Elastic moduli, damping and modulus of rupture changes in a high alumina refractory castable due to different types of thermal shock

Abstract

The work herein verifies the changes of the elastic moduli, damping and modulus of rupture (MOR) of a high alumina refractory castable due to heating, cooling and heating-cooling thermal shock damage. Twelve prismatic specimens were prepared for the tests and divided into four groups. The thermal shocks were performed on three groups, each containing three specimens having abrupt temperature changes of 1100°C during heating in the first group, during cooling in the second and during heating followed by cooling in the third group. The fourth group, which was taken as a reference did not receive any thermal shock. The elastic moduli were measured after each thermal shock cycle. After 10 cycles, the MOR, the damping and the damping dependence on excitation amplitude were measured at room temperature for all specimens. The elastic moduli showed a similar decrease and the damping a similar increase due to the cooling and heating-cooling thermal shocks. The heating thermal shocks caused no significant changes on the elastic moduli and damping. However, the MOR appeared to be sensitive to the heating thermal shock. This work also shows that the damping for the studied refractory castable is non-linear (i.e., amplitude of excitation sensitive) and that this non-linearity increases when the damage level rises.<br><br>En este trabajo se investigaron las alteraciones de los módulos elásticos dinámicos, del amortiguamiento y del módulo de rotura (MOR) de un material refractario moldeable de alta alúmina después de recibir choques térmicos de calentamiento, enfriamiento y calentamiento seguido de enfriamiento (calentamiento-enfriamiento). Para ello se prepararon doce cuerpos prismáticos dividiéndolos en cuatro grupos. Los choques térmicos se le aplicaron a sólo tres grupos, cada uno con tres muestras. Al primer grupo se le aplicó un cambio brusco de temperatura de 1100 °C en calentamiento, en enfriamiento al segundo grupo y calentamiento seguido de enfriamiento al tercer grupo. El cuarto grupo no recibió choque térmico. Los módulos elásticos se midieron después de cada ciclo de choque térmico. Después de 10 ciclos, el MOR, el amortiguamiento, y la dependencia de la amortiguación de la amplitud de la excitación fueron caracterizados a temperatura ambiente en todos los cuerpos de prueba. Como resultado se obtuvo que los cuerpos sometidos a cambios bruscos de temperatura por enfriamiento y calentamiento-enfriamiento presentaran una reducción similar en los módulos elásticos y aumento similar en la amortiguación mientras que el calentamiento no causó cambios significativos en estos parámetros. Sin embargo, el MOR pareció ser sensible a los cambios bruscos de temperatura por calentamiento. Este estudio también mostró que la amortiguación para el material refractario estudiado no es lineal y que este comportamiento no lineal se acentúa con el daño por choque térmico.

Keywords

• refractories
• thermal shock
• mechanical properties
• non-destructive tests
• Young’s modulus
• Refractarios
• choque térmico
• propiedades mecánicas
• ensayos no destructivos
• módulo de Young