Tijolos refratários são tijolos desenvolvidos para suportar altas temperaturas. Os tijolos refratários, também chamados de tijolos refratários, são feitos com materiais à prova de fogo, com alto ponto de fusão e resistentes ao estresse térmico. Embora a capacidade de suportar o calor seja o seu objetivo principal, os tijolos refratários também têm uma baixa condutividade térmica, o que os torna mais eficientes em termos energéticos do que outros materiais resistentes ao fogo. Os tijolos refratários são mais comumente usados em ambientes de alta temperatura, mas há situações em que os engenheiros os utilizam em aplicações de baixa temperatura devido às suas propriedades isolantes, resistência química e integridade estrutural.
Os tijolos refratários não estão sujeitos à decomposição por calor, pressão ou produtos químicos. Eles fazem parte de um grupo maior de substâncias que a ciência dos materiais define como material refratário. Os tijolos refratários fazem parte do subconjunto “moldado” do material refratário.
Tipos comuns de tijolos refratários
Os tijolos refratários têm inúmeras aplicações, por isso os fabricantes criaram tipos distintos de tijolos para resistir a condições específicas. Os materiais mais comuns usados na produção de tijolos refratários são alumina, sílica, magnésia e argila refratária. Misturados em diferentes proporções, esses materiais criam os três principais tipos de tijolos refratários: tijolos refratários ácidos, tijolos refratários básicos e tijolos refratários neutros.
Listados estão alguns dos tipos mais comuns de tijolos refratários nessas três grandes categorias.
Tijolos de argila de fogo
Os fabricantes fazem tijolos de argila refratária usando uma combinação de argila triturada, areia, sílica e alumina. Os construtores usam tijolos de argila refratária em aplicações de temperatura moderada, como lareiras, fornos, fogões e chaminés. Eles podem suportar temperaturas de até 1.600 graus Celsius. Este é o tipo mais comum de tijolo refratário que as pessoas usam.
Tijolos de alta alumina
Os tijolos com alto teor de alumina são ideais para ambientes de alta temperatura, como siderurgia e incineradores, porque apresentam boa estabilidade térmica e resistência à erosão química. Como o próprio nome sugere, a alumina é o principal componente dos tijolos com alto teor de alumina.
Tijolos de sílica
A sílica de alta pureza, ou dióxido de silício, é o principal componente dos tijolos de sílica. Este tipo de tijolo refratário possui alto ponto de fusão e resistência a temperaturas de até 2.000 graus Celsius. Esses tijolos também têm alta resistência ao ácido, por isso são ideais em fornos de fabricação de vidro, fornos de fusão de cobre e fornos de aço a céu aberto.
Tijolos de Magnésia
A argila refratária, que consiste em óxido de magnésio, é o principal componente dos tijolos de magnésia. Os fabricantes usam este tijolo principalmente devido à sua resistência a escórias, incluindo cal e escórias ricas em ferro. Esses tijolos têm a mais ampla aplicação na indústria siderúrgica. Eles resistem a temperaturas de até 2.100 graus Celsius.
Tijolos cromados
Os fabricantes constroem tijolos de cromo usando argila refratária contendo minério de ferro cromo, óxido de ferro, bauxita e sílica. Esses tijolos têm maior aplicação em ambientes corrosivos. Isso pode incluir áreas específicas em um forno ou fornalha. Eles podem resistir a temperaturas de até 2.000 graus Celsius.
Tijolos de Carbono
Os tijolos de carbono são um tipo de tijolo refratário neutro composto de carbonos de alta qualidade, incluindo antracito, coque, grafite e um agente aglutinante. Os tijolos de carbono têm excelente resistência ao choque, baixa condutividade térmica e resistência a altas temperaturas e erosão. A principal aplicação dos tijolos de carbono é na indústria metalúrgica.
Tijolos de Zircônia
Os tijolos de zircônia são um tipo de tijolo refratário a ácidos e são compostos de dióxido de zircônio. Esses tijolos possuem excelente resistência ao choque e baixa condutividade térmica. Os projetistas usam esses tijolos onde mudanças rápidas de temperatura exigem estabilidade. Essas aplicações incluem fornos metalúrgicos, fornos de vidro e fornos cerâmicos.
Tijolos isolantes
Os tijolos isolantes são feitos de materiais porosos, portanto são tijolos refratários leves. Eles também têm baixa condutividade térmica, por isso são ideais para minimizar a perda de calor. Em comparação com os tijolos de argila refratária, estes apresentam menor densidade e maior resistência térmica. Existe uma grande variedade de tijolos refratários isolantes. Os tijolos isolantes costumam ser uma opção econômica em comparação com outros tijolos refratários.
Qualidades e características do tijolo refratário
A qualidade e as características do material que forma os tijolos refratários permitem que eles prosperem em ambientes de alta temperatura.
