Estudio de propiedades de magnesia sinterizada adicionando nanopartículas de óxido de hierro (Fe₂O₃), óxido de aluminio (AI₂O₃) y óxido de silicio (SiO₂) para uso en ollas metalúrgicas secundarias

Gómez Rodríguez, Cristian (2013) Estudio de propiedades de magnesia sinterizada adicionando nanopartículas de óxido de hierro (Fe₂O₃), óxido de aluminio (AI₂O₃) y óxido de silicio (SiO₂) para uso en ollas metalúrgicas secundarias. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

El desarrollo de tecnologías para la fabricación de acero de alta calidad permitió la invención de procesos de refinamiento, entre los cuales está la llamada metalurgia secundaria en ollas de refinamiento que cambió totalmente los requerimientos de los refractarios que se utilizan en los revestimientos para fabricación de acero. Por tal motivo, hoy en día se utilizan diferentes sistemas refractarios como revestimiento en las ollas metalúrgicas ya que exhiben excelentes propiedades tales como alta refractariedad, resistencia al ataque químico por escorias y resistencias a choques térmicos. La nanotecnología ha sido utilizada en refractarios y se ha comprobado que el rendimiento del refractario se ha visto beneficiado, debido a que la incorporación de las partículas nanométricas inmersas en la matriz favorecen su actividad de reacción. Como parte de la presente investigación se desarrollaron muestras refractarias cuya matriz fue magnesia (MgO), adicionando nanopartículas de Fe2O3, Al2O3, SiO2 de 1 a 5 % en peso respectivamente. Todas las composiciones realizadas fueron sinterizadas a 1300, 1500 y 1600 °C. Las muestras sinterizadas fueron caracterizadas microestructuralmente mediante MEB, así mismo se identificaron las fases formadas mediante la técnica de DRX. Se les realizaron estudios de propiedades físicas en términos de la densidad y porosidad, propiedades químicas realizando un ataque químico por escoria a muestras que previamente habían obtenido densidades altas, de igual forma a las muestras con altas densidades se les realizó pruebas de compresión en frio. De acuerdo a resultados obtenidos se encontró que con adiciones de nanopartículas de Fe2O3, las densidades incrementaron en las tres temperaturas propuestas, siendo la mayor con 5 % en peso a 1500 °C. En general (exceptuando esta composición de 5 % a 1500 °C) a 1600 °C se obtuvieron muestras con densidades mayores, por lo cual se les realizó ensayos de resistencia a la compresión en frio, obteniendo probetas con una tendencia de incremento en la resistencia a la compresión con adiciones del porcentaje de nanopartícula de Fe2O3 y Al2O3. En el análisis químico por escoria se observó que no hubo infiltración considerable en muestras con composición de xiv MgO-Fe2O3, y MgO-Al2O3, no siendo así con la composición de MgO-SiO2 ya que estas muestras presentaron una alta infiltración de escoria y formación de bajos puntos de fusión. Se concluye que, de la materia prima utilizada en las probetas estudiadas, las composiciones de MgO-Fe2O3 podrían ser utilizados en la producción de ladrillo refractario como revestimiento en la zona de escoria de las ollas metalúrgicas secundarias teniendo un rendimiento prometedor con baja penetración por escoria.

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