Mecanismo de deterioro de los materiales refractarios para aleaciones de aluminio

13 de mayo Mecanismo de deterioro de los materiales refractarios para aleaciones de aluminio

Posted at 07:23h in Noticias by AdTech 0 Comments

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El punto de fusión del aluminio es de 660 °C, y la temperatura del aluminio fundido oscila entre 700 y 800 °C. La viscosidad del aluminio fundido puro a 750 °C es de 0,104 Pa·s, lo que se aproxima mucho a la viscosidad del agua a 20 °C, que es de 0,1 Pa·s, y presenta una permeabilidad extremadamente elevada. A altas temperaturas, reacciona fácilmente con el revestimiento refractario. Esto va acompañado de cambios de volumen, lo que provoca que la estructura del material refractario se altere, modificando sus propiedades químicas y físicas y causando daños al material refractario. La humectación del aluminio fundido y los materiales refractarios es un requisito previo para que se produzca la reacción química. Por lo tanto, los requisitos de rendimiento específicos de los materiales refractarios para aleaciones de aluminio incluyen la resistencia a la erosión y a la permeabilidad del aluminio líquido, así como la falta de humectación por parte del aluminio líquido.

El modo de funcionamiento intermitente de la fundición y purificación de aleaciones de aluminio determina las siguientes formas de deterioro de los materiales refractarios:

1. Reacción química superficial: La reacción química superficial suele ir acompañada de cambios de volumen, lo que puede provocar daños estructurales, desprendimientos y erosión de los materiales refractarios, lo que hace que la capa de revestimiento se vaya adelgazando progresivamente.

4Al + 3SiO₂ = 2Al₂O₃ + 3Si; ΔV = -351 TP3T (1.1)
2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe (1.2)
SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si; ΔV = -571 TP3T (1.3)
2SiO₂ + Mg + 2Al = MgAl₂O₄ + 2Si; ΔV = -251 TP3T (1.4)
3(3Al₂O₃·2SiO₂) + 4Al = 12Al₂O₃ + 6Si ΔV = -181 TP3T (1.5)
3TiO₂ + 4Al = 2Al₂O₃ + 3Ti; ΔV = +111 TP3T (1.6)
3Mg + 4Al₂O₃ = 3MgAl₂O₄ + 2Al ΔV = +171 TP3T (1.7)
3Mg + Al₂O₃ = 3MgO + 2Al (1.8)

2. Reacción química profunda

Los elementos de aleación, como el Mg (punto de ebullición: 1107 °C) y otros elementos de alta presión de vapor penetran fácilmente en profundidad en el material a través de los poros del material refractario y sufren las siguientes reacciones, lo que provoca que el material refractario se expanda y se afloje, causando grietas y acelerando aún más la degradación del material refractario por parte de la aleación de aluminio fundida. Penetración y erosión. 2Mg(g) + O₂ = 2MgO, 3Mg(g) + Al₂O₃ = 3MgO + 2Al

3. Penetración física

El método de funcionamiento es, en su mayor parte, intermitente. Una vez que la aleación de aluminio fundida de baja viscosidad penetra en los poros del material refractario, este seguirá expandiéndose y contrayéndose a medida que el revestimiento se enfríe y se caliente rápidamente durante los ciclos de calentamiento, aislamiento, enfriamiento y otros, lo que acabará provocando que el material refractario se desprenda.

4. Daños mecánicos

El Al₂O₃ se genera fácilmente en la interfaz trifásica gas-líquido-sólido formada por el aire, la aleación de aluminio fundida y los materiales refractarios, dando lugar a nódulos de corindón. El nódulo de corindón está estrechamente adherido al revestimiento del horno. Cuando se retira mediante métodos mecánicos, con fundente o manualmente, provoca un cierto grado de daño en la estructura del revestimiento del horno.