Complex Phase Equilibria in Refractories Design and Use

Lee, William; Argent, B.B.; Zhang, Shaowei

doi:10.1111/j.1151-2916.2002.tb00555.x

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“…[10,11] avaliou as condições de formação da chamada camada densa de MgO [12] através da reação do MgO com o C, transporte de vapor e reoxidação assim como interações entre escória, metal e refratários, usando um software proprietário do IRSID. Lee [5,9] realizou cálculos empregando uma massa inicial do refratário "novo" e adições de gás (rico em oxigênio) e de escória, para avaliar as mudanças estruturais que ocorrem tanto durante o aquecimento da panela como na interação do refratário com a escória. Avaliaram, também, a formação da camada densa [13].…”

Section: Calculos Termodinamicos Aplicados a Refratários Mgo-cunclassified

“…De qualquer forma, estes resultados indicam a direção para onde o sistema tende a se deslocar e, como a força motriz dos processos de desgaste é, normalmente, a diferença de potencial químico, dá, também, indicação indireta da facilidade de dissolução do refratário na escória [8]. Assim, para completo entendimento dos mecanismos de reação e desgaste, são simultaneamente necessárias as análises termodinâmicas e microestruturais dos materiais [9]. …”

Section: Introductionunclassified

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Um Enfoque Termodinâmico Para O Estudo Do Comportamento De Refratários Mgo-C Na Linha De Escória De Panelas Para Aço Líquido

Freire¹,

Trujillo²,

Silva³

et al. 2017

Anais Do Seminário De Aciaria, Fundição E Metalurgia De Não-Ferrosos

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ResumoRefratários MgO-C encontram-se entre os mais adequados para o uso na linha de escória de panelas para aço líquido. Seu comportamento, nesta aplicação, depende de fatores termodinâmicos e cinéticos. Métodos de cálculo termodinâmico para avaliar o potencial de degradação de refratários MgO-C por escórias e pela atmosfera são revistos brevemente. Tais métodos envolvem, em geral, premissas importantes sobre a quantidade de materiais envolvidos. Para avaliar um método mais simples, foram escolhidos dois tijolos MgO-C e duas escórias típicas do processo da CSN. Estes tijolos e escórias foram caraterizados, neste trabalho. O método apresentado consiste na realização de cálculos de equilíbrio em que a principal variável é a fração de escória em uma mistura hipotética com o refratário. Para a composição do refratário foram empregadas (a) composição média e (b) composição da matriz do tijolo. Os resultados indicam que é possível realizar previsões iniciais quanto à reatividade do refratário e determinada escória de forma simples. Os cálculos, evidentemente, não substituem testes cinéticos e testes em escala industrial, em vista da complexidade dos sistemas em questão. Palavras-chave: Refratários; Escória; MgO-C, Panelas de aço. A THERMODYNAMIC APPROACH TO THE EVALUATION OF THE BEHAVIOR OF MGO-C REFRACTORIES IN THE SLAG LINE OF STEEL LADLES AbstractMgO-C refractories are some of the most adequate for the use in the slag line of steel ladles. The behavior of these refractories in this application depend both on thermodynamic and kinetic aspects. The most common thermodynamic calculation approaches used to study this interaction are briefly reviewed. These methods depend, in general, on important assumptions about the amount of materials interacting. In order to evaluate a simpler method, two MgO-C bricks and two slags typical of CSN process were used. These bricks and slags were characterized in the present work. The thermodynamic method in question involves equilibrium calculations in which the main variable is the fraction of slag in a hypothetical mixture with the refractory. For the refractory composition, two different values were considered: the average composition and the matrix composition. The results indicate that it is possible to make preliminary predictions concerning the refractory reactivity when exposed to a given slag. These calculations, evidently, will not substitute kinetic and industrial tests, in view of the complexity of the systems in question.

