación, asumiendo políticas y respetando protocolos y. Andrea Camerucci, Laura Sandoval y Mariano Talou, quienes, sin estar directamente involucrados en el tema de Tesis, siempre estuvieron dispuestos a colaborar en su desarrollo. Josefina Ballarre, Esteban Aglietti y Pablo Botta, miembros del Comité de Seguimiento, por la orientación recibida durante el desarrollo de la Tesis.

Resumen

Este trabajo de tesis tiene como objetivo realizar un análisis sistemático de la influencia de variables constituyentes consideradas críticas en diferentes situaciones en las que se produce corrosión de refractarios de MgO-C. Esta parte de la tesis se centra en el comportamiento del material refractario y cómo las variables de composición afectan su degradación. Corrosión líquida, en la que se produce el ataque químico de la escoria fundida sobre el material refractario y se busca establecer, mediante un análisis sistemático, el efecto de variables composicionales.

Introducción

Se estudia el ataque de la atmósfera y de la escoria fundida en condiciones similares a las que pueden tener lugar durante el servicio de los ladrillos. Estudiar el efecto de la presencia de escorias solidificadas sobre la resistencia a la oxidación de refractarios de MgO-C, teniendo en cuenta el efecto de su degradación ambiental. En la última sección (capítulo 4 - Observaciones finales), se discuten las posibles contribuciones de los resultados obtenidos a diferentes situaciones en la práctica industrial.

Antecedentes

Ladrillos refractarios MgO-C

Debido a su alto rendimiento de carbono residual, además de su bajo costo y disponibilidad, los aglutinantes orgánicos más utilizados para fabricar ladrillos de MgO-C han sido el alquitrán y las resinas fenólicas (Rand y McEnaney, 1985; Aneziris et al., 2004; Boenigk et al., 2004; Schacht, 2004; Jun y Fenghaixia, 2015). A diferencia del alquitrán, estos aglutinantes dan un menor rendimiento de carbono residual (~ 45% p/p), lo que revela una estructura vítrea, más desordenada y no grafitizable, más rígida y más fácilmente oxidable (Rand y McEnaney, 1985; Aneziris et al. ., 2004; Ewais, 2004; Schacht, 2004). La reducción de la cantidad de sustancias nocivas liberadas va acompañada también de un menor coste de producción respecto a las resinas fenólicas, que mantienen propiedades similares a los alquitranes originales, como la densidad final y la porosidad de los ladrillos refractarios, junto con la cantidad y calidad de residuos. carbono (Buchebner et al., 2001; Aneziris et al., 2004; Ewais, 2004; Schacht, 2004).

Escoria siderúrgica de cuchara

Según la política de cada planta, el enfriamiento puede ser natural o forzado, mediante aspersión con agua (Yildirim y Prezzi, 2011; Santamaría et al., 2018; Gencel et al., 2021). Ya cerca de la temperatura ambiente, la escoria se encuentra en estado sólido, con propiedades mineralógicas, morfológicas y granulométricas que dependerán de cómo se realizó cada una de las etapas anteriormente mencionadas, además de la propia química inicial (Manso et al., 2005). ; .CaO, por lo que este último afecta la integridad del caracol al inicio del almacenamiento al aire libre, mientras que el efecto del MgO se puede observar al cabo de unas semanas (Manso et al., 2005; Tossavainen et al., 2007; Setién et al. col., 2009; Ortega-López et al., 2014).

Corrosión de ladrillos MgO-C

Corrosión gaseosa
Corrosión líquida

La fuerza impulsora de la corrosión es la incompatibilidad termodinámica entre los componentes del sistema de fluidos y el material refractario. Además de la incompatibilidad química, existen otros factores a considerar en la corrosión líquida. Esta propiedad depende principalmente de la compatibilidad molecular de los materiales y la temperatura (Liu et al., 2019; Reynaert y Szczerba, 2020).

Caracterización de los materiales

Ladrillos refractarios MgO-C

Metodología experimental
Resultados y discusión
Conclusiones

Escoria siderúrgica

Conclusiones

Los datos del análisis químico de los materiales proporcionados por el fabricante se reportan en la Tabla 2.1.2, determinados mediante espectrometría de absorción atómica (equipo Perkin Elmer, modelo AA200), a excepción del carbono total, que se determinó mediante la técnica de C. determinado. LECO (equipo LECO IR212). El análisis microestructural de los ladrillos de MgO-C se llevó a cabo mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) junto con espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EED). La permeabilidad de los ladrillos se evaluó mediante dos equipos alternativos, tanto de diseño como de construcción de viviendas.

Teniendo en cuenta estos lineamientos, la Tabla 2.1.5 reporta el porcentaje en volumen de poros abiertos menores a 1 µm de los cuatro refractarios, junto con una estimación del porcentaje que representa este volumen en la porosidad aparente total (πa< 1 m). . Los análisis térmicos (ATG y ATD) se presentan juntos en la Figura 2.1.11; la designación del evento se muestra en el caso de SB8-A y se aplica al resto de los materiales. Corte transversal de muestras de ladrillos de MgO-C tras ensayo de oxidación (1400ºC).

Distribución acumulada del tamaño de poro (< 13 m) de materiales de MgO-C tratados térmicamente a 500 °C en un lecho de grafito. Los resultados del análisis SEM/EED muestran que las impurezas de las partículas de magnesia consisten principalmente en mervinita (C3MS2) y belita (C2S) en magnesia sinterizada y monticelita (CMS) en magnesia fundida. Los valores de las temperaturas críticas de la escoria sobrenadante (Figura 2.2.5) fueron del orden de los determinados para escorias de composición similar (Posch et al.

