Ladrillos refractarios prensados vs moldeados

Ladrillos refractarios prensados frente a ladrillos refractarios moldeados: ¿Cuál es la diferencia?

Tan crucial como comprender el material refractario en sí es cómo se forma. El fundidor moderno necesita seleccionar el refractario adecuado, tanto el material como la forma, para el trabajo correcto para garantizar un proceso óptimo.

Introducción

Refractarios Los ladrillos son algunos de los materiales aislantes térmicos más utilizados en la industria actual. Proporciona una valiosa protección de las herramientas, la carcasa y la maquinaria contra el exceso de calor que se requiere para un proceso de fabricación. Los ladrillos tienen la forma lógica, ya que se pueden apilar y unir para formar prácticamente cualquier estructura, ya sea para revestir un horno, un horno o una artesa. Las opciones más utilizadas de material refractario que componen los ladrillos incluyen alúmina, sílice y cromita. El rendimiento de estos ladrillos depende de innumerables factores que incluyen, entre otros, la composición química, la porosidad y la estabilidad térmica. Los ladrillos refractarios son ejemplos de refractarios "moldeados". (1,2,3) Los ladrillos refractarios también se conocen como ladrillos refractarios. El hecho de que un ladrillo refractario sea básico, neutro o ácido es, entre otros, un aspecto clave a la hora de adaptar un ladrillo a una aplicación concreta.

Al considerar un tipo o forma de material o ladrillo, el fundidor moderno debe considerar muchos factores. Estos incluyen, entre otros, la resistencia física, la capacidad térmica, la resistencia al ataque químico, la uniformidad, la resistencia a la contracción o expansión, las propiedades de desconchado y qué tan buen aislante es el refractario. La resistencia química y las propiedades de desconchado tienden a estar más relacionadas con la identidad del refractario que con si se ha formado en un ladrillo mediante prensado o moldeo, y el proceso de formación tiene un efecto más significativo en los otros factores.

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Métodos típicos de producción

Ladrillos refractarios prensados

El prensado de ladrillos refractarios es una idea simple. En términos básicos, el material refractario se produce y antes de que tenga la oportunidad de curarse (o se cura mediante la aplicación de calor), se fuerza a través de una guía en un proceso similar a la extrusión, o se corta en un proceso como un cortador de galletas. Estos métodos pueden emplear alta presión o prensado hidráulico para lograr el resultado final. El método de prensado se originó porque la formación manual de los materiales aislantes era ardua y costosa(4).

Hay varias características que deben alcanzarse para garantizar un material de ladrillo particular que se adapte bien al método de prensado, como se muestra en la siguiente tabla (5):

Calidad	Detalles
Humedad	Puede oscilar entre un 6 y un 12% de agua en masa. El agua necesaria para el prensado es añadida por la maquinaria, por lo que no es necesario utilizar arcilla húmeda fresca.
Tamaño de molienda	El tamaño de partícula que entra en el equipo de prensado en seco debe ser lo más consistente posible. El tamaño de la molienda está especificado exactamente por el equipo, pero históricamente las arcillas con malla de tamaño de molienda de 11 a 35 eran las más utilizadas.

A grandes rasgos, existen dos métodos principales de prensado: el prensado en seco y el prensado en caliente.

Ventajas del método de prensado

Al método de prensado se le atribuyen ampliamente mejoras en la producción de ladrillos de material refractario, particularmente en lo que respecta a(6):

Velocidad y automatización
Uniformidad
Costar
Vida útil del material
Aflojar

Las aplicaciones más modernas del método de prensado afirman que el proceso es aún más eficiente debido a la reducción de los residuos y a los sistemas de recuperación del material sobrante, recirculándolo en el proceso de fabricación(7). El método de prensado no requiere ningún calentamiento externo y el proceso se lleva a cabo mediante presión hidráulica, cuya energía se deriva típicamente de la electricidad. Por lo tanto, el prensado es una opción respetuosa con el medio ambiente.

En comparación con los métodos convencionales de conformado de ladrillos de arcilla, el desconchado se reduce en un 35% y el cambio de volumen en la cocción se reduce en un 45% y la porosidad es mayor en casi la mitad(8).

Prensado en seco

El prensado en seco se realiza a temperatura ambiente y utiliza cilindros hidráulicos para forzar los materiales refractarios en un molde que está centrado en una mesa que contiene cavidades. El molde se alimenta desde una caja cargadora situada encima o a un lado, lo que garantiza que el material se mezcle y componga correctamente.

La función de la caja cargadora es esencial para la función, ya que sin la homogeneidad que ofrece la mezcla precisa y eficiente de la caja, el llenado de los moldes será ineficiente y, por lo tanto, el proceso general de fundición se verá comprometido.

Cuando se aplica presión, es crucial que se aplique de manera uniforme. A menudo se utilizan presiones superiores a 300 a 450 bar. La "grieta por presión" es un fenómeno en el moldeo por prensado a alta presión en el que los altos niveles de plasticidad en el material harán que se parta al aplicar presión, aunque la adición de pequeñas cantidades de material calcinado y/o grog puede aliviar esto, al igual que una aplicación más prolongada (aunque más lenta) de la presión. El mejor ladrillo refractario producido por este método es el que se fabrica a la presión más alta.

