Artigo revisão: atuação dos antioxidantes em refratários contendo carbono

Abstract

ResumoOs materiais refratários contendo carbono têm despertado grande atenção nos últimos anos, uma vez que são amplamente utilizados na indústria siderúrgica em virtude de suas excelentes propriedades. A presença do carbono nos refratários contribui para o aumento da resistência ao choque térmico, da energia de fratura e da resistência ao ataque por escória. Entretanto, a principal desvantagem do seu uso é a sua alta susceptibilidade a oxidação. Com o objetivo de manter o carbono presente na estrutura do material refratário o maior tempo possível, algumas medidas são requeridas para reduzir sua oxidação sob condições operacionais. Desta forma, o uso de substâncias conhecidas como antioxidantes tem sido extensivamente estudado. Os principais antioxidantes, suas características e formas de atuação são abordados nesta revisão. A formação de novos compostos devido à reação entre os antioxidantes com o carbono, nitrogênio, oxigênio e o próprio material refratário pode provocar um preenchimento parcial dos poros e redução da taxa de interdifusão dos gases, havendo assim a prevenção da oxidação do carbono presente no refratário. Palavras-chave: antioxidantes, refratários contendo carbono. Abstract

Características e mecanismos de desgaste dos refratários MgO-C usados na linha de escória de panelas de aço

“…A conseqüência imediata da oxidação é o aumento da porosidade, que irá intensificar o desgaste por meio da perda de resistência mecânica e aumento da penetração de ar e escória. Portanto, os benefícios decorrentes do carbono dependem do controle de sua oxidação sob condições operacionais [93,94]. Uma alternativa para controlar a oxidação em refratários consiste no recobrimento do mesmo com óxidos (Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 ) ou carbeto de silício (SiC).…”

“…Porém, outra forma mais efetiva é o uso de antioxidantes, que são substâncias que inibem a reação do carbono com oxigênio por meio da reação com monóxido de carbono ou pela formação de uma camada passivadora na estrutura do refratário [95]. Além disso, estes aditivos geram fases secundárias que apresentam expansão volumétrica e reduzem a porosidade e permeabilidade, inibindo uma posterior difusão do oxigênio no refratário [93,94]. Os principais antioxidantes utilizados são pós metálicos (Al, Si, Mg e Ligas) e compostos a base de boro (B 4 C, ZrB 2 , MgB e CaB 6 ) [52].…”

“…Vale ressaltar que a redução do monóxido de carbono CO (g) a carbono C (s) contribui para a inibição da oxidação e a formação de produtos contendo Al 2 O 3 , melhorando a resistência mecânica dos materiais refratários [93,98].…”

“…O principal problema do uso isolado de Al metálico é que a fase Al 4 C 3 é facilmente hidratada em temperatura ambiente, levando a formação de Al(OH) 3 (Eq. N), que provoca expansão volumétrica e o possível aparecimento de trincas no material [52,93].…”

Simulação termodinâmica e sua aplicação na avaliação do desempenho de materiais refratários

“…Vários exemplos destas reações são encontrados na literatura, principalmente devido ao uso cada vez mais acentuado de antioxidantes [18]. Cálculos termodinâmicos não são usados somente para prever o comportamento de reação dos antioxidantes a elevadas temperaturas, mas também podem ajudar na seleção de aditivos mais apropriados para melhorar o desempenho de refratários contendo carbono [15,17,19].…”