Improvement of basic carbon refractories by Titanium-Based Antioxidant

Mejora de los refractarios básicos de carbono mediante un antioxidante a base de Titanio

Posibilidad de preparación del antioxidante a base de titanio a partir de materiales de chatarra de Ti. Condiciones termodinámicas y aspectos teóricos de su aplicación en ladrillos de magnesia-carbono. Ensayos de laboratorio orientados a la eficacia de esta aplicación. Ensayos de corrosión por contacto de ladrillos de diferentes tipos de clinker de magnesia.

INTRODUCCIÓN

En términos generales, los antioxidantes son metales y no metales con mayor afinidad al oxígeno que el grafito y con productos de oxidación sin influencias negativas sobre los refractarios. Para distribuirse en los poros y la superficie del MgO y crear una capa protectora de óxido, necesitan una presión de vapor elevada en las condiciones de trabajo. Como antioxidantes se utilizan con frecuencia polvos metálicos como Mg, Al, Si y B y compuestos no metálicos como SiC, SiB₆, B₄C y BN. Su eficacia teórica puede calcularse mediante estequiometría como la cantidad de reducción de 1 kg de CO a carbono [1]. Este valor es el más bajo para el boro (0,26 kg) y el B₄C (0,33 kg). Debido al precio, en la industria el más utilizado es el Al a veces con adición de Si [2]. Por otro lado y debido a la alta calidad de la capa protectora fundida de B₂O₃, muy a menudo también se utilizan B y B₄C a pesar de tener un precio 10 veces superior [3].

El polvo de titanio no parece ser un antioxidante muy ventajoso. Su precio es de 2 a 4 veces superior y su rendimiento teórico (0,85 kg) es inferior al del Al (0,64 kg). Sin embargo, sus propiedades útiles pueden ser muy interesantes si el polvo de Ti - antioxidante se fabrica a partir de materiales de Ti - chatarra que no son adecuados para refundirlos en Ti metálico puro [4]. La mayoría de los desechos de Ti son aleaciones de Ti con un contenido de Ti superior al 90 % en masa y el principal aditivo es principalmente Al.

Las condiciones termodinámicas de los procesos de antioxidación se calcularon a partir de la energía libre de Gibbs estándar [5]. A partir de los diagramas calculados en la Figura 1. y la Figura 2. se supone que el TiN y el TiC son estables en atmósfera reductora y el TiO en atmósfera de CO-CO₂.

El TiO más estable, como el SiO, tiene una elevada presión de vapor que facilita su transporte a la superficie del MgO.

RESULTADOS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN

Para confirmar la eficacia del antioxidante Ti, se han preparado muestras de MgO - sinterizado mezclando con 20 % en masa de grafito y 0,25 - 5,0 % de Ti- polvo producido por el proceso HDH [6]. Pellets con diámetros de 10mm preparados por prensado a 200 MPa fueron recocidos durante dos horas en aire a 1100, 1300 y 1500 °C. La dependencia de la disminución de masa de las muestras se muestra en la figura 3.