Alto ponto de fusão – Os materiais que formam a base dos tijolos refratários como sílica, carbono, alumina, zircônia, magnésia e óxido de cromo têm todos um alto ponto de fusão. A composição deste material base permite que os tijolos mantenham a sua integridade estrutural a temperaturas extremamente elevadas. Estabilidade Térmica – Os tijolos refratários podem suportar mudanças rápidas de temperatura sem rachar ou quebrar. Esta é uma qualidade valiosa em aplicações como as indústrias de vidro, aço e cerâmica, onde o aquecimento e o resfriamento são parte integrante do processo de produção. Resistência Química – Certos tijolos refratários mantêm a integridade estrutural quando expostos a substâncias químicas. Isto os torna valiosos em aplicações expostas à presença de agentes corrosivos e escórias. Isolamento Térmico – Alguns tijolos refratários apresentam baixa condutividade térmica. Isso permite minimizar a transferência de calor, reduzir a perda de energia e manter a estabilidade da temperatura. Tijolos refratários, como tijolos isolantes, fornecem isolamento eficaz em ambientes de alta temperatura. Resistência Mecânica – Os tijolos refratários são estruturalmente sólidos, o que lhes permite resistir a rachaduras e deformações durante o uso e desgaste constantes. Resistência à abrasão – Muitas das aplicações de tijolos refratários os submetem a materiais fluidos ou ações mecânicas. Esses tijolos podem suportar essa abrasão constante e durarão mais tempo com maior integridade estrutural. Porosidade/Densidade – Tipos específicos de tijolos refratários possuem diferentes níveis de porosidade que determinam sua capacidade de resistir à penetração de gases ou líquidos. Os tijolos densos têm um nível mais alto de resistência a gases e produtos químicos, mas os tijolos porosos têm maior capacidade de isolamento. Integridade Estrutural – Os tijolos refratários mantêm sua forma nos ambientes químicos mais severos e nas temperaturas mais altas. Essa qualidade garante a longevidade do revestimento refratário.
Aplicações para tijolos refratários
As qualidades dos tijolos refratários significam que eles funcionam para uma ampla gama de aplicações que envolvem altas temperaturas e condições adversas.
Indústria Siderúrgica
A indústria siderúrgica é a principal usuária de tijolos refratários em aplicações como altos-fornos, panelas de aço e conversores de aço. Tijolos refratários revestem as paredes, telhados e pisos deste equipamento para dar-lhes a capacidade de suportar as altas temperaturas e reações químicas envolvidas na produção de aço.
Indústria de vidro
Os tijolos refratários são usados em fornos de fabricação de vidro e tanques de fusão de vidro. Eles fornecem isolamento e resistência às propriedades corrosivas do vidro fundido. Os tijolos refratários também mantêm sua integridade estrutural durante as mudanças de temperatura presentes no aquecimento e resfriamento do vidro.
Indústria de metais não ferrosos
A indústria de metais não ferrosos refere-se a metais que não contêm ferro ou têm baixo teor de ferro. Os tijolos refratários são comuns na indústria de metais não ferrosos porque esses metais possuem alto ponto de fusão, resíduos químicos corrosivos e uma ampla gama de propriedades distintas que exigem tijolos com versatilidade.
Indústria Petroquímica
Os fabricantes utilizam tijolos refratários em aplicações para unidades de craqueamento catalítico e fornos de etileno comuns na indústria petroquímica. Os tijolos refratários possuem forte resistência à corrosão e abrasão e a estabilidade química necessária para garantir a longevidade dos fornos. Eles também possuem o isolamento térmico necessário para controlar as temperaturas, otimizar a eficiência do processo e reduzir o consumo de combustível.
Indústria de geração de energia
As usinas de geração de energia usam tijolos refratários para revestir caldeiras, incineradores e outros equipamentos de alta temperatura. Isto fornece isolamento para este equipamento e protege máquinas e estruturas sensíveis contra altas temperaturas.
Indústria Cerâmica e Cimento
As fábricas de cerâmica e cimento usam tijolos refratários para revestir fornos para queima de cerâmica, cerâmica, tijolos e blocos de cimento.
Fundições
As fundições usam tijolos refratários em fornos e cadinhos usados para derreter e vazar metais fundidos.
Propriedades físicas de tijolos refratários
Forma – Os tijolos refratários geralmente têm formato quadrado ou retangular. Isso permite fácil empilhamento, alinhamento e estabilidade. Existem também formatos especiais de tijolos, como circulares, arcos ou cunhas, para aplicações específicas. Tamanho – Os tijolos refratários vêm em tamanhos variados, mas padronizados, para garantir facilidade de instalação. Uma dimensão típica de tijolo refratário é 9 pol. x 4,5 pol. X 2,5 pol. (CxLxA) ou 230 mm x 115 mm x 75 mm. Peso – O peso dos tijolos refratários varia muito de acordo com o material exato utilizado para o tijolo. Normalmente, os tijolos isolantes são os tijolos refratários mais leves e variam entre 2,2 lb-6,6 lb (1kg-3kg) por tijolo. Os tijolos cromados são pesados devido à sua composição densa. Eles variam de 8,8 lb a 17,6 lb (4 kg a 8 kg) por tijolo. Cor – A cor dos tijolos refratários varia de acordo com o material. As cores comuns incluem amarelo claro, bege, cinza claro, esbranquiçado e preto. Textura da superfície – Os tijolos refratários são sólidos e compactos. Eles podem ter uma superfície lisa, ligeiramente áspera ou texturizada dependendo do método de fabricação ou do tipo de tijolo. Padrão de superfície – Alguns tijolos refratários apresentam padrões ou marcações em sua superfície devido ao processo de fabricação. Essas marcações podem ajudar no alinhamento durante a fase de instalação. Resistência à Compressão – A resistência à compressão dos tijolos refratários varia de acordo com o seu material. Em geral, os tijolos refratários têm uma resistência à compressão que varia de algumas centenas de libras por polegada quadrada (psi) a vários milhares (psi). Os tijolos isolantes têm a menor resistência à compressão de 300 psi a 2.000 psi. Os tijolos cromados têm a maior resistência à compressão de 10.000 psi a 30.000 psi. Absorção de umidade – Os engenheiros projetam tijolos refratários para terem baixa absorção de umidade e minimizar seus efeitos negativos em seu desempenho. Como todas as propriedades físicas, a absorção depende do material exato do tijolo refratário, mas todos apresentam uma taxa de absorção de umidade entre 1% -6%. Os tijolos isolantes, devido à sua natureza porosa, apresentam a maior faixa de absorção, que fica entre 2% -6%.
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