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Processo de compactação de refratários tem sido feito por vibradores pneumáticos operados manualmente. Realizar este processo com a mão pode não garantir a compactação homogênea, gerando um tempo de vida mais curto do refratário. Além disso, o método manual leva muito mais tempo durante a instalação do refratário (KIZILKAYA, 2013).

A operação de vibração a seco é geralmente usada em revestimento do forno de indução. Além da compactação, outros procedimentos são usados para instalar refratários monolíticos. A vida útil de um material refratário depende de quão sinterizado o refratário está, e também, a razão de compactação. Uma economia importante pode ser feita compactando a massa refratária corretamente, aumentando a quantidade de carga feita no forno. Além desta vantagem, o processo de compactação de refratário pode ser feito muito mais rápido usando máquinas de compactação (KIZILKAYA, 2013). A figura 9 apresenta esquematicamente a aplicação da massa refratária no indutor e sua montagem, respectivamente.

Figura 9- Aplicação da massa refratária e montagem do indutor.

Fonte: (TUPY S/A, 2015)

a b h g f e d c

A aplicação da massa refratária consiste em despejar uma quantidade de massa no casco do indutor (figura 9a), espalhá-la uniformemente por toda a superfície do casco e utilizando garfos especiais (figura 9b), faz-se a acomodação da massa refratária por um tempo determinado. Em seguida, emprega-se os vibradores pneumáticos (figura 9c), acomodando e compactando uniformemente a massa refratária no casco do indutor. Quando uma determinada quantidade de camadas é aplicada no casco do indutor, instala-se o gabarito de sacrifício (figura 9d-e), que corresponde ao molde do canal do indutor, que ao início do processo de fusão, o gabarito de sacrifício funde-se juntamente com o metal líquido despejado no forno de indução canal.

Feita a instalação do gabarito de sacrifício, dá-se continuidade a aplicação de massa refratária no indutor (figura 9f), repetindo as atividades com os garfos especiais e vibradores pneumáticos até atingir uma determinada altura do casco do indutor. Quando se atinge tal altura, a parte superior do casco do indutor (figura 9g) é instalada. Para completar a montagem do casco do indutor, instala-se a camisa (revestimento interno do indutor que fica no meio do gabarito de sacrifício) e completa-se o casco do indutor com massa refratária (figura 9h), repetindo assim, as técnicas com garfos especiais e vibradores pneumáticos. Quando a massa refratária está completamente aplicada no indutor, o mesmo é destinado a uma área próxima ao forno, onde será instalada a bobina magnética, finalizando a montagem completa do indutor de forno canal.

Feita a aplicação do revestimento refratário e depois da compactação e sinterização, o revestimento deve proporcionar resistência à ação do material fundido tais como: manutenção dos ciclos de temperatura de trabalho e fusão de metal, resistência mecânica suficiente numa situação a frio, a possibilidade de remoção de um revestimento sem danificar um indutor após o fim da sua vida útil (ZAVERTKIN, 2013).

Os fatores apresentados, que afetam o empacotamento, dizem respeito apenas às características do sistema de partículas, como sua distribuição granulometria, morfologia, porosidade, entre outros. No entanto, para que esse sistema consiga atingir seu máximo empacotamento é necessário considerar como essas partículas são colocadas em suas devidas posições (PANDOLFELLI, 2000).

3 MATERIAIS E MÉTODOS

Com o objetivo de desenvolver uma metodologia experimental para avaliar o desempenho de refratários monolíticos para fornos elétricos a indução, o trabalho foi dividido em três etapas, cujas mesmas são as seguintes:

1. Caracterização de amostras de massas refratárias de vibração e escória;

2. Estudo de compactabilidade dos materiais refratários;

3. Ensaios tecnológicos em laboratório.

Para o desenvolvimento da proposta, foram utilizadas duas massas refratárias, duas resinas ligantes e escória.

As duas massas refratárias utilizadas (R1 e R2) são comerciais e de predominância magnesiana. A estas massas cerâmicas foram adicionadas resinas ligantes empregadas para prover ligação plástica às massas refratárias em questão. Já a escória foi empregada para a realização de ensaios de ataque por escoria nas massas refratárias após confecção de corpos de prova. A tabela 3 descreve os materiais de acordo com as especificações apresentadas pelos fabricantes.

Tabela 3- Descrição das matérias-primas.

Nome fictício Descrição do fabricante

R1

Produto para vibração a seco à base de sinter de MgO de alta pureza, indicado para uso em indutores de fundição ferrosos e fornos de espera a canal. Contém na matriz óxido de magnésio de alta pureza com adição de óxido de alumínio que durante a sinterização forma espinélio de magnesia-alumina que torna o produto resistente ao ataque de escórias básicas. A temperatura de início de sinterização está por volta de 1300°C.

R2

Massa refratária magnesiana aplicada a seco por vibração, composta por óxido de magnésio de alta pureza e baixa

porosidade. Temperatura máxima de uso: 1900 ºC.

Dextrina

Carboidrato de baixo peso molecular produzido pela hidrólise do amido de milho. Pó castanho-amarelado, com odor característico, solúvel em água.

Silicato de Sódio

Líquido viscoso transparente a turvo; fórmula molecular: Na2O(SiO2)3, peso específico: 1,560 a 1,585 g/cm3_, Viscosidade a 25 °C: 70 a 170 cp.

Escória

A escória utilizada neste trabalho é provinda da fusão de metais em forno cubilô. Essa escória flutua no topo do aço fundido e quando é despejada juntamente com o aço no forno de indução, a mesma ataca o revestimento refratário do forno.

As concentrações de resinas ligantes empregadas foram 5 e 6%. Foram empregadas pequenas concentrações para dar plasticidade inicial satisfatória aos corpos de prova e, porque o excesso de resina ligante não afete, de forma significativa, os resultados da pesquisa.

3.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MASSAS REFRATÁRIAS E