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Section: Calculos Termodinamicos Aplicados a Refratários Mgo-cunclassified

Section: Introductionunclassified

Um Enfoque Termodinâmico Para O Estudo Do Comportamento De Refratários Mgo-C Na Linha De Escória De Panelas Para Aço Líquido

Freire¹,

Trujillo²,

Silva³

et al. 2017

Anais Do Seminário De Aciaria, Fundição E Metalurgia De Não-Ferrosos

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“…Así pues, en la actualidad, los diagramas de equilibrio son válidos no sólo para indicar la tendencia termodinámica de equilibrio durante la cocción del material refractario, sino también para predecir el estado final de equilibrio y, con una buena comprensión de las relaciones de equilibrio, también es posible conocer el camino a través del cual el sistema evoluciona hacia el estado final durante su aplicación [11,12,13,14,15,16,17]. Siendo especialmente útil este último punto en aquellos diseños, menos tradicionales, en los que se emplea la adición de materias primas que reaccionan de una manera controlada, durante el uso del material, para dar un determinado efecto favorable en las condiciones de trabajo a alta temperatura [18,19,20,21].…”

Section: Introductionunclassified

“…En consecuencia, los diagramas de equilibrio son una potente herramienta para el diseño de nuevos materiales refractarios, así como para una mejor comprensión de su comportamiento en servicio en condiciones de alta temperatura y frente a agentes corrosivos [11][12][13][14][15][16][17]22].…”

Section: Introductionunclassified

Los diagramas de equilibrio de fases como una herramienta para el diseño y comprensión del comportamiento en servicio de los materiales refractarios

Aza¹,

Pena²,

Caballero³

et al. 2011

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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La aplicación de los diagramas de equilibrio de fases para diseñar materiales refractarios y también para comprender su comportamiento en servicio, ha sido, a lo largo del tiempo, un tema de controversia en el campo de la cerámica y de los refractarios. Sin embargo, en la tecnología refractaria moderna es posible obtener mezclas homogéneas a través de rutas sofisticadas de procesamiento. Como resultado, las velocidades de reacción son generalmente lo suficientemente altas para alcanzar el equilibrio o cuasi-equilibrio durante la cocción convencional del material así como en su comportamiento en servicio. Por lo tanto, hoy en día, los diagramas de equilibrio son válidos no sólo para determinar la tendencia termodinámica de equilibrio durante la cocción del material refractario, sino también para predecir el estado final de equilibrio y, con una buena comprensión de las relaciones de equilibrio, también es posible conocer el camino a través del cual el sistema refractario evoluciona hacia el estado final durante su aplicación. En consecuencia, los diagramas de equilibrio son una potente herramienta para el diseño de nuevos materiales refractarios, así como para una mejor comprensión de su comportamiento en servicio en condiciones de alta temperatura y agentes corrosivos. En el presente trabajo se pretende mostrar, a través de algunos ejemplos pertinentes, cómo el proceso de fabricación de algunos materiales refractarios tradicionales puede ser explicado y también cómo es posible mejorar y / o diseñar nuevos materiales refractarios mediante el uso de los diagramas de equilibrio de fases apropiados. El presente trabajo recopila y revisa la última conferencia plenaria impartida por el Profesor Salvador De Aza sobre el tema. The phase equilibrium diagrams as a tool for the design and use of refractoriesRefractories are complex materials used at high temperature, in severely corrosive atmospheres and in contact with aggressive liquids. The high temperatures imply that such systems tend to equilibrium and this is frequently attained during service; at least local equilibrium is achieved. This allows the basic principles of phase diagrams to be used in this technology. Traditionally, refractories have been designed to be close to equilibrium so that in-service changes were restricted. Currently, additions of raw materials are often made that will react in use, in a controlled manner, to give favorable effects under the service conditions. Equilibrium diagrams are valid not only for determining the thermodynamic tendency but also for predicting the final equilibrium state and to know the way through which the material moves into the final state. In this context equilibrium diagrams become a powerful tool for a better understanding of the behavior of refractrories during service. After a general consideration on the importance of phase equilibrium diagrams in this field, criteria for using equilibrium diagrams, as a tool for improving traditional refractories and/or designing advanced or new refractories, will be given. P...

