INFORME LADRILLO

MATERIALES Y PROCESO DE MANUFACTURA 2015

INDICE1. OBJETIVOS......................................................................................................................22. INTRODUCCION..............................................................................................................23. DESCRIPCIÓN.................................................................................................................23. PROPIEDADES por contenido.........................................................................................23.3. LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO EN ALÚMINA......................33.4. LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE..........................34.PROCESO DE FABRICACION..........................................................................................34.1. PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS.............................................................54.2.CONFORMADO - PRENSADO......................................................................................54.3.EXTRUSIÓN...................................................................................................................64.4. SECADO........................................................................................................................74.5.COCCION.......................................................................................................................95. CONCLUSIÓN................................................................................................................106.BIBLIOGRAFIA................................................................................................................10

1 LADRILLOS REFRACTARIOS


LADRILLOS REFRACTARIOS1. OBJETIVOS- Dar a conocer como es la elaboración de este tipo de material.- Dar a conocer cuáles son sus materias primas para elaborar.2. INTRODUCCIONEl ladrillo refractario es un tipo de material cerámico que posee una serie de características especiales, lo que permite hacer un gran uso de éste dentro de instalaciones industriales o en trabajos de estufas domésticas.Las caras de estos ladrillos son lisas. Esta peculiar característica disminuye la adherencia con el mortero, logrando la resistencia a altas temperaturas y la abrasión. Por sus buenas propiedades térmicas este material es considerablemente costoso.

3. DESCRIPCIÓNLos ladrillos refractarios actualmente son empleados para revestir calderas, ollas de aceración, parrillas, hornos rotatorios de cementeras, por mencionar algunas, en donde éstos deben estar adheridos uno con uno con tierra refractaria y para lograr mejorar la firmeza del pegado también se puede agregar cemento; dándonos por resultado una mezcla que tendrá una apariencia barrosa; esta mezcla permite que el pegado en la tierra sea suficientemente resistente para los procesos.El manejo de estos ladrillos no es tan simple como manejar ladrillos comunes, debido a que por sus mismas propiedades reacciona de manera explosiva con otros materiales que no sean los correctos.Al igual que la tierra refractaria, los ladrillos refractarios además de cumplir con su función de refractar, son excelentes contenedores de calor, es decir, mantienen el calor al que son expuestos durante sus diferentes usos.Una de las peculiaridades de este tipo de material es que son fabricados en calidades variadas, dependiendo de la concentración de alúmina y con base en esta concentración el ladrillo resiste mayores temperaturas o puede ser usado para distintos medios. Las concentraciones van desde el 36% hasta el 99% de alúmina aunque también se puede emplear sílice.Principalmente cuando se quiere recubrir hornos destinados para la fundición de acero, el tipo de ladrillo empleado es el de dióxido de silicio, en algunos casos cuando los ladrillos comienzan a licuarse estos trabajan con temperaturas superiores 3000 °F (1650 °C).Para poder crear estos ladrillos es necesario que sus componentes estén expuestos a bajas presiones y que sean a su vez, quemados a temperaturas muy altas. Las excepciones a este proceso son aquellos ladrillos que son químicamente ligados, o los que utilizan el alquitrán, resina o gomo para permanecer aglutinados.

3. PROPIEDADES POR CONTENIDOLos ladrillos refractarios utilizados son de dos tipos dependiendo del contenido de arcilla con sílices o alúminas; también por su contenido en magnesita y otros componentes. Las


http://es.wikipedia.org/wiki/Resina

http://es.wikipedia.org/wiki/Alquitr%C3%A1n

http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsius

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_silicio

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

http://es.wikipedia.org/wiki/Fundici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Horno

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADlice

http://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAmina

http://es.wikipedia.org/wiki/Calor

http://es.wikipedia.org/wiki/Cemento

http://es.wikipedia.org/wiki/Horno

http://es.wikipedia.org/wiki/Parrilla

http://es.wikipedia.org/wiki/Caldera_(m%C3%A1quina)

http://es.wikipedia.org/wiki/Abrasi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Mortero_(construcci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Estufa

http://es.wikipedia.org/wiki/Industria


propiedades de estos compuestos permiten que el ladrillo soporte estar a grandes temperaturas. Aunque el comportamiento de cada uno es muy propio del material.3.3. LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO EN ALÚMINA

