NTE INEN 0609: Materiales refractarios. Clasificación

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NTE INEN 0609 (1981) (Spanish): Materiales
refractarios. Clasificación general
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CDU:
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 Norma Técnica
Ecuatoriana
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MATERIALES REFRACTARIOS
CLASIFICACION GENERAL
CO 02-07-103
INEN 609
1981-05
Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN – Casilla 17-01-3999 – Baquerizo Moreno E8-29 y Almagro – Quito-Ecuador – Prohibida la reproducción
1. OBJETO
1.1
Esta norma establece la clasificación general de los materiales naturales y artificiales no metálicos, con
propiedades refractarias, y utilizados en la construcción de hornos, hogares o protección de equipos donde
se procesen diversos productos, generalmente a altas temperaturas.
2. CONDICIONES GENERALES
2.1 Para la clasificación general de materiales refractarios, se han tenido en cuenta los siguientes criterios:
forma de elaboración y presentación en el mercado, carácter ácido o básico, y composición química de los
óxidos o compuestos refractarios que predominan en el material, así como también características físicas y
químicas especiales.
3. CLASIFICACIÓN
3.1 Los materiales refractarios, de acuerdo con su proceso de elaboración y de presentación en el mercado, se
dividen en dos grandes grupos:
3.1.1
Materiales refractarios moldeados en fábrica. Son los ladrillos dimensionados según la Norma INEN
607, y las piezas especiales cuyas características de forma y dimensiones se establecen por convenio previo
entre productor y consumidor. Se clasifican de acuerdo con su carácter ácido o básico, y la composición
química de los óxidos y compuestos predominantes, en los siguientes tipos:
3.1.1.1 Refractarios ácidos. Son los compuestos principalmente por sílice (SiO2), en forma libre o combinada, y
en diferentes proporciones. Se agrupan en las siguientes clases:
a) Sílico - aluminosos. Compuestos de alúmina (Al2O3), en una proporción que varia entre el 25% y el 47,5%,
siendo el resto sílice (SiO2), con impurezas menores de óxidos de hierro, titanio, calcio, magnesio, sodio y
potasio. Se elaboran principalmente con arcillas refractarias, que pueden ser enriquecídas, en algunas
clases, con minerales aluminosos. Se clasifican en las subclases siguientes:
- Super refractarios (Super duty): con un C.P.E. no inferior al del cono Orton No. 33 (1 743° C). Generalmente poseen un contenido de óxido de aluminio no menor del 40%.
- Altamente refractarios (High - duty): con C.P.E. no inferior al del cono Orton No. 31 1/2 (1 699° C).
Generalmente poseen un contenido de óxido de aluminio no menor del 35%.
- Medianamente refractarios
(Médium - duty): con un C.P.E. no inferior al del cono Orton
No. 29 (1
659° C). Generalmente poseen un contenido de óxido de aluminio no menor del 30°/o.
- Poco refractarios (Low - duty): con un C.P.E. no inferior al del contó Orton No. 15 (1 430° C). General mente
poseen un contenido de óxido de aluminio no menor del 25% ni mayor del 30%.
(Continúa)
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b) Semi - silícicos. Con un contenido de sílice (SiO2) no menor del 72% y el resto de óxido de aluminio e
impurezas de óxidos de hierro, calcio, magnesio, sodio y potasio. Se subdividen en:
-
Semi-silícicos elaborados con arenas arcillosas o mezclas de arcillas refractarias y cuarzo, en proporciones adecuadas.
-
Semi-silicios naturales obtenidos por tallado de rocas o piedras silíceas.
c) Silícicos. Con un contenido en sílice (SiO2) no inferior al 95%, elaborados con cuarzo o cuarcitas de alta
pureza. Se clasifican en los subgrupos siguientes:
-
Super - silicico (calidad especial). Los que tienen un factor de fundente no mayor de 0,5 (ver nota 1).
-
Silícico (calidad regular). Los que tienen un factor de fundente mayor de 0,5 (ver nota 1).
d)
Resistentes a los ácidos. Constituidos principalmente por sílice libre y combinado, de muy baja porosidad, alta resistencia a la abrasión y al contacto de sustancias químicas de carácter ácido, a moderadas
temperaturas. Se pueden clasificar según su resistencia a los ácidos, porosidad y resistencia a la abrasión.
