Ulisses Prado – ABCeram/Lining/IBAR

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RETROSPECTIVA: REFRATÁRIOS PARA FORNOS DE
CIMENTO
Ulisses Soares do Prado
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INÍCIO DA HISTÓRIA DO REFRATÁRIO
METALURGIA
• Egito antigo: Malachita+carvão = Cobre
– Meio de fusão: argila +areia (restos de rocha)
• India/Africa: redução do minério de ferro com carvão
• Idade Média: fornos catalões – insuflaldores de ar: tração animal
ou correntes d’água
• Sec XV: primeiros Altos Fornos (Reno): 50tpa – h=5m
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BREVE HISTÓRIA DO REFRATÁRIO
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Primódios:
– Argila +areia (rochas)
– Rochas (micaxistos / arenitos)
Sec XVII
– Primeiros “refratários”: Inglaterra/França/Germania
Grande Virada: Era do aço
– (1856-Henry Bessemer): tijolos de sílica queimados
– 1864: Siemens Martin
– 1883: Conversor Thomas: escórias básicas
Refratários de dolomita e magnesita ligados com piche
– Problemas com hidratação
– Austria: Magnesita com Fe2CO3 – aumentava a resistência a
hidratação
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1891: Eduard Acheson: produção do Corundum em fornos elétricos a arco
1895: obtenção do SiC para abrasivos
Início do século XX- Rússia: uso da cromita
1923: Harbison Walker – tijolos chapeados
Segunda Grande Guerra: Invasão da Austria para posse das jazidas de
Magnesita (1937)
Blocos Fundidos: Corning Glass/Corhart
Lafarge: cimento aluminoso em alternativa ao cimento portland para
ataque alcalino (Fondu Lafarge): uso nas casamatas devido a pega rápida
• 1957: 1a abódoda básica nos Siemens Martin
• Início da produção do aço pelos conversores LD
– Altas temperaturas/escórias básicas
– Evolução dos refratários básicos
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HISTÓRIA DO REFRATÁRIO NO BRASIL
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Sec XVI: Afonso Sardinha – Engenho do Ferro – Sorocaba SP
1818: Varnhagem Alto forno (revestido com blocos de Arenito)
Francisco Monlevade: Caeté –MG
1888: Comendador Antônio Rodovalho – Alumínio - SP
1892: Miguel Bournier – MG
1897: Cimento Santo Antônio
1919: Cia Siderurgica Mineira – Sabará-MG
1924: Cia Brasileira de Cimento Portland – Perus - SP
1946:CSN
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Refratários no Brasil : Cronologia
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1893: Cia Cerâmica Nacional Caeté – MG
1923: CSC – aluminosos e sílico-aluminosos
1939: descoberta das jazidas de Magnesita –BA
1940: Início da Magnesita SA – MG
1942: início da IBAR Ltda
1941: Fabricação de tijolos de sílica CSC – SP
1948: início da fabricação de sinter - BA
1953:fabricação de óxido de alumínio – EMAS-SP
1954: utilizaçao das argilas aluminosas de Poços- TOGNI
1958: fabricação de SiC – EMAS- SP
1959/1961: refratários de Magnesita queimados e ligados a piche – MSA
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•1962: refratários de magnésia-cromita –MSA
•1969: Cimento aluminoso – Elfusa – MG
•1979: CBTC – IBAR (FC)
•1982: Carbeto de Sílicio ligado a Nitreto – Carborundum – SP
•1982: Refratário de Magnésia Espinela – MSA
•1984: Refratários de alumina carbono de liga fenólica – Rbrasil
•1985: Refratários de Magnésia – Espinela (FC)
•1987: Refratários de Magnésia – Carbono de liga fenólica – MSA
•2000: Refratários contendo SiC em FC
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FABRICAÇÃO DE CIMENTO
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Materiais cimentíceos a 4500 anos obtidos a partir de rochas de
origem vulcânica que endureciam quanto misturadas com água
Exemplos clássicos: Panteão e Coliseu de Roma
1756: Jonh Smeaton (Inglaterra): calcinação de calcários e argila
originado produtos que adquiriam resistência quando misturados com
água
1818: Vicat (França)
1856: Joseph Aspadin (Inglaterra) patentou a mistura calcinada de
calcáreo e argila, a qual chamou chamou de Cimento Portland
A produção do cimento nessa época era feita em fornos verticais
1885: Frederick Ransome patenteou o processo em Fornos Rotativos
1895: Fornos rotativos comerciais (EUA): Atlas Cement Co
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1966
1953
1980
1990
EVOLUÇÃO DOS FORNOS DE
CIMENTO
1890
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EVOLUÇÃO DOS REFRATÁRIOS
TORRE DE CICLONES
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Formados ou concretos?
Materiais sílico aluminosos atendem o grande maioria dos casos
Grande avanço com os CBTC
Locais mais críticos
– Variáveis importantes
• operação
• co-processamento
• Procedimento de limpeza
– Materiais usados
• Calcinados (aluminosos / SiC)
• Caixa de fumaça/Rampa/Ciclones baixos
– Materiais com SiC
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Resfriador/Cabeçote
• Cabeçote
– Materiais aluminosos (prémoldado ou monolítico?)
• Resfriador
– Satélites
• Aluminosos
• Curva (Cachimbo): CBTC alta alumina
– Grelhas
• Locais críticos: Ferradura/P.Pombo/rodapé 1a Câmara
– CBTC alta resistência à Abrasão
– Utilização de SiC, fibras inox,
• Ancoragem: metálica ou cerâmica
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Resfriador/Cabeçote
• Cabeçote
– Materiais aluminosos (prémoldado ou monolítico?)
• Resfriador
– Satélites
• Aluminosos
• Curva (Cachimbo): CBTC alta alumina
– Grelhas
• Locais críticos: Ferradura/P.Pombo/rodapé 1a Câmara
– CBTC alta resistência à Abrasão
– Utilização de SiC, fibras inox,
• Ancoragem: metálica ou cerâmica
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Forno Rotativo
• Cone de entrada
– Concreto aluminoso ou sílico aluminoso
– Pré-moldado
• Nose Ring
– Concretos UBTC –resistentes à abrasão
• Uso de fibras inox, SiC, grãos especiais
– Pré-moldados
– Compósitos
• Quadros de saída
– Concretos UBTC
– Pré-moldados
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Forno Rotativo – Evolução dos materais básicos
Magnésia – Cromita
Magnésia – Espinela
Dolomita
Magnésia – Hercynita
Magnésia – Zircônia
Magnésia - Galaxita
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βC2S
500oC
γC2S (expansão de 12% volume)
500oC
• Estabilização da colagem
βC2S
• Desafios
– Maior estabilização da colagem
– Maior flexibilidade estrutural
– Inércia ao ataque químico
Cr
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Tijolos Aluminosos / Sílico-aluminosos e outros
• Prática
– Região de Calcinação: Sílico-aluminosos
– Região de transição: Aluminosos
• Contendo SiC?
– Região de Resfriamento: Aluminosos / Alta Alumina
• Desafios
– Menos susceptíveis ao ataque alcalino
– Tijolos expansíveis
– Tijolos mais flexiveis
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Formatos
ISO (11,8)
ASTM (7,4)
VDZ (8,5)
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