Por Fabio Reynol
Agência FAPESP – Uma nova técnica de produção de materiais cerâmicos refratários, desenvolvida pela estudante de doutorado Mariana Albuquerque Lima Braulio, ganhou o prêmio Gustav Eirich 2009, concedido pela Associação Alemã das Indústrias de Refratários (FGF) e pela empresa Eirich.
Mariana, que é bolsista da FAPESP, está no segundo ano de doutorado em engenharia de materiais na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). Sua pesquisa está relacionada ao Projeto Temático “Estudo sistêmico para o desenvolvimento de concretos refratários avançados – II”, apoiado pela FAPESP e coordenado pelo professor Victor Carlos Pandolfelli, que também é o orientador da estudante.
Os materiais cerâmicos refratários são utilizados no revestimento de estruturas que entram em contato com altas temperaturas, como as chamadas panelas siderúrgicas, que são fornos nos quais o aço é derretido. As paredes têm de resistir a condições severas, como amplas variações de temperatura, calor elevado (por volta dos 1.500º C) e contato com elementos altamente corrosivos.
Para resistir a essas agressões, os refratários contêm uma estrutura formada por óxido de magnésio e óxido de zinco, chamada espinélio. Uma das inovações do trabalho de Mariana foi promover a formação in situ do espinélio.
Essa estrutura é constituída durante os primeiros usos da panela com a própria temperatura de operação. “O espinélio é formado mais rapidamente, apresentando maior resistência à corrosão e maior estabilidade volumétrica”, disse Mariana.
O controle da variação de volume é importante, pois em atividade o material sofre choques térmicos bruscos que chegam a 700º C de amplitude. “Nesse estudo, obtivemos controle total da reação de expansão volumétrica desejada em até 8%”, destacou Pandolfelli.
O material refratário sofre também outro efeito causado por dois fatores agressivos: o peso constante do metal derretido e a sua alta temperatura. Esses elementos em conjunto provocam uma deformação lenta chamada de fluência. Esse é um dos pontos que o grupo de pesquisa ainda está aperfeiçoando, pois o material desenvolvido tem uma resistência menor à fluência comparado ao convencional.
Em contrapartida, a nova tecnologia apresenta alta resistência a ataques químicos. O metal fundido e principalmente a escória (crosta flutuante sobre a massa derretida) são altamente corrosivos. O desempenho do novo material se mostrou superior nesse quesito, que é uma das maiores preocupações das siderúrgicas.
Outro avanço conquistado no trabalho feito na UFSCar foi a adição de mineralizadores com a finalidade de se obter a espinelização em temperaturas menores. Em processos convencionais são utilizados para esse mesmo propósito nanomateriais que são bem mais caros.
“Um quilo do nanomaterial empregado fica em torno de R$ 5 mil, enquanto o nosso mineralizador custa R$ 150”, comparou Pandolfelli. Considerando que uma panela siderúrgica usa cerca de 300 toneladas de material refratário, o benefício se multiplica.
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