Materiales refractarios: Tipos, Propiedades, características y usos

¿Qué son los materiales refractarios?

Los refractarios son materiales cerámicos que se han diseñado para resistir unas temperaturas muy altas y extremas (sobre los 538°C), que son típicas de varios procesos industriales modernos.

Estos materiales incluso suelen ser más resistentes al calor que los metales y suelen ser utilizados para revestir superficies muy calientes que se aplican en varios procesos industriales.

Otra característica importante aparte de su resistencia térmica y de otros fenómenos generados por la temperatura extrema, los materiales refractarios son bastante resistentes al desgaste y la corrosión química.

Su importancia radica en que se utilizan sobre todo para la fabricación de productos petroquímicos y el refinado de gasolinas.

Componentes de los refractarios ¿De qué están hechos?

Industrialmente los materiales refractarios se producen a partir de materiales naturales y sintéticos, pero que generalmente son no metálicos, o también de las combinaciones de compuestos y minerales, entre ellos la alúmina, las arcillas refractarias, la bauxita, la dolomita, la cromita, el carburo de silicio, la magnesita y la zirconia.

Propiedades y características de los materiales refractarios

1. Los refractarios son capaces de soportar altas temperaturas, choques térmicos y uso rudo.
2. La expansión y contracción de estos materiales es mínima.
3. Son químicamente inactivos a altas temperaturas y son resistentes a la acción fundente de las escorias y a la acción corrosiva de los gases.
4. Los refractarios son buenos aislantes térmicos y tienen baja conductividad eléctrica.

Los materiales refractarios se caracterizan porque son capaces de soportar altas temperaturas en diferentes procesos industriales, además de la resistencia térmica, un refractario debería ser capaz de resistir la acción química del material que se calienta (escoria de metal fundido en el caso de hornos metalúrgicos y los gases generados en el horno) y resistir la carga mecánica.

Tienen una alta estabilidad dimensional y química y no pierden su forma física y composición química.

Los refractarios confinan el calor y evitan la pérdida de calor a la atmósfera de las paredes exteriores de los hornos.

Los refractarios no son compuestos puros y, por lo tanto, no poseen un punto de fusión agudo.

Por lo tanto, se determina la temperatura de reblandecimiento en lugar del punto de fusión.

La capacidad de un material para resistir la acción prolongada de alta temperatura (1580 °C y más) sin ablandamiento apreciable en condiciones de trabajo se conoce como refractariedad expresada en grados °C.

Generalmente se mide por el punto de ablandamiento o fusión del material y se mide determinado por el método del cono piromérico, con la ayuda de conos tetraédricos o pirámides alargadas, hechas del mismo material a probar, con un tamaño de base de 20 mm y una altura de 40 mm.

Se calientan hasta que se ablandan y se doblan para tocar la base.

Estos conos se comparan luego con el cono estándar Segar de refractariedad conocida, mantenido bajo la misma carga térmica.

El valor se conoce como Equivalente de cono piromérico (PCE).

La arcilla de fuego y la arcilla con alto contenido de alúmina se ablandan gradualmente en un rango de temperatura, mientras que otras sílices se ablandan en un rango relativamente estrecho.

Clasificación y tipos de los materiales refractarios

Refractarios en base a su comportamiento químico

Refractarios ácidos

Combinar fácilmente con bases. Su componente principal es la sílice: cuarzo, arena, ganisterio y ladrillos de sílice.

Refractarios básicos

Consisten principalmente en óxidos básicos: magnesita y dolomita.

Refractarios neutrales

Consisten en materiales que no se combinan con óxidos básicos o ácidos: carburo de silicio, cromita y carbono.

Refractarios en base a su uso

Refractarios silíceos

Contienen no menos del 93 por ciento de SiO2 se utilizan para techos, hornos metalúrgicos y tanques de vidrio. Este es un refractario ácido hecho de cuarcita dura y densa y piedra de arena.

Refractarios alumino-silicatos

Puede ser de tipo semiácido que contiene sílice (más del 65 por ciento), la chamota con 30–45% de alúmina se utiliza en ladrillos, revestimiento de muebles; la alúmina (menos del 35 por ciento) o la variedad con alto contenido de alúmina con más del 45 por ciento de alúmina se utilizan en la industria del vidrio para ladrillos de hornos. Los artículos de aluminosilicato se utilizan para revestir cúpulas, hornos de coque, etc.

Refractarios magnésicos o de magnesita

consisten principalmente en MgO (80–85%) y su refractariedad puede ser tan alta como 2000 ° C. Es un refractario básico importante. Encuentra aplicación en metalurgia extractiva.

Refractarios de cromo o cromosos

Se obtienen de mineral de hierro cromado mezclado con magnesia y alúmina. Su refractariedad es 1800–2000 ° C y soportan el ataque de escorias de mineral de hierro. Se utilizan en hornos de fabricación de acero.

Refractarios de carbono

Se fabrican a partir de grafito o coque. Estos tienen refractariedad por encima de 1700 ° C y son resistentes al ataque de escorias fundidas.

Usos ¿Para qué sirven los refractarios?

En general, los refractarios se utilizan para construir estructuras sometidas a altas temperaturas, que van desde las más simples hasta las más sofisticadas, por ejemplo, revestimientos de ladrillos para chimeneas hasta escudos térmicos de reentrada para el transbordador espacial.

En la industria, se utilizan para revestir calderas y hornos de todo tipo: reactores, cucharas, alambiques, hornos, etc.

Dependiendo de la aplicación, los refractarios deben resistir el ataque químico, resistir la erosión del metal fundido y la escoria, el choque térmico, el impacto físico, el calor catalítico y condiciones adversas similares.

Dado que los diversos ingredientes de los refractarios imparten una variedad de características y propiedades de rendimiento, se han desarrollado muchos refractarios para fines específicos.