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“…La inclusión de polvos metálicos como Al en la formulación de materiales de MgO-C es por tanto, una práctica común en la actualidad (3,4,7). Su reacción con los constituyentes del refractario(8) y los de la atmósfera en equilibrio dan lugar a nuevas fases que mejoran las propiedades mecánicas del material (9,10).…”

Section: Introductionunclassified

Determinación experimental y termodinámica de la influencia de la relación Al/C en la microquímica y microestructura de materiales de MgO-C-Al

Serena¹,

Saínz²,

Caballero³

2007

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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En el presente trabajo se ha establecido entre 1100º y 1800ºC la microquímica y microestructura de materiales de MgO-C-Al con elevado contenido en MgO y para diferentes relaciones Al/C, en condiciones fuertemente reductoras. Los resultados experimentales obtenidos se han discutido en función de la estabilidad termodinámica de las diferentes fases del sistema MgO-C-Al, determinadas teóricamente a distintas temperaturas y presiones parciales de Mg(g), Al(g) y CO (g). La combinación de ambos estudios, ha permitido realizar una descripción completa del proceso de reacción que tiene lugar en las composiciones estudiadas. Palabras clave: Magnesia, grafito, aluminio, estabilidad termodinámica, relación Al/C.Experimental and thermodynamic analysis of the Al/C ratio on the microchemistry and microstructure of MgO-C-Al materials.The microchemistry and microstructure of MgO-C-Al materials with high magnesia content and different Al/C ratio have been established between 1100º and 1800ºC, under strong reducing condition. The experimental results have been discussed as a function of thermodynamic stability of different phases of the MgO-C-Al system, theoretically determined at different temperatures and partial pressures of Mg(g), Al(g) and CO(g). Both studies have allowed established a complete description of the reaction process in all compositions studied. Keywords: Magnesium oxide, graphite, aluminium, thermodynamics stability, Al/C ratio INTRODUCCIóNEl desarrollo de materiales compuestos oxido/no óxido intenta conjugar las excelentes propiedades físico-químicas a alta temperatura de los óxidos con la mejora de las propiedades termomecánicas, resistencia a la corrosión y conductividad térmica que confieren los no óxidos.Los refractarios de MgO-grafito presentan, por tanto, la elevada refractariedad del MgO con la mejora de las propiedades termomecánicas y el aumento de la resistencia a la corrosión química que aporta el grafito. Sin embargo su empleo está limitado en gran medida por la oxidación del grafito que reduce drásticamente la vida útil del material.(1,2).Con el fin de evitar la oxidación del grafito es usual la incorporación de aditivos de carácter antioxidante al material para fijar el oxigeno, por formación del oxido correspondiente, disminuyendo así la presión parcial de oxígeno, potenciando al mismo tiempo la reducción paralela del monóxido de carbono y la precipitación de carbono. Uno de los primeros elementos empleados para esta función y el de uso más extendido en la actualidad es el aluminio (3,4) aunque también se emplean el Si y el Mg(5), aleaciones de Mg-Al, carburos varios (B 4 C, SiC)(2) y carburos de aluminio tipo Al 8 B 4 C 7 (6).La inclusión de polvos metálicos como Al en la formulación de materiales de MgO-C es por tanto, una práctica común en la actualidad (3,4,7). Su reacción con los constituyentes del refractario(8) y los de la atmósfera en equilibrio dan lugar a nuevas fases que mejoran las propiedades mecánicas del material (9,10). Por otro lado, el proceso de reacción del Al ayuda a reducir...

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Complex Phase Equilibria in Refractories Design and Use

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Um Enfoque Termodinâmico Para O Estudo Do Comportamento De Refratários Mgo-C Na Linha De Escória De Panelas Para Aço Líquido

Um Enfoque Termodinâmico Para O Estudo Do Comportamento De Refratários Mgo-C Na Linha De Escória De Panelas Para Aço Líquido

Los diagramas de equilibrio de fases como una herramienta para el diseño y comprensión del comportamiento en servicio de los materiales refractarios

Determinación experimental y termodinámica de la influencia de la relación Al/C en la microquímica y microestructura de materiales de MgO-C-Al

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