TÓPICOS ESPECIAIS EM ENGENHARIA DE MATERIAIS II

[pic 1][pic 2]UNIVERSIDADE FEDERAL DO SUL E SUDESTE DO PARÁ[pic 3]

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS E ENGENHARIAS

FACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

CERÂMICAS REFRATÁRIAS

DOSCENTE: ADRIANO ALVES RABELO

DISCENTE: ELTON DOUGLAS HERIGER PEREIRA

MATRICULA: 201340606030

LISTA 01, CERÂMICAS REFRATÁRIAS.

TÓPICOS ESPECIAIS EM ENGENHARIA DE MATERIAIS II

MARABÁ-PA
FEVEREIRO DE 2017

1. DEFINA OS SEGUINTES CONCEITOS:

1. O que é uma cerâmica refratária estrutural.

As cerâmicas refratárias são materiais capazes de suportar elevadas temperaturas. Os refratário de uma maneira são classificados geral como produtos naturais ou manufaturados, não metálicos e inorgânicos, podendo conter adições metálicas e compostos orgânicos. Sob condições específicas podem suportar carga, erosão e ataques químicos sem sofrer deformação ou fundir-se. Cerâmicas refratárias estruturais, como o próprio nome diz, são caracterizadas pela sua utilização em grandes estruturas. Possuem de baixa à media resistência mecânica (entre 5 e 50 Mpa),  são polifásicas, podendo conter fase vítrea, possuem grau de densificação entre 45 e 90%  e microestrutura grosseira com ampla distribuição de tamanho de partículas.

1. Qual a diferença entre refratariedade simples e temperatura limite de uso?

Refratariedade Simples é a máxima temperatura, ou seja, o ponto de amolecimento a partir da qual o refratário perde a sua habilidade funcional. Já a temperatura limite de uso refere-se à temperatura que o refratário mantém a sua habilidade funcional quase que indefinidamente.

1. O que se entende por “Capacidade Funcional”?

Capacidade Funcional em termos gerais é a capacidade do material de manter suas propriedades sem perder sua funcionalidade sob as condições de uso. Nas cerâmicas refratárias, a capacidade funcional esta diretamente ligada à temperatura limite de uso, já que uma vez que esta é ultrapassada o refratário perde suas características principais sofrendo danos e perdendo a funcionalidade.

1. Como se deve proceder para avaliar o custo real de um refratário?

Para tal deve-se considerar o impacto na qualidade do produto do usuário, custo direto (material e produção, por exemplo, o processo Bayer para a produção de Al2O3) e confiabilidade do material, por exemplo, em siderúrgicas um refratário é classificado de acordo com o número de corridas. Assim, em casos como siderúrgicas, a utilização de refratários mais caros e melhores pode garantir uma produção de aço contínua, com poucas paradas para manutenção o que acaba pagando a qualidade do refratário, além de gerar menor contaminação no aço (inclusões). Mas há outros casos em que pode ser economicamente mais viável a utilização de refratários tecnicamente inferiores.

1. Explique as diferenças básicas entre um refratário estrutural e uma cerâmica de alto desempenho.

As cerâmicas avançadas possuem altos graus de densificação onde apresentar 1 a 5% de porosidade, e fase vítrea inferior a 2%, aproximadamente monofásicas, microestrutura fina, e elevada resistência mecânica, aproximadamente σf  > 100 MPa. São de aplicação sofisticada, tais como em câmaras de combustão de foguetes e mísseis, corpos de velas de ignição, revestimento de camisas de pistões de motores a combustão entre outras.

Cerâmica refratária estrutural, são polifásicas, grau de densificação variável, com distribuição mais larga de tamanho de partículas e quantidade de poros podendo variar de 10 a 25% para os refratários densos, e de 40 a 65% para os isolantes. Em ambos, a porcentagem de fase vítrea pode chegar a 20%, possui microestrutura geralmente grosseira de ampla distribuição de tamanhos de partículas e baixa resistência mecânica 5 < σf  < 50 Mpa.

1. Quais são as propriedades esperadas para um refratário ideal?

As propriedades essências esperadas nos refratários é que estes tenham alto ponto de fusão, baixo coeficiente de expansão térmica, resistência mecânica em alta temperatura, matéria prima abundante e barata, resistente à corrosão, sem transformação de fase, estabilidade em atmosfera redutora e oxidante. É esperado de um refratário ideal mantenha sua habilidade funcional em elevadas temperaturas, mesmo sob a ação de cargas, erosão, corrosão química, atmosferas redutoras e calor intenso, isso e mais uma boa relação custo/benefício.

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 < 1,0W/mK. Sendo K a condutividade térmica.

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.