William Andrés Rojas Aldana Código: 5092233 Grupo: 6

Corrosión en Refractarios

Lo primero que debemos definir para entender toda la discusión es que son los refractarios. Los materiales refractarios son usados para propósitos estructurales a elevadas temperaturas, y en muchos casos donde tengamos un ambiente corrosivo a altas temperaturas. Estos materiales por lo general contienen fases liquidas que reacción como reacciones químicas cunado este material es sometido a altas temperaturas, lo que nos lleva a la corrosión y al consumo de este material.

A lo largo que encontremos reacciones químicas durante los procesos de corrosión, los cambios físicos ocurridos pueden acelerar estos procesos, el efecto de corrosión disminuye el espesor en los materiales refractarios, lo cual hace que estos materiales sean mas propensos o mas vulnerables a presentar corrosión, todo esto se da por un ataque químico, hasta que se alcanza un equilibrio químico entre el contacto del liquido y el refractario.

Es esencial decir que las reacciones de corrosión proceden en una dirección localizada en el equilibrio térmico. Esto significa que en los diagramas de equilibrios de fase pueden ser usados para analizar situaciones de corrosión y predecir estrategias químicas para minimizar la corrosión.

Cuando algunas personas interesadas en los materiales refractarios y su corrosión vieron que tenían dos opciones, la primera es ver la corrosión como un proceso químico y físico sin el uso de los diagramas de equilibrio de fase llamados “aproximaciones fenomenológicas”. La segunda opción es usar la información de las “aproximaciones fenomenológicas” y los diagramas de equilibrios de fase. Esta última opción es siempre requerida para un estudio completo de la corrosión en refractarios.

Existen varios principios acerca de los materiales refractarios, vamos a nombrar algunos de estos:

El primer principio fundamental es que los refractarios tienden a resistir “acid slags” mejor que los “basic slags”.

La definición de acidad y basicidad en una solución química en un cuarto de temperatura, puede ser que los ácidos contienen exceso de iones hidrogeno por encima de los iones hidroxilo considerando la línea base como neutral y cunado su

pH se encuentra en un rango de 7. Pero la definición de acidad y basicidad en una corrosión química y elevada temperatura, el material acido contiene excesos de silicatos y los materiales básicos encontramos carbonatos.

El segundo principio fundamental es acerca de la porosidad y los rangos de corrosión, la mayoría de los refractarios contienen espacio anular o porosidad. Esta porosidad puede abrir poros y estos pueden ser penetrados por fluidos y crear así una reacción química, causando destrucción atrás de la cara caliente de la refractaria.

Muchos de los fluidos corrosivos a través de los poros pueden penetrar el material refractario, creando una gran destrucción en la matriz, usualmente la matriz contiene impurezas y mayor porosidad.

Ahora hablaremos de la descripción fenomenológica de la corrosión, este proceso ocurre durante la corrosión del refractario ya que contienen componentes reactivos que en el proceso reaccionaran. La cara q se ve mas afectada por la corrosión es la que siempre tiene a elevar su temperatura es decir la cara caliente.

En algunos casos y aplicaciones de metalurgia, el metal puede muchas veces ser penetrado a lo largo del refractario y dañado.

Tercer principio fundamental de las reacciones y temperatura de los gradientes, la temperatura de los gradientes afecta la corrosión de los materiales a lo largo de estos, en un gradiente de temperatura puede aumentar el nivel de penetración de la corrosión además de afectar y restringir la interface de las refractarias. Si la temperatura de la cara caliente de la refractaria esta en el punto justo donde los productos se vuelven líquidos, la corrosión será muy lenta o no existente.

En los diagramas de fase y en las consideraciones de equilibrio, el diagrama de fases es un mapa q muestra el equilibrio entre las fases presentes en función de su composición y su temperatura, estos diagramas son esenciales para mostrar las relaciones entre el sistema químico, estos diagramas de fases pueden ser los mas completos para identificar la corrosión además de proveer mas información acerca del comportamiento de este en función de su temperatura y composición y puede ser de gran ayuda ya que además de mostrar el efecto de corrosión puede establecer mas sobre su comportamiento entre ellas y el desplazamiento de partículas, además de mostrar su efecto el porosidad y reacciones químicas.

Existen diferentes formas de determinar el ataque por corrosión en refractarios, el primero puede ser el modelo de Konig, este relaciona el rango de corrosión en refractarias con su área de alto horno y la temperatura del gradiente en estas paredes. Este análisis incluye y asume que la temperatura del gradiente controla la temperatura de interface entre el slag y la refractaria, por lo tanto la temperatura disminuiría a medida que tenga mas espesor, y por lo tanto asumimos que a mayor espesor menor slag. Además este modelo cuenta con toda su demostración matemática que no mostraremos pero q si debimos tener en cuenta para el anterior análisis.

También tenemos el modelo de Endell, Fehling y Kley, quienes tienen una relación empírica entre la corrosión en una pared de determinado espesor con la medida de esta pared del mismo espesor, es un modelo algo antiguo trabajado en 1939, y basado en que la corrosión un fenómeno natural.

Vamos a ver algunos casos en los que podemos tener un estudio de corrosión, En muchos casos de fundición de hierro se han encontrado casos de CaO, SiO2 y FeO, que al reaccionar unos con otros puedes causar corrosión, entre ellos pueden formar el Al2O3, que en algunos casos se puede cristalizar y crear una especie de barrera en los materiales.

En otros casos la formación de compuestos puede hacer que los gradientes de temperatura disminuyan o aumenten y así en una forma u otra ayudar a la formación de corrosión en el material, deteriorándolo poco a poco, o en el peor de los casos destruyéndolo, dependiendo del porcentaje de impurezas por decirlo así q aceleren el fenómeno de corrosión.

También vemos y como último caso descrito que la fase gaseosa de las reacciones, que contribuye a la corrosión y por lo tanto al deterioro de las refractarias, ya que puede transportar partículas y penetrar, además de alternar la oxidación y reducción, causando cambios dimensionales.

Por ultimo y para concluir vamos a nombrar las pruebas de laboratorio para determinar este tipo de corrosión, encontramos pruebas estáticas y otras pruebas dinámicas que nos hace referencia a que unas están en movimiento rotacional y las otras no, entre las pruebas estáticas encontramos, la prueba de copa o taza, y en cuanto a las dinámicas las pruebas de goteo, cabezal rotatorio y el rotario.