O comportamento de espalhamento de quatro escórias sintéticas foi investigado pelo método da gota séssil, quando em contato com a matriz de um concreto refratário contendo alto teor de carbono e carbeto de boro como agente antioxidante. A evolução do molhamento do sólido foi monitorada a 1450, 1550 e 1650 ºC por 1800 s. Além disso, simulações termodinâmicas foram efetuadas, usando o programa FactSage®, visando promover um maior entendimento das reações químicas que podem ocorrer na interface dos materiais avaliados. Foi observado que a composição química do líquido afetou diretamente o espalhamento deste e quanto maior o teor de MgO na composição da escória, maiores foram os valores do ângulo de contato entre líquido e sólido. No entanto, em altas temperaturas e tempos prolongados, foram verificadas a formação de bolhas na superfície do líquido e a infiltração das escórias nos poros do refratário. Estes fatores afetaram negativamente e tornaram menos conclusivos os dados coletados nos ensaios propostos, apontando que ainda são necessários aperfeiçoamentos da técnica de molhabilidade para a avaliação de materiais complexos, tais como os concretos refratários.

The wetting behavior of four synthetic slags was investigated by the sessile drop technique, when in contact with the matrix of a high carbon containing refractory castable. The wetting evolution was monitored at 1450, 1550 and 1650 ºC during 1800 s. Besides that, thermodynamic simulations were carried out using the FactSage® software aiming to attain a better understanding of the chemical reactions at the materials interface. It was observed that the chemical composition of the liquid directly affected its spreading and the higher the MgO content in the slag composition, the higher contact angles values were attained. However, the formation of bubbles on the liquid surface and the slags infiltration in the refractory pores at high temperatures and long time intervals, were observed. These factors affected and made the collected wetting results less conclusive, pointing out that there is still the need of some improvements in the wettability technique in order to evaluate complex materials, such as refractory castables.

Neste trabalho a técnica da gota séssil foi usada na avaliação da temperatura de fusão de escórias sintéticas e industriais e de seus ângulos de contato, em função do tempo e da temperatura, sobre substratos de um concreto Al2O3-SiO2-SiC-C que contém 10%-p de carbono ou sobre somente sua matriz. As melhores condições experimentais para a avaliação do comportamento de molhamento dos concretos refratários foram obtidas quando utilizados substratos da matriz de 25 x 25 x 10 mm³ e cilindros das escórias com 3 mm de diâmetro e 5 mm de altura. O uso deste conjunto substrato-escória proporcionou a obtenção de valores de ângulo de contato com boa reprodutibilidade. Pequenas diferenças entre o comportamento do ângulo de contato de escórias sintéticas sobre amostras da matriz com superfície retificada ou polida também foram verificadas. Adicionalmente, as escórias industriais que continham diversos óxidos em suas composições mostraram maiores valores de ângulo de contato e menor espalhamento dos líquidos quando comparados com as escórias sintéticas. Esta diferença pode estar associada à interação entre o líquido-sólido na interface destes materiais. Além disso, os experimentos de molhabilidade foram apresentados como uma boa alternativa para medir a temperatura de fusão de escórias, uma vez que estes dados são difíceis de serem determinados devido à grande variedade de óxidos presentes nas composições das escórias industriais e a possível interação entre escória e substrato.

In this work the sessile drop technique was used in order to evaluate the melting temperature of synthetic and industrial slags, and their contact angle as a function of time and temperature on substrates of an Al2O3-SiO2-SiC-C castable containing 10 wt.% of carbon or its matrix. The best experimental conditions for the evaluation of the wetting behavior of refractory castables were attained when 25 x 25 x 10 mm³ matrix substrates and cylindrical slag pellets of 3 mm diameter and 5 mm high were used. This substrate - slag set resulted in contact angle values with good reliability. Small differences between the contact angle behavior on ground and polished matrix surfaces for synthetic slags were also detected. Additionally, industrial slags containing various oxide components, showed high values of contact angles and lower liquid spreading when compared with synthetic slags. This difference can be associated to the interaction liquid-solid at the material interface. Besides that, the wetting experiments were presented as a good alternative for measuring the melting temperatures of slags, as their values are difficult to determine due to the high oxide variety in the industrial slag compositions and the interaction between the slag and the substrate.

Os benefícios proporcionados pela adição de carbono em concretos refratários têm ampliado a utilização destes materiais em aplicações siderúrgicas. Contudo, um dos problemas que ainda limita o emprego de concretos refratários contendo elevado teor de carbono é a corrosão de pós metálicos comumente empregados para conter a oxidação do carbono a altas temperaturas. Estudos preliminares mostraram que a corrosão das partículas metálicas é diretamente afetada pelas condições alcalinas promovidas pela presença de cimento. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da temperatura e a influência de diferentes agentes ligantes sobre a resistência à corrosão de pós metálicos (Al e Si) em água e em concretos refratários contendo elevado teor de carbono. Para isso, foi empregada uma técnica capaz de detectar a liberação de gás H2 como produto da reação de corrosão dos metais. Os resultados obtidos revelaram a possibilidade de aplicação dos pós metálicos em concreto refratário através da escolha de um ligante apropriado.