El coeficiente de dilatación térmica de este tipo de ladrillos es muy bajo. Gracias a esta propiedad los ladrillos están preparados para soportar elevadas temperaturas, sin presentar algún tipo de deformación o dilatación que modifiquen el desempeño del ladrillo después de su enfriamiento.Como la arcilla necesaria para su fabricación es muy poca, y el contenido de alúmina (material costoso) es grande, el precio en el mercado de estos ladrillos es alto.3.4. LADRILLOS REFRACTARIOS CON ALTO CONTENIDO DE SÍLICE

Al igual que los anteriores, estos ladrillos están diseñados para estar expuestos a altas temperaturas, sin embargo, cuando estos son sometidos a fases alternativas o continuas de calor a frío suelen dilatarse de manera considerable para su uso industrial. Y estos continuos cambios de temperatura, así como de forma, afectan el ladrillo de tal forma que este termina por desintegrarse. Este tipo de ladrillo es muy útil en zonas en donde las temperaturas a las que se expone son altas continuas.

4. PROCESO DE FABRICACIONEn la industria de los materiales refractarios se utilizan diversos métodos para su fabricación. El sistema más sencillo es el de cortar piezas, de la forma deseada, a partir de las materias primas naturales o producidas artificialmente, como son por ejemplo los esquistos de cuarzo o el silicio fundido:

Procedimiento de corte para dar forma a los bloques de material de cuarzo


http://es.wikipedia.org/wiki/Fabricaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Arcilla


Otro método diferente es el de fundir una composición determinada en moldes para obtener ladrillos o bloques. Los materiales fabricados por este principio se denominan productos electrofundidos. En los últimos años se han implantado principios y técnicas de trabajo de la cerámica fina para fabricar productos altamente refractarios, en los que las materias refractarias una vez molidas con la máxima finura y después de una preparación en húmedo, se moldean bien por medio de aglomerado químico, extrusión o también por prensado isostático. Para la fabricación de ladrillos refractarios se sigue utilizando no obstante, todavía hoy en día preferentemente el denominado método de cerámica bruta.

Horno de cocción ladrillos refractores

Proceso de fabricación de ladrillos refractarios

1.- Almacén de materia prima, 2.- triturador de arcilla, 3.- molino de arcilla, 4.- torre de secado, 5.- silo, 6.- dispositivo para disolución de componentes líquidos, 7.- triturador basto, 8.- triturador fino, 9.- transportador, 10.- criba, 11.- silo de carga, 12.- molino de bolas, 13.- aireador, 14.- pesaje, 15.- silo de carga, 16.- dosificador de componentes líquidos, 17.- mezclador, 18.- prensas de fricción, 19.- prensas hidráulicas, 20.- moldeador



a mano/apisonador, 21.- vagoneta de cocción, 22.- secador de túnel, 23.- horno túnel, 24.- almacén/cargue de ladrillos.

4.1. PREPARACIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS.En general las materias primas de que parte el proceso de fabricación de materiales refractarios son de origen natural y proceden directamente de mina. En la fabricación de refractarios especiales, y en el caso de la magnesia, cuyas reservas naturales son actualmente insuficientes, la materia prima procede en algunos países (USA entre ellos) de síntesis química (magnesia obtenida a partir del agua de mar y alúmina a partir de la bauxita).Cuando se utilizan, en todo o en parte, materias de origen primario (naturales), es necesario realizar una serie de operaciones previas con el objeto de obtener una materia de calidad adecuada, que nos permita obtener un producto refractario cocido con las propiedades deseadas. Por ello y una vez extraída la materia prima natural de la mina o cantera, se procede a su lavado, con objeto de eliminar materias solubles que puedan actuar como posibles fundentes y que por tanto disminuirán las propiedades refractarias del producto a fabricar. En algunos casos es necesario realizar un proceso de concentración y posterior o paralelamente, una calcinación del producto, con el objeto de eliminar el CO2 de los carbonatos o H2O de los hidratos presentes en la materia prima. Si no se realizara esta operación, dichas sustancias volátiles se evacuarían en el procesode cocción de las piezas refractarias y provocarían la rotura de las mismas, con las consiguiera es pérdidas económicas. En ese sentido, se tiene la chamota que es el producto resultante de calcinar materiales arcillosos. La preparación abarca tres procesos individuales, a saber:1.- Desmenuzamiento de la materia prima, por trituración o molienda.

