Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2010)
Mecanismo de corrosión a refractarios de MgO-C y MgO-C-Al en horno eléctrico
Abstract
This article presents the results of a post-mortem study of various MgO-C and MgO-C-Al pieces that are used in the electric furnaces at the Acerinox factory in Cádiz. From the chemical, thermal, mineralogical and microstructural characterization of the materials prior to use and post-mortem it has been established that, in both types of refractories, the corrosion has lead to the formation of reaction layers with different chemical and mineralogical composition, as a function of temperature and oxygen partial pressure, ranging from the hot to the cold face and strongly depending on the zone of the electric furnace where the piece is situated. Changes in graphite content have been observed in both types of materials by X-ray diffraction. These changes have been quantified by Differential Thermal Analysis. In MgO-C-Al refractories it has been observed the formation of small amounts of C<sub>3</sub>Al<sub>4</sub> inside the pieces and MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> in the refractories’ hot face. Keeping in mind the obtained results and the phase equilibrium diagram of Mg-C-Al-O it has been established a corrosion mechanism for both types of materials. It cannot be established by the present results that additions of Al (≈ 2 % in weight) improve the performance of MgO-C materials.<br><br>Se describen los resultados del estudio post-mortem de diversas piezas de MgO-C y MgO-C-Al utilizadas en los hornos eléctricos de la factoría de Acerinox en Cádiz. De la caracterización química, térmica, mineralógica y microestructural de los materiales sin usar y post-mortem se ha establecido que la corrosión ha dado lugar, en ambos tipos de refractarios, a la formación de capas de reacción con distinta composición química y mineralógica, en función de la temperatura y presión parcial de oxígeno en la pieza, que varían desde la cara caliente a la cara fría y dependen fuertemente de la zona del horno eléctrico en que está situada la pieza. En ambos tipos de materiales se han observado por difracción de rayos X cambios en el contenido de grafito con la distancia a la cara fría. Estos cambios se han cuantificado mediante análisis térmico diferencial. En los refractarios de MgO-C-Al se observa la formación de pequeñas cantidades de C<sub>3</sub>Al<sub>4</sub> en el interior de las piezas y de MgAl<sub>2</sub>O<sub>4</sub> en la cara caliente del refractario. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos y los diagramas de equilibrio de fases Mg-C-Al-O se ha establecido el mecanismo de corrosión en ambos tipos de materiales. De los resultados obtenidos no se puede establecer que adiciones de Al (≈ 2% en peso) mejoren el comportamiento en servicio de los materiales de MgO-C.
