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Propriedades elásticas de concretos refratários a altas temperaturas
Ana Clara Soares de Oliveira, Rafael Vargas Maginador, Rodrigo Bresciani Canto

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


As empresas de transformações de base não seriam viáveis sem os materiais refratários. Dentre estes, concretos refratários são de suma importância por serem usados como revestimentos para processos em ambientes agressivos muitas vezes corrosivos e com altas temperaturas (Braulio, 2008). Devido à sua aplicação, é de extrema importância que as propriedades do material sejam conhecidas na temperatura de uso para o projeto adequado dos equipamentos. Porém, existem desafios experimentais para esta caracterização, maiores quanto mais altas forem as temperaturas. Desta forma, este projeto teve por objetivo principal o estudo de propriedades elásticas de concretos refratários a altas temperaturas (e.g., até 1200°C) por meio da técnica não destrutiva de excitação por impulso. O material estudado é um concreto refratário com matriz de alumina e agregados de mulita-zircônia (Vargas, 2021).  Foi possível analisar as propriedades em função da temperatura, até mesmo durante e após diversos ciclos térmicos, sendo uma forma indireta de acompanhar o desenvolvimento da microestrutura do material. A Técnica de Excitação por Impulso é considerada uma técnica não-destrutiva para a determinação de algumas propriedades dos materiais, consistindo em usar como base a frequência de ressonância e a fricção interna do material, obtida a partir da vibração da amostra após ser excitada pelo impacto de um atuador (Pereira, 2010). Com as vibrações captadas pelo microfone é possível obter o módulo de Young, o módulo de cisalhamento, o coeficiente de Poisson e o atrito interno do material tanto em temperatura ambiente quanto em altas temperaturas (Brebels, 2014). Para a realização de todos os ensaios em altas temperaturas, foram pré-determinados a taxa de aquecimento e resfriamento, a temperatura máxima e o patamar para a estabilização da amostra. O módulo elástico do material foi medido em temperatura ambiente antes e depois de ciclos térmicos, assim como também foi monitorado durante os ciclos, em função da temperatura. Desta forma, temperaturas críticas nas quais ocorrem mudanças nas propriedades, por exemplo por transformações de fase, podem ser identificadas, assim como sua dependência com o tempo. Diante disso, foi possível verificar o comportamento do material levando em consideração as propriedades elásticas em função de seu histórico de ciclos térmicos em elevadas temperaturas e indiretamente o desenvolvimento da microestrutura e seu nível de dano. Estes pontos são fortes indicativos sobre a possibilidade de aplicação destes materiais em situações reais e condições extremas, sendo a metodologia empregada viável para a seleção de materiais neste contexto.

Palavras-chave


Refratários, Módulo ELástico, Excitação por impulso

Referências


M. Braulio, D. Milanez, E. Sako, M. Brito, L. Bittencourt, and V. Pandolfelli, “Engineered refractory castables with controlled expansion for molten steel ladles”, Cerâmica,vol. 54, no. 329, pp. 1–6, 2008.

A. Brebels and B. Bollen, “Non-destructive evaluation of material properties as function of temperature by the impulse excitation technique”, The Journal of Nondestructive Testing, 2014.

A.  Pereira,  M.  Venet,  T.  Tonnesen,  and  J.  Rodrigues, “Development  of  equipment for non-destructive characterization of elastic moduli of ceramic materials”, Cerâmica, vol. 56, no. 338, pp. 118–122, 2010

R. Vargas, X. Pinelli, B. Smaniotto, F. Hild, and R. Canto, "Effect of sintering temperature on fracture energy of Alumina-Mullite-Zirconia castable70at 600°C", Journal of the European Ceramics Society, 2021 (in press)