Corrosión de Materiales Refractarios Conteniendo Carbono: Aspectos Metodológicos y Comportamiento de los Materiales

Abstract

Los refractarios óxido-C se han consolidado como los principales materiales para el revestimiento de recipientes y piezas en contacto con acero líquido. Dentro de esta familia, los refractarios MgO-C son los más utilizados en el revestimiento de trabajo de hornos de arco eléctrico, convertidores y cucharas. Por su parte, el desarrollo de los ladrillos Al2O3-MgO-C (AMC) presentó una alternativa a los refractarios MgO-C y Al2O3-C, ofreciendo como principal ventaja la reducción del desgaste de juntas mediante una expansión residual controlada a partir de la formación de espinela MgAl2O4 por reacción entre sus principales componentes. Sin embargo, en el caso de las cucharas de acería, su susceptibilidad al ataque de la escoria ha limitado su uso al revestimiento de la línea metal y del piso.La corrosión es uno de los procesos que más limita la vida útil de los materiales refractarios. Particularmente el estudio de la corrosión por escorias líquidas ha sido de gran interés debido al fuerte desgaste que provoca en los materiales óxido-C. La bibliografía actualmente disponible es abundante para materiales MgO-C, pero escasa para refractarios AMC, a pesar de que estos últimos también pueden sufrir corrosión. Además, la mayor parte de la bibliografía está orientada al análisis del comportamiento de los materiales frente al ataque químico a partir de algún ensayo de laboratorio establecido por normas internacionales, poniendo especial énfasis en las características del material. La comparación entre los diferentes tipos de ensayos de corrosión disponibles es un aspecto poco explorado, pero que resulta de interés ya que la implementación de una metodología adecuada (en cuanto a la utilidad de los resultados que se obtengan) para la evaluación de la respuesta a la corrosión de los materiales refractarios podría lograr superar la dificultad que existe en someterlos a las condiciones de operación en la industria siderúrgica, que son muy extremas.En el presente trabajo se propone diseñar una metodología experimental y analítica a escala laboratorio mediante la cual abordar la evaluación del comportamiento de refractarios óxido-C frente al ataque químico de escorias líquidas, considerando aspectos termodinámicos y cinéticos. Se estudian ladrillos refractarios comerciales AMC, y materiales MgO-C especialmente preparados en planta con el procedimiento usado en productos comerciales. El estudio incluye la caracterización de los materiales, ensayos de corrosión líquida por varios métodos y la simulación termodinámica. Para los ensayos de laboratorio se implementó el método de crisol (ensayo estático), a diferentes temperaturas, y el de inmersión (ensayo dinámico). SeI-2utilizaron escorias de siderurgia obtenidas en diferentes etapas del ciclo de la cuchara. La simulación termodinámica fue realizada mediante el uso de un paquete comercial (FactSage), que permite realizar cálculos de equilibrio termodinámico a partir de las condiciones de presión, temperatura y composición del sistema. Mediante un cálculo iterativo, y conociendo la composición global del material refractario y de la escoria con la que estará en contacto, es posible estimar aspectos del proceso de corrosión de los materiales refractarios. La utilidad del método computacional utilizado para la evaluación de la resistencia a la corrosión se verifica por comparación con los resultados de ensayos de laboratorio.El análisis realizado en este trabajo está dirigido a evaluar aspectos metodológicos, así como la incidencia de las propiedades de los ladrillos (composición, propiedades físicas y microestructurales), lo cual, sumado al estudio post-ensayo, permite el estudio del mecanismo de corrosión en cada sistema particular en función de algunas variables críticas del material. Además, mediante el análisis de un material AMC post-mortem, fue posible realizar un estudio del mecanismo de corrosión con un enfoque global, es decir, teniendo en cuenta todos los procesos que ocurren en la cuchara de siderurgia.