La escoria de fondo de cuchara (EscFC) presenta una mayor cantidad de impurezas del baño de acero líquido que la de la muestra durante la metalurgia secundaria de cada calor (EscS), así como un aumento en el porcentaje de MgO que se puede atribuir a la degradación. . de ladrillos frontales.

Corrosión de los materiales

Corrosión gaseosa

Equipamiento
Conclusiones

Rol protector de la escoria

Fundamento
Degradación ambiental de la escoria
Equipamiento
Conclusiones

Corrosión líquida

Metodología
Conclusiones

La evaluación de la corrosión de los materiales se realizó a 1000 °C, en diferentes condiciones atmosféricas, sobre muestras cilíndricas. Las curvas de los materiales SB8-0 y SB8-A después del tratamiento a 500 °C fueron similares (al igual que la condición original), de la mano con la similitud en la porosidad abierta (Tabla 3.1.1). Corrosión de materiales - 114 - Los valores de la tabla muestran un mayor número de fases que contienen Al y Ca.

ATD también verificó las reacciones de corrosión de los materiales, como muestra el ejemplo de la figura. Corrosión de los materiales de muestra - 120 - (como también se deduce de las curvas granulométricas de la Figura 3.2.1). Corrosión de materiales - 122 - que ya estaban hidratados desde las primeras horas de estacionamiento de las escorias.

Corrosión de materiales - 123 - Figura 3.2.6 – Equipos para evaluar el papel protector de la escoria en ladrillos de MgO-C. Corrosión de materiales - 136 - Los valores de profundidad de descarburación se muestran en la Figura 3.2.13, al lado de. En el caso del SB12-0, su mayor contenido de grafito podría contribuir negativamente a la adhesión de la escoria.

Corrosión de materiales - 145 - Tabla 3.2.8 – Variación de la masa de escoria durante el tiempo de almacenamiento. Además, se estableció el efecto de las diferentes variables composicionales evaluadas sobre el grado de protección del caracol. La Figura 3.3.3 muestra imágenes obtenidas por SEM del área del material refractario atacado por la escoria líquida.

Consideraciones finales

La Tabla 4.1 reporta la diferencia porcentual en los indicadores de oxidación de gas entre las dos condiciones atmosféricas probadas, Q-Red (3% v/v O2) y Q-Ox (20% v/v O2) para cada material; Se toman como referencia los resultados en Q-Ox. Por otro lado, de la comparación entre Q-Red y Q-Ox (Tabla 4.1, Capítulo 3, sección 3.1), se puede concluir que, si bien en el material SB8-A la disminución en la pérdida total de carbono fue menor cuando el concentración de oxígeno (70 %, comparado con 56 % de SB8-0), el consumo relativo de oxígeno fue mayor (siendo el único material donde el consumo relativo de oxígeno aumenta al disminuir su concentración en el ambiente circundante). Por lo tanto, se espera que el efecto y la mejora producida por la adición de aluminio sean más notorios dentro de la pared refractaria durante el precalentamiento que en la superficie.

Esta situación también favorecerá la conservación del efecto antioxidante hacia el interior del muro durante toda la campaña. Consideraciones finales - 171 - Ya que, cuanto menor sea el área recocida y mayor será la porosidad. Los estudios realizados sobre el papel de la capa de escoria adherida como protección contra la oxidación de los ladrillos de MgO-C por el aire indican una mayor permeabilidad del material que sirve de sustrato, así como una mayor incompatibilidad.

Si bien se determinó la incidencia de la composición de los ladrillos de MgO-C sobre el grado de protección producida por la escoria y su deterioro en el tiempo, las diferencias tienden a disminuir a medida que avanza la degradación de la capa de escoria. La posibilidad de controlar la degradación de las escorias tendría un doble impacto positivo en el medio ambiente. Reducir la velocidad del proceso reduciría la producción de residuos industriales refractarios, aumentando su resistencia a la oxidación y su vida útil, y reduciendo la frecuencia de reposiciones.

Sin embargo, la presencia de Al hace que estos materiales sean más susceptibles a la degradación por el ataque de escoria fundida y a la oxidación cuando está presente una capa de escoria solidificada que ha sido perturbada por la exposición a la atmósfera a temperatura ambiente.

Anexo

Bibliografía

Thermal conductivity of MgO-C refractory ceramics: Effects of pyrolytic fluid and pyrolytic carbon black obtained from waste tire. Effect of sintering process and interfacial bonding mechanism on mechanical properties of MgO–C refractories. Combustion synthesis of B4C/Al2O3/C composite powders and their effects on properties of low carbon MgO-C refractories.

Improved properties of low carbon MgO-C refractories through the addition of multilayer graphene/MgAl2O4 composite powders. Effects of resin and graphite content on density and oxidation behavior of MgO-C refractory bricks. The role of graphite in improving the corrosion resistance of MgO-C bricks against MnO-rich slag.

Effect of carbon content on the oxidation resistance and kinetics of MgO-C refractory with the addition of Al powder. In situ evolution of the hot modulus of elasticity of MgO-C refractories containing Al, Si or Al-Mg antioxidants. Bibliografía - 189 - on the expansive behavior of ladle furnace slag and its low-quality mixture.