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Prensado en caliente

El prensado en caliente es un proceso patentado desarrollado originalmente por Union Carbide (ahora Dow Chemical Company), para ladrillos refractarios con mayor contenido de carbono utilizando varios aglutinantes orgánicos. La mezcla se combina como en el proceso de prensado en frío, pero cuando llega al molde se presuriza (como antes) y posteriormente se le hace pasar una corriente eléctrica. Este aumento de la temperatura y la presión provoca rápidamente la volatilización de los aglutinantes. Los compuestos orgánicos, ahora gaseosos, son atrapados por la prensa hidráulica y los poros que se forman a su alrededor se cierran completamente por la presión. Esto crea un refractario impermeable rico en carbono que es unas 100 veces menos permeable que si el mismo ladrillo se hubiera fabricado utilizando regímenes convencionales de moldeo y luego horneado. Otra ventaja es que los refractarios ricos en carbono prensados en caliente superan ligeramente a los convencionales, ya que tienen una temperatura de servicio 200 °C más alta(9).

Ladrillos refractarios moldeados

El método moldeado es una progresión lógica de los ladrillos moldeados a mano, similar a la producción tradicional de ladrillos de barro. El moldeo es el otro método contemporáneo popular para formar materiales refractarios. También descritos como «hormigones refractarios», estos materiales se forman cuando el material refractario precurado se vierte en algún tipo de molde con la forma y el tamaño deseados del producto final, donde el material refractario se deja curar in situ y se elimina en una etapa posterior(10). Dependiendo de la identidad del molde, puede reutilizarse o desecharse después de su uso. Naturalmente, se prefiere la reutilización tanto desde el punto de vista económico como medioambiental. El método de moldeo es clave en la producción de refractarios monolíticos, es decir, aquellos que son de una sola pieza de construcción continua, particularmente deseados para las aplicaciones de mayor demanda de rendimiento.

Brevemente, el proceso procede colocando el material refractario mezclado uniformemente en un molde que normalmente está hecho de acero. El material se deja curar en el molde durante largos períodos de tiempo, siendo común un mínimo de 24 horas(11). Al salir del molde, el material se cuece como si fuera cualquier otro tipo de material refractario. Curiosamente, la temperatura y la atmósfera se pueden controlar alrededor del molde, lo que significa que propiedades como la humedad se pueden modular para proporcionar ciertos resultados finales(12).

Ventajas y desventajas del método moldeado

El método de moldeo es ampliamente tolerante a la más amplia gama de materiales, porosidades y contenidos de humedad. Debido a la falta de requisitos de presión, el método de moldeo es más simple en términos de construcción y operación y, por lo tanto, tiene un costo menor. Además, los moldes pueden construirse en prácticamente cualquier forma y tamaño y pueden ser reutilizados(14). Sin embargo, debido a la falta de fuerzas externas, el método moldeado lleva más tiempo que el método prensado.

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¿Cuál es más adecuado?

Tanto los refractarios prensados como los moldeados tienen sus ventajas, por lo que, naturalmente, hay que tener en cuenta el caso de uso específico, junto con las exigencias que los recursos disponibles imponen a la producción, la necesidad de automatización, etc. La ventaja común de ambos métodos es la velocidad relativa en comparación con la fabricación de ladrillos a mano y la forma, el tamaño y el acabado consistentes (13).

Cabe señalar que la formación de formas, por prensado o moldeo, es solo una parte de la conversación en torno a la selección y el diseño de un refractario. Igual de importante es cómo se cura el material, es decir, a qué temperatura y durante cuánto tiempo. Además, el prensado y el moldeo se ocupan principalmente de la producción de ladrillos, incluidos los monolitos, y solo una parte de la historia de las pastas refractarias y otros productos compuestos.

Consultoría de óxido de manganeso

Los ladrillos refractarios son bloques de material cerámico o similar a la cerámica altamente resistente térmicamente, compuestos principalmente por materiales refractarios como sílice o cromita
Estos ladrillos encuentran un amplio uso en la industria, desde revestimientos de artesas en colada continua hasta ladrillos refractarios para hornos
Los ladrillos se fabrican principalmente mediante un método moldeado o prensado, dependiendo del resultado deseado del ladrillo refractario
Ambos métodos de producción tienen ventajas significativas sobre el conformado a mano, especialmente en términos de velocidad y consistencia, siendo el proceso de prensado más rápido
El prensado utiliza presión hidráulica para comprimir el material de ladrillo sin curar en un molde, que posteriormente se cuece. Las ventajas incluyen velocidad, uniformidad y mejores propiedades de porosidad. El prensado en caliente es un subconjunto, que es en gran medida de naturaleza y uso patentado
El proceso de moldeo es eficaz y fiable, aunque más lento que el método de prensado. Es ampliamente tolerante a muchos materiales

Referencias

1 W. E. Lee y W. M. Rainforth, Microestructuras cerámicas - Control de propiedades mediante procesamiento, Chapman and Hall, Londres, 1994

2 K. Matusmoto, Chem. Abst., 1963, 59, 3626

3 T. R. Lyman y W. J. Rees, Trans. Ceram. Soc. 1937, 36, 110
4 F. C. Steimke, Tesis de licenciatura, Facultad de Minas de la Universidad de Missouri, 1941

5 US1911152 de patentes de EE. UU., 1929

6 E. Agar, J. Am. Ceram. Soc., 1925, 8. 122

7 CN2312120Y de Patentes de China, 1996

8 J. H. Kruson y C. A. Smith, J. Am. Ceram. Soc., 1925, 8, 829

9 C. Schacht (ed), Refractories Handbook, CRC Press, Boca Ratón, Estados Unidos, 2004

10 A. M. Garbers-Craig, J. S. Afr. Inst. Metalurgia Minera., 2008, 108, 491

11 W. N. Dos Santos, J. Eur. Ceram. Soc., 2003, 23, 745
12 A. V. Gropyanov, Refractan. e Indumentaria. Ceram., 2009, 50, 198

14 J. McMeekan, J. Inst. Ingenieros, 1920, 1, 380

13 J. D. Gilchrist (ed), Combustibles, hornos y refractarios, Pérgamo, Oxford, 1977