TÓPICOS ESPECIAIS EM ENGENHARIA DE MATERIAIS II

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2. COMO SÃO CLASSIFICADOS OS REFRATÁRIOS ESTRUTURAIS. EXPLIQUE CADA UMA DAS CLASSES.

Podem ser classificados quanto ao caráter químico, ao potencial térmico e refratário ou a Composição Químico/Mineralógica.

- Com relação ao caráter químico, o refratário pode ser Ácido, Básico e Anfótero. Os Refratários Ácidos são aqueles capazes de adquirir oxigênios adicionais do meio formando um ânion complexo (exemplos: Sílica, Silico-Aluminosos). Já os Básicos são aqueles capazes de ceder oxigênios ao meio (exemplos: Magnésia, Doloma, Magnésia-Cromo). Os Anfóteros apresentam um comportamento variável, sendo básicos quando o meio é básico e ácido quando o meio é ácido (exemplos: Alumina, Zircônia, Cromita, Espinélio e Carbono).

- Quanto ao Potencial térmico e refratário, existem os seguintes parâmetros para classificação:

- Refratariedade Simples (ponto de amolecimento);

- Característica Térmica, possuindo os densos K > 1,5W/mK e os Isolantes, K

Quanto à Composição Químico/Mineralógica consideram-se as fases presentes e a análise química. Exemplos:

- Um produto de Sílica tem as fases majoritárias Cristobalita e a Tridimita, sendo o teor de SiO2 > 94%;

- Um produto Silicoso tem as fases majoritárias Cristobalita, Tridimita e Mulita; sendo que o teor de SiO2 varia entre 80 e 90%;

- Um produto Silico-Aluminoso tem as fases majoritárias Cristobalita, Coríndon e Mulita; sendo que o teor de Al2O3 varia entre 15 a 45%.

3. QUAL A IMPORTÂNCIA DAS JUNTAS DE EXPANSÃO E COMO SÃO PROJETADAS PARA AS DIFERENTES CLASSES DE REVESTIMENTO REFRATÁRIO?

Segundo Sedagães, os materiais refratários tendem a expandir ou retrair quando submetidos à temperaturas de serviço, não somente devido as comportamento físico normal de todo material mas também, por causas das inversões cristalográficas, reações físico-químicas, sinterização e outros fenômenos que ocorrem durante a operação a altas temperaturas. Qualquer alteração de volume é prejudicial ao refratário, por exemplo, refratários usados em abóbodas não se devem retrair para que não modifique a estrutura do projeto.

Em altas temperaturas a expansão volumétrica dos refratários geram muitas tensões térmicas, onde estas são concentradas, gerando deformação do revestimento, nucleação e propagação de trincas. Com isso, é de suma importância conhecer o comportamento de estabilidade volumétrica dos refratários.

Na prática, é muito difícil conseguir um refratário totalmente estável volumétricamente, o que torna pra empresa uma importância enorme o conhecimento de sua expansão volumétrica e conhecimento de projetos de juntas de expansão, onde está além de garantir que o revestimento fique mais apertado também garante que o ataque químico ocorra preferencialmente nas juntas entre os tijolos. No projeto destas juntas deve-se considerar apenas a expansão térmica horizontal, ou seja o movimento vertical é livre, estes deve-se ser dispostos de modo que as linhas de juntas não fiquem alinhadas, tanto em blocos acima, como blocos atrás do revestimento, uma maior estabilidade é conferida através do empilhamento de tijolos combinados.

4. DESCREVA OS TRÊS TIPOS DE TERMOCLASE (SPALLING) PODEMOS ENCONTRAR NOS REFRATÁRIOS.

Termoclase térmica: Tensões provocadas por gradiente de temperatura brusco temperatura. Fatores térmicos relacionados: variação de temperatura, fonte de calor, taxa de fornecimento e dissipação de calor.

Termoclase estrutural: Tensões resultantes de mudanças metassomáticas.

Termoclase mecânica: Tensões provocadas por pressões externas, como, na ausência de juntas de expansão, restrições externas localizadas. Fatores operacionais relacionados: impacto de carga sólida, erosão por escória/metal líquido, vibração, erosão por pós, etc.

Fatores químicos operacionais: natureza do processo, ataque por escórias e metais líquidos, ataque por gases da operação.

- LISTE OS FATORES DE DESGASTE PREMATURO DOS REFRATÁRIOS E SUA ORDEM DE IMPORTÂNCIA.

Na ordem de importância os fatores de desgaste prematuro nos refratários são devidos as condições de operação, projeto do revestimento, compatibilidade química com o ambiente de serviço, aplicação do refratário, otimização metassomática, seleção apropriada.

- COMO VOCÊ AGIRIA PARA REVESTIR UM EQUIPAMENTO QUE APRESENTASSE DESGASTE DIFERENCIADO EM SUAS DIVERSAS REGIÕES EM FUNÇÃO DE NÍVEL DE TEMPERATURA E ELEMENTOS AGRESSIVOS?

O revestimento deve ser projetado para atender as diferentes solicitações requeridas em cada região, por exemplo, em um revestimento de uma panela de aciaria, deve se levar em conta a região da linha da escória e a região da linha do metal. Após verificar nestas regiões, que a temperatura de operação é inferior a temperatura limite de uso do refratário e que existe compatibilidade química entre o revestimento e meio, deve-se buscar o projeto da estrutura refratária.

Para que a parede refratária tenha boa estabilidade estrutural, deve-se considerar: o tipo de solicitação mecânica, tamanho, formato e assentamento das peças refratárias e previsão de juntas de expansão. Quanto ao tipo de solicitação mecânica, por ajustes no projeto, deve-se sempre preferir compressão à tração ou cisalhamento acentuado.

Quanto ao formato das peças, elas não devem possuir cantos vivos, pois estes são pontos de concentração de tensão e quebram facilmente. Quanto ao tamanho e assentamento, deve-se considerar a termoclase e a corrosão. Para melhor desempenho frente à termoclase a superfície de contato do refratário com a face quente deve ser minimizada, ao passo que para resistir mais a corrosão, a superfície de contato do com a face quente deve ser maximizada, pois reduz o contato com a argamassa nas juntas que são potenciais vias de corrosão. Portanto, devem-se ponderar estes efeitos, priorizando o mais crítico na operação.

Quanto à previsão de juntas de expansão, devem-se considerar somente as juntas de expansão térmica horizontais, pois o movimento vertical normalmente é livre. O projeto da mesma deve considerar o