2.- Fraccionamiento por criba del material triturado o molido (Clasificación).

3.- Mezcla de fracciones para la formación de masa (Dosificación).

Por regla general y debido a circunstancias de tipo económico, el proceso de trituración se realiza escalonadamente:Trituración basta - trituración fina - molienda.Para ejecutar este tipo de trituración existen un gran número de máquinas de diferentes tipos, de las que sólo se citarán las más importantes:- Trituración basta: triturador de mandíbulas, triturador de impacto, triturador de cono, triturador de rodillos.- Trituración fina: triturador de impacto, triturador de cono, triturador de rodillos.- Equipos de molinos: Molino de rodillos anulares, molino de bolas, molino oscilante.



Los aspectos fundamentales para la elección apropiada del equipo de trituración son la dureza y la maleabilidad del material a moler, el grado de fragmentación prevista, la forma de grano y otros de carácter similar.

4.2. CONFORMADO - PRENSADO.En el conformado de las piezas, en el caso de masas s e c a s (humedad < 10%), es posible realizarlo en prensas, cosa que no se puede hacer con las masas plásticas (humedad >10 %), ya que lo impediría la incomprensibilidad del agua. Estas masas plásticas s e suelen extrusionar. El prensado además de permitir la conformación de las piezas, disminuye considerablemente la porosidad, quedando esta, en algunos casos, por debajo del 20 %.El prensado uniaxial tiene por objeto la compactación de la mezcla dentro de un molde rígido aplicando la presión en una sola dirección por medio de un embolo, o un pistón o un punzón rígido. Es un procedimiento de elevada capacidad de producción y fácil de automatizar. Las etapas generales en el prensado son:1.- Llenado de molde2.- Compactación y conformado de la pieza,3.- Extracción de la piezaLa alimentación, consistente en material granular de fluidez elevada, se introduce en la cavidad formada por el molde se realiza mediante un mecanismo deslizamiento y se dosifica volumétricamente.Una vez realizado el llenado del molde, con el polvo cerámico de elevada fluidez y conteniendo los aditivos adecuados, el mecanismo de alimentación se retira y en su movimiento de retirada alisa la superficie.

4.3.EXTRUSIÓN.El conformado plástico incluye los procedimientos de producción de productos a partir de una mezcla de polvo cerámico y aditivos que es deformable bajo presión. La mezcla puede obtenerse en sistemas conteniendo arcillas por la adición de agua y pequeñas cantidades de floculante, un agente de mojado y un lubricante.En sistemas que no contienen arcilla, tales como óxidos puros, carburos y nitruros, es necesario añadir, en lugar de la arcilla, un material orgánico, mezclado con agua o con otro fluido, para proporcionar la plasticidad. Se requiere entre el 20 y el 50 % de aditivo orgánico para lograr la plasticidad adecuada para el conformado. La plasticidad es la capacidad de deformarse ante un esfuerzo mecánico conservando la deformación al retirarse la carga.La mayor dificultad del proceso de conformado plástico es la eliminación del material orgánico antes de la cocción. En el caso de los sistemas arcilla – agua, durante el secado tiene lugar una contracción sustancial, que aumenta el riesgo de aparición de grietas. En el caso de sistemas con aditivos orgánicos, el problema mayor es la obtención de pieza en verde libre de defectos y la extracción del material orgánico. Una extracción demasiado rápida da lugar a



agrietamientos, hinchamiento o distorsión. Por otra parte, una eliminación inadecuada resulta en agrietamientos, hinchamiento o contaminación en el proceso posterior de densificación a alta temperatura.El conformado plástico se usa de forma extensiva en la fabricación de cerámicas tradicionales y modernas o avanzadas. Materiales de construcción tradicionales tales como: ladrillos y tejas se obtienen por extrusión. Además se pueden producir por extrusión: tubos de protección de los termopares, tubos para hornos, tubos de carburo de silicio para intercambiadores de calor, aislantes eléctricos de porcelana, sustratos para aplicacione electrónicas, soportes de catalizadores tipo “colmena de abeja”, tubos transparentes para lámparas, etc. Los sustratos pueden extruirse a un espesor menor de 1 mm.Se pueden obtener productos de gran tamaño de más de una tonelada, hasta de pequeño tamaño de solamente unos gramos de masa.La extrusión se usa en el conformado de materiales compuestos y la extrusión en caliente puede usarse para la obtención de electrodos de grafito.Las presiones que se alcanzan en la industria varían desde los 4 MPa para productos de porcelana hasta los 15 MPa para algunos materiales plastificados con productos orgánicos. La capacidad de producción varía en función del tamaño de la pieza a fabricar, aproximándose a las 100 t/h para piezas de gran tamaño. La velocidad de extrusión medida en términos de la velocidad de salida del material de la máquina, también varía ampliamente y esta controlada por la velocidad de corte y del sistema de transporte. Una velocidad de 1 m/minuto es común en la extrusión de piezas de gran tamaño.

4.4. SECADOLas piezas conformadas, en general, deberán someterse a un proceso de secado una vez conseguida su configuración al objeto de desprenderse del agua aportada para este menester o de otras materias líquidas dependientes del proceso de fabricación. Solamente las piezas moldeadas completamente secas pueden cocerse sin peligro de agrietamientos.El secado tiene por objeto eliminar el agua libre, no combinada, contenida en la pasta cruda e incorporada durante la preparación de las materias primas. La necesidad e importancia de esta operación, previa a la cocción, esta en consonancia con el porcentaje de humedad de la pasta. Es por tanto particularmente relevante en las masas plásticas de arcilla y, por el contrario, es innecesaria en la preparación de masas prensadas en seco o aglomeradas químicamente.El agua libre de la pasta puede diferenciarse, en agua de poro y agua intergranular. La primera rellena los espacios huecos entre las partículas del agregado, sin contribuir al volumen total aparente de la masa. La segunda



recubre las partículas granulométricas base, y añade su volumen al total. La eliminación por secado del agua intergranular afecta pues al volumen de la pieza verde, en tanta mayor cuantía cuanto más próxima sea lahumedad inicial al punto de saturación. Este fenómeno explica la contracción de las pastas húmedas o verdes, en particular de las arcillosas, durante la operación de secado y la nula contracción de las pastas secas.El agua de poro debe eliminarse a temperaturas próximas a la de ebullición. Si su extracción se efectúa durante la cocción, la elevada temperatura superficial de la pieza y su pequeña conductividad térmica dará lugar a que la porción final de humedad sea eliminada a través de una capa sinterizada del material, lo que originará un mayor porcentaje de porosidad abierta en la pieza cocida. La operación de secado, como fase previa de la cocción, se justifica pues, al objeto de que el material absorba la fuerte contracción térmica inicial, de forma lenta y homogénea, evitando la aparición de fisuras, y en razón de obtener la mínima porosidad abierta.En el curso del secado la resistencia mecánica de la pieza crece moderadamente debido a la fijación sobre la superficie de los granos, coloides e iones en suspensión o disolución, respectivamente, lo que contribuye a cohesionarlos. En las masas fraguadas o aglomeradas químicamente una parte del agua de amasado se incorpora coso agua de composición a la matriz intergranular y en tal caso su secado y cohesionado tienelugar a temperatura ambiente. El proceso de secado se efectúa normalmente a temperatura ligeramente superior a. 100 ºC, en secadores tipo túnel de producción continúa, por lo que la operación de secado se concatena dentro del proceso general detratamiento térmico en régimen de recuperación de calor sensible. Los conductos del gas caliente se disponen bajo la solera del secadero y por tanto separados de la carga. Por la cámara de secado se hace circular aire seco, en contracorriente del material e impulsado mediante ventiladores a fin de evitar que se sature con el vapor del agua. La temperatura y humedad del aire se controlan a lo largo del secadero con objeto de regular la velocidad de secado de acuerdo con las características del proceso de eliminación del agua de la masa. El mecanismo de secado es consecuencia de la forma de presentación del agua en la pasta: (agua intergranular y de poro), hecho que gobierna su extracción y que permite distinguir dos subetapas de secado. En tanto exista agua intergranular, es decir, entre el punto de saturación y el punto crítico de humedad, el agua superficial de la pieza estará en comunicación con el agua interna. Por debajo del punto crítico no ocurre así y la humedadinterna estará desconectada de la superficie. Al comienzo del secado la película de agua intergranular va progresivamente adelgazándose y la contracción de la pasta es homogénea. La pérdida de humedad es uniforme en toda la masa y la



velocidad de secado puede ser elevada (mayor temperatura y menor grado de humedad en el aire). Al alcanzarse el punto crítico, el transporte del agua hacia la superficie se hace más difícil, ya que opera por capilaridad o por difusión gaseosa, y por tanto la velocidad intrínseca de secado es más lenta. Para que la pérdida de humedad sea homogénea interesa que la pieza alcance una temperatura uniforme y que por tanto no exista apenas gradiente térmico en la masa, lo cual se favorece con una atmósfera próxima a la saturación de vapor.

Los ladrillos de tamaños grandes como son, por ejemplo, los utilizados para los crisoles

de fusión de vidrio, placas de asiento y otros similares, se secan por el método de

humedad controlada. Los ladrillos prensados se someten en cámaras o túneles de

secado a la influencia del calor procedente de los hornos de cocción, utilizando este calor

de una manera racional. En las modernas instalaciones de fábricas, los ladrillos

prensados en verde se colocan delante de la prensa directamente sobre la vagoneta del

horno túnel para que una vez secos en el canal de secado sean introducidos en el horno

túnel. Este procedimiento no solo contribuye a un ahorrote costes, sino que se evitan

además los deterioros por manipulación.

4.5.COCCIONLa cocción es sin duda la etapa más delicada del proceso de fabricación ya que condiciona las propiedades más importantes y específicas del producto final. Los parámetros básicos de la cocción son la temperatura, el tiempo de tratamiento y la velocidad de calentamiento y enfriamiento. La temperatura de cocción debe ser como mínimo igual a la de utilización del material, ya que de no ser así ciertos fenómenos que se operan durante su trascurso tendrán lugar en el horno de forma incontrolada e indeseada. Tal es el caso, fundamentalmente, de la variación permanente de dimensiones de la pieza.Los hornos modernos de cocción de refractarios son tipo túnel y marcha continua .Los rasgos básicos del horno consisten en una cámara alargada a lo largo de la cuál circula la carga a cocer, dispuesta sobre una mesa móvil o sobre vagonetas. E l calentamiento del horno se efectúa mediante mecheros de gas laterales y la temperatura se gradúa por zonas, mediante recirculación de los gases.



La cocción es la operación más costosa del proceso de fabricación de refractarios y por ello es importante una alta eficiencia térmica del horno a utilizar. El horno túnel permite un alto grado de regeneración de calor y por ello se ha ido generalizando su uso en las modernas instalaciones de producción.Las temperaturas de cocción se clasifican en función de los grupos de materias más importantes en la escala siguiente:

Ladrillos de chamota: 1250 - 1500 °C Ladrillos de sílice: 1450 - 1500 °C Ladrillos aluminosos: 1500 - 1800 °C Ladrillos de magnesia: 1500 - 1800 °C

El tiempo total de cocción, incluyendo el precalentamiento y el enfriamiento comprende entre los 3 días en horno túnel y unas 3 semanas en los hornos anulares e individuales. No obstante, no se puede deducir al respecto que los hornos individuales estén ya superados técnicamente; para la cocción de determinados tipos y formatos de ladrillos se hacen imprescindibles los mencionados hornos.

5. CONCLUSIÓN Se vio que para hacer ladrillos refractarios se puede partir de diferentes tipos

de material. Estos ladrillos sirven en los hornos de fundición de metales que son sus paredes

refractarias.

6.BIBLIOGRAFIA Refractarios.Leccion3.FabricacionProductosREFRACTARIOS

http://ladrillorefractario///345kk


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