The benefits promoted by carbon addition in refractory castables have led to an increase in the use of such materials in the steel making industry. Nevertheless, one of the problems that still hinder the use of high-carbon-containing castables is the corrosion of metal powders commonly used to prevent carbon oxidation at high temperatures. Preliminary studies have pointed out that the metal powders corrosion within the castables is affected by the aggressive alkaline conditions promoted by cement hydration. The present work aimed to evaluate the effect of temperature as well as the influence of different binders on the corrosion resistance of Al and Si powders in water and in high-carbon containing castables. A technique able to detect the H2-gas release was used to identify the metal powders corrosion. The results revealed the possibility of applying Al or Si powders in these systems through the selection of a suitable castable binder.

Os benefícios proporcionados pela adição de carbono em concretos refratários têm ampliado a utilização desses materiais em aplicações siderúrgicas. Contudo, um problema inerente à utilização de carbono em refratários é a sua susceptibilidade à oxidação a temperaturas superiores a 600 °C. Uma das alternativas empregada na tentativa de controlar a oxidação do carbono é o uso de antioxidantes. Dentre eles, o pó de alumínio tem mostrado bons resultados em tijolos refratários contendo carbono. Porém, sua aplicação em concretos refratários é limitada pela forte tendência que o pó de alumínio apresenta em se hidratar. Algumas técnicas de recobrimento baseadas no processo Sol-Gel têm sido empregadas como forma de impedir a reação de hidratação do pó de alumínio quando em água. Entretanto, a eficiência destes recobrimentos ainda não foi avaliada em concretos refratários. O presente trabalho se propõe a avaliar a eficiência de recobrimentos à base de SiO2 ou TiO2 em inibir a reação de hidratação do pó de alumínio em condições reais de aplicação. Estes recobrimentos foram obtidos a partir de alcóxidos metálicos e um polímero reativo fazendo uso do método Sol-Gel.

The benefits promoted by the addition of carbon in refractory castables resulted the increase use of these materials in steel making industry. Nevertheless, carbon-containing refractory castables faces the problem of oxidation at temperatures above 600°C. One of the alternatives to overcome this drawback is the use of antioxidants. Among them, aluminum powder has shown good results in carbon containing refractory bricks. However, its application in refractory castables is restricted by the strong tendency of aluminum powder to react with water. Some surface treatments, based on Sol-Gel process, have been employed to generate an oxide coating in order to inhibit the hydration reaction when aluminum is exposed to water. However, the efficiency of these coatings has not been examined yet in refractory castables. The present research aimed to evaluate the efficiency of SiO2 or TiO2 based coatings on inhibiting the aluminum-water reaction when added to high-carbon-containing refractory castables. These coatings were generated by metallic alkoxides or a reactive polymer, both using the Sol-Gel technique.

Fibras poliméricas têm sido adicionadas a concretos refratários para aumentar sua permeabilidade e diminuir riscos de explosão durante a secagem. Entretanto, a incorporação das fibras pode dificultar a homogeneização do concreto e reduzir sua trabalhabilidade. Trabalhos anteriores dos autores indicam que a magnitude do aumento de permeabilidade gerado pelas fibras está relacionada, em parte, ao seu comprimento médio final, determinado pelas condições de processamento. O objetivo deste trabalho foi estabelecer relações entre aumento de permeabilidade e condições de processamento para concretos contendo fibras com diferentes comprimentos iniciais. Os aspectos reológicos das misturas foram avaliados em um reômetro para concretos desenvolvido pelo Grupo de Engenharia de Microestrutura de Materiais (GEMM). Duas formas de processamento foram investigadas: adição das fibras ao material seco e adição após mistura e homogeneização do concreto. Os valores de permeabilidade foram calculados utilizando-se a equação de Forchheimer. Os resultados mostraram que os métodos de adição das fibras geraram diferentes níveis de cisalhamento e de redução dos comprimentos iniciais. Observou-se, também, que fibras mais longas (12 e 24 mm) consumiram mais energia durante a mistura e apresentaram menores níveis de permeabilidade após tratamento térmico que aquelas mais curtas (3 e 6 mm).

Polymeric fibers have been added to refractory castables to improve their permeability and reduce the risks of spalling during the drying step. Nevertheless, the fiber addition inhibits a homogeneous mixture and also diminishes the castable workability. Previous work of the same authors has shown that the gain in permeability is related to the final medium length of fibers and the processing conditions. The aim of this work is to establish the relations between the permeability increase and the processing conditions of refractory castables containing polymeric fibers with different lengths. The rheological behavior during mixing was analyzed using a castable rheometer. Two processing conditions were investigated: fibers addition to the dry material and addition of fibers after mixing. The permeability analysis was carried out using Forchheimer's equation. The relationships among mixing energy, permeability and final medium lengths of fibers were established.