Refratários contendo carbono: propriedades, características e variáveis em sua composição

Abstract

Por seu singular conjunto de propriedades e características, os refratários contendo carbono têm sido fundamentais para que a indústria siderúrgica alcance seus atuais níveis de produtividade. Apesar disso, investir no desenvolvimento desses materiais continua a ser necessário, sobretudo devido à crescente pressão para que o setor siderúrgico torne seus processos mais seguros e sustentáveis, objetivos esses que dependem diretamente do desempenho dos refratários utilizados ao longo da cadeia produtiva do ferro e do aço. Assim, com o intuito de indicar oportunidades de desenvolvimento ainda não exploradas, bem como de examinar as linhas de pesquisa que têm obtido êxito em aumentar a eficiência dos refratários contendo carbono, este trabalho faz uma ampla revisão dos possíveis constituintes destes materiais, tais como ligantes, fontes de carbono e aditivos diversos. Das inovações recentemente divulgadas, analisa-se o uso de adições combinadas de agentes antioxidantes e TiO2 para promover o desenvolvimento de fases com morfologias especiais (como whiskers), e a descoberta de aditivos que possibilitam a grafitização do carbono produzido pelas resinas termofixas. Este último avanço é particularmente significativo, pois proporciona às resinas uma capacidade antes exclusiva do piche de alcatrão, ligante que vem sendo evitado pelas condições insalubres que causa tanto no ambiente da indústria siderúrgica como refratarista. Já entre as possibilidades de inovação cogitadas, destaca-se a adição de agentes de acoplagem aos refratários resinados com o objetivo de otimizar, sobretudo, a sua processabilidade. Tal avanço seria especialmente desejável para os concretos refratários resinados, materiais que atualmente possuem aplicações limitadas, mas que atraem grande interesse por suas diversas vantagens em relação aos produtos pré-conformados, o que os leva a ser um importante foco para novos desenvolvimentos.

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

“…O piche é caracterizado como um termoplástico de baixo custo que possui grande afinidade por materiais inorgânicos como o MgO e que tem sua origem na decomposição térmica de compostos orgânicos provenientes, principalmente, de alcatrão de carvão e petróleo [34,36,51]. Este apresenta carbono residual grafitizável, o que promove a formação e orientação de longas cadeias, sendo estas responsáveis pelas características anisotrópicas desenvolvidas por este material após queima e que contribuem para aumentar resistência à corrosão [51][52][53]. Este fenômeno é decorrente da carbonização da estrutura grafítica ainda no estado de mesofase, que consiste em hidrocarbonetos aromáticos alinhados paralelamente.…”

“…Outro assunto largamente discutido é o impacto ambiental dos refratários MgO-C e, neste contexto, os órgãos governamentais vêm pressionando a redução e/ ou eliminação do uso de piche nas composições dos tijolos. Estudos recentes têm avaliado o desenvolvimento da grafitização catalítica de polímeros termofixos, resinas com adição de piche sólido e insumos substitutos a esta aplicação [52,53]. As simulações termodinâmicas serão cada vez mais utilizadas como ferramentas de previsão do comportamento de reação das matérias-primas e aditivos antioxidantes, tornando assim precursoras no desenvolvimento de novas formulações refratárias.…”

Study of nanocomposites with carbon nanotubes and their tendency for carbon organization

“…Among the polymers used in carbon nanocomposites, the phenolic resin has stood out for presenting dimensional and thermal stability, chemical resistance at high temperatures, and low cost compared to other thermoset polymers found on the market [12,14]. Phenolic resins (PR) have a wide range of applications, such as in heat-shields for the aerospace industry [4], automotive parts [15], refractory binders [16], wood adhesives [17], and others due to their fire retardant and electromagnetic interference shielding [18], low flammability, low smoke emission levels under fire conditions, and good chemical resistance [19,20]. The use of pure PR as an integral part of composites/nanocomposites depends on its type of preparation [21][22][23].…”

Corrosão de refratários utilizados na siderurgia. Parte IV: Caracterização de refratários post mortem

“…As diversas fontes de carbono e sua fixação na microestrutura são fundamentais ao aumento da qualidade de um refratário, destacando-se a importância das fontes particuladas e métodos de grafitização de ligantes orgânicos [10,11].…”