3.1.1.2 Refractarios de alta alúmina. Con contenidos de óxidos de aluminio entre 47,5% a 99°/o elaborados con minerales aluminosos (corindón, bauxita, diásporo, etc.) de carácter intermedio, en cuanto a su naturaleza química acida o básica. Se agrupan en las siguientes clases:
a) Moldeados manual o mecánicamente. Con liga química o cerámica. Se subdividen en:
-
De alta alúmina 50, con un C.P.E. no inferior al cono Orion No. 34 (1 763° C) y un contenido de óxido de
aluminio no menor del 47,5°/o.
-
De alta alúmina 60, con un C.P.E. no inferior al cono Orion No. 35 (1 785° C) y un contenido de óxido de
aluminio no menor de 57,8°/o.
-
De alta alúmina 70, con un C.P.E. no inferior al cono Orton No. 36 (1 804° C) y un contenido de óxido de
aluminio no menor de 67,5°/o.
-
De alta alúmina 80, con un C.P.E. no inferior al cono Orion No. 37 (1 820° C) y un contenido de óxido de
aluminio no menor del 77,5°/o.
-
De alta alúmina 85, con un C.P.E. superior al cono Orton No. 37 (1 820° C) y un contenido de óxido de
aluminio no menor del 83°/o.
-
De alta alúmina 90, con un C.P.E. superior al cono Orton No. 38 (1 835° C) y un contenido de óxido de
aluminio no menor del 88°/o.
-
De alta alúmina 99, con un contenido de óxido de aluminio no menor del 97°/o.
_______________
NOTA 1. Se llama factor de fundente al porcentaje de óxido de aluminio más dos veces el porcentaje total de óxidos alcalinos.
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b) Electrofundidos. Moldeados por colada del material fundido en moldes especiales, a formas de ladrillos o
piezas especiales. Se subdividen en:
-
De alta alúmina a base de bauxita, con un contenido de óxido de aluminio no menor del 80°/o.
-
De alta alúmina a base de corindón, con un contenido de óxido de aluminio no menor del 99°/o.
-
Ternario a base de alúmina con contenidos variables de óxido de aluminio, óxido de circonio y sílice.
-
De alúmina-cromo, con contenidos variables de óxido de aluminio y óxido de cromo.
3.1.1.3 Refractarios básicos. Son aquellos que tienen como componentes principales óxidos o compuestos
refractarios de carácter químico básico, tales como: óxidos de magnesio, calcio, cromo, silicatos de magnesio y aluminato de magnesio. Se agrupan en las siguientes clases:
a) Prensados, con liga química, cerámica o bituminosa, entendiéndose por esta última la que se logra prensando conjuntamente el material cerámico con ciertos productos, tales como brea o alquitrán. Se subdividen
en:
-
Refractarios de magnesia (mal llamados refractarios de magnesita), cuyo componente principal, por lo
menos en un 85°/o, es el óxido de magnesio (MgO); b ajo forma de periclasa, asociado con menores
cantidades de óxidos de cromo, calcio, aluminio, silicio. Son elaborados a partir de magnesitas, brucitas
u óxidos de magnesio, obtenidos del agua de mar y calcinados a inerte (muerte) (ver nota 2).
-
Refractarios de magnesia-cromo, con un contenido de óxido de magnesio no menor del 55°/o y
porcentajes variables de óxido de cromo. Elaborados con magnesia, bajo forma de periclasa y mineral
cromita (ver nota 2).
-
Refractarios de magnesia-dolomita, cuyos componentes principales son óxidos de magnesio y calcio en
proporciones variables. Elaborados con mezclas de magnesia dolomitas calcinadas a inerte. El
contenido de óxido de magnesio es generalmente mayor del 50°/o.
-
Refractarios de cromo (llamados comúnmente refractarios de cromita), cuyos componentes Principales
son óxidos de cromo, hierro, aluminio, magnesio y cantidades menores de óxido de calcio y sílice,
elaborados sustancialmente con mineral cromita. El contenido de óxido de cromo no debe ser menor
del 30%.
-
Refractarios de cromo-magnesia, cuyo componente principal es el óxido de cromo y porcentajes
variables de óxido de magnesio, elaborados a partir del mineral cromita y magnesia calcinada a inerte,
donde el mineral cromita predomina por peso (ver nota 2).
_____________
NOTA 2. En el mercado, los refractarios básicos, especialmente los de magnesia, magnesia-cromo y cromomagnesia, se pueden presentar con una o más caras recubiertas de chapas de acero, e incluso nervios internos
del mismo material. Pueden presentarse también ladrillos impregnados con materiales bituminosos. En esto
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casos deben indicarse dichas características.
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-
Refractarios de dolomita, cuyos componentes principales son los óxidos de calcio y magnesio, en
proporciones variables, elaborados a partir del mineral dolomita de alta pureza y calcinados previamente a inerte (muerte).
-
Refractarios de forsterita, cuyo componente principal es el ortosilicato de magnesio (2 MgO.SiO2),
elaborado a partir de forsterita sintética o de minerales que contengan silicatos de magnesio (dunitas,
serpentinas, talco, divinos) con adiciones de magnesia calcinada a inerte.
-
Refractarios de espinela, cuyo componente principal es un aluminato de magnesio (MgO.Al2O3).
3.1.1.4
Refractarios especiales. Son aquellos que tienen como componentes óxidos o compuestos refracta-
rios sintéticos o naturales, previamente elaborados o estabilizados por procesos adecuados. Se agrupan
en las siguientes clases:
a) Refractarios a base de carburos, cuyos componentes principales son carburos sintéticos de elementos
refractarios, elaborados y estabilizados por procesos adecuados. Se subdividen en:
-
Refractarios a base de carburo de silicio, en una proporción variable entre el 20% y el 99% y con
agentes ligantes que, adecuadamente cocidos, desarrollan liga cerámica.
-
Refractarios a base de carburos distintos al de silicio, constituidos por carburos de circonio, tantalio,
niobio, titanio, boro, etc.
b) Refractarios a base de carbono, cuyo componente principal es el carbono, con cantidades menores de
agentes ligantes. Se subdividen en:
-
Refractarios de grafito, elaborados con liga bituminosa y con un contenido de grafito no menor del 90%.
-
Refractarios de grafito-arcilla, con un contenido de grafito variable entre el 30% y el 90%.
-
Refractarios de arcilla grafito, con un contenido de grafito no mayor del 30%.
-
Refractarios de carbono, con un contenido de carbono que generalmente oscila entre el 80% y el 90%,
elaborados con coque de petróleo, coque metalúrgico o antracita y aglomerados con alquitrán de hulla
anhidro.
c) Refractarios de mullita, cuyo componente principal es el silicato de aluminio (3 Al2O3. SiO2) natural o sintético
y estabilizado bajo la forma cristalográfica de mullita, y que generalmente poseen óxido de aluminio en
proporción del 72%. Se subdividen en:
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-
Refractarios de mullita con liga cerámica.
-
Refractarios de mullita electrofundidos.
d)
Refractarios a base de circonio, cuyos componentes principales son óxidos o silicatos de circonio estabilizados, Se pueden elaboran con liga química o cerámica. Se subdividen en:
-
Refractarios a base de óxido de circonio, cuyo componente principal es el óxido de circonio (ZrO2),
estabilizado y elaborado a partir del mineral circonio (Z4O2).
-
Refractarios a base de silicato de circonio, cuyo componente principal es el silicato de circonio estabilizado y elaborado a partir del mineral circón (ZrO2. SiO2).
e)
Refractarios a base de óxidos de titanio, torio, berilio, niobio.
f)
Refractarios a base de nitruros de circonio, boro, aluminio.
g)
Refractarios a base de boruros de cromo, tungsteno, circonio.
h)
Refractarios a base de siliduros de molibdeno, tungsteno.
i)
Refractarios cermets, constituidos por óxidos o compuestos refractarios y metales finamente divididos.
3.1.15 Refractarios aislantes. Los constituyentes de estos materiales tienen diferente naturaleza química y
composición, siendo los más difundidos los silito - aluminosos. Se clasifican, según su máxima temperatura
de uso, en las siguientes clases;
a)
refractario aislante 16, para máxima temperatura de uso, en una cara caliente de 870°C;
b)
refractario aislante 20, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 100°C;
c)
refractario aislante 23, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 260°C;
d)
refractario aislante 26, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 425°C;
e)
refractario aislante 28, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 450°C;
f)
refractario aislante 30, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 650°C;
g)
refractario aislante 32, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 760°C;
h)
refractario aislante 33, para máxima temperatura de uso, en cara caliente de 1 816°C.
3.1.2 Materiales refractarios no moldeados en fábrica (especialidades). Presentados en el mercado en forma
de polvo o pasta, envasados o a granel, para ser aplicados, por diferentes procedimientos, en el mismo lugar
de la obra. Los materiales refractarios de este grupo, de acuerdo a la función que cumplen en las estructuras
refractarias, formas de aplicación o usos y proceso de endurecimiento durante el servicio, se clasifican en los
tipos que se indican a continuación. Cada tipo puede elaborarse en una composición química semejante a
los materiales del grupo 3.1.1. En todos los casos y a fin de tipificar correctamente el material, deberá indicarse la composición básica que posee.
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3.1.2.1
Argamasas refractarias. Tienen una composición química básica y textura granulométrica diferen-
tes, siendo las más difundidas las siguientes: sílico-aluminosas, de sílice, de alta alúmina, de magnesia, de
magnesia - cromo, de cromo, de cromo - magnesia, de espinela, de grafíto-arcilla, etc. Cada una de ellas puede clasificarse de acuerdo a su refractariedad, granulometría, composición química, etc.
3.1.2.2 Enlucidos o revoques refractarios. Constituidos por mezclas de materiales refractarios de adecuada
granulometría, que se utilizan para recubrir y proteger las superficies. Según su mecanismo de endurecimiento, se agrupan en las siguientes clases:
a)
Enlucidos o revoques de endurecimiento hidráulico,
constituidos por mezclas de materiales refractarios
con adición, en proporciones variables, de cementos alumino-cálcicos. Mezclados con agua, endurecen por
fraguado hidráulico. Se pueden clasificar de acuerdo a su refractariedad, granulometría y poder de adherencia.
b)
Enlucidos o revoques de endurecimiento en caliente, constituidos por mezclas de materiales refractarios,
que endurecen por acción del calor y desarrollan liga cerámica, cuando se someten a temperatura cercanas
a las de uso. Se pueden clasificar de acuerdo a su refractariedad, granulometría y poder de adherencia.
3.1.2.3
Hormigones refractarios.
Constituidos principalmente por mezclas de materiales refractarios crudo
y/o calcinados, con adición, en proporciones variables, e cementos aluminocálcicos. Al mezclarlos con
agua, endurecen por fraguado hidráulico. Se clasifican en:
a)
Hormigones refractarios densos, que se pueden distinguir según su textura granulométrica, máxima temperatura de uso, resistencia mecánica y estabilidad dimensional a temperatura de uso.
b) Hormigones refractarios livianos o aislantes que se clasifican según su textura granulométrica, máxima
temperatura de uso, resistencia mecánica, estabilidad dimensional a la temperatura de uso y densidad.
3.1.2.4 Mezclas refractarias para apisonar. Se pueden clasificar de acuerdo a su composición y naturaleza
química, refractariedad, textura granulométrica, etc.
3.1.2.5 Mezclas refractarias para inyectar. Constituidas por mezclas de materiales refractarios crudos y/o
calcinados, de composición y naturaleza química inorgánica diversa, de adecuada granulometría, y que mezclados con líquidos apropiados, pueden inyectarse o aplicarse neumáticamente. Se agrupan, de acuerdo a su
forma de empleo, en las siguientes clases:
a)
Mezclas refractarias de aplicación en frío, que se pueden clasificar según su refractariedad, granulometría, composición y naturaleza química, poder de adherencia en frío y en caliente, etc.
b) Mezclas refractarias de aplicación en frío o caliente, que pueden aplicarse indistintamente en frió o en
caliente. Se pueden clasificar según su refractariedad, granulometría, composición y naturaleza química,
poder de adherencia en frío y en caliente, etc.
c)
Mezclas refractarias de aplicación en caliente, que solamente se pueden aplicar en caliente. Se pueden
clasificar según su refractariedad, granulometría, composición y naturaleza química, poder de adherencia
en caliente, etc.
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Morteros refractarios. De composición y naturaleza química diversas, se utilizan como material de
juntas delgadas, para adherir ladrillos o piezas refractarias de naturaleza química semejante. Se agrupan en
las siguientes clases:
a) Morteros refractarios de endurecimiento al aire, constituidos por mezclas de material refractarios crudos
y/o calcinados, de adecuada granulometría, con adición de agentes químicos que aseguren el endurecimiento por secado al aire. Se pueden clasificar según su refractan edad, finura, poder de adherencia en frío
(previo secado entre 105° C y 110° C), trabajabilid ad, etc.
b) Morteros refractarios de endurecimiento en caliente, constituidos por mezclas de materiales refractarios
crudos y/o calcinados, de adecuada granulometría, con o sin adición de agentes químicos que aseguren el
endurecimiento a temperaturas inferiores a las de uso, pero superiores a la del ambiente. Se pueden
clasificar según su refractariedad, finura, poder de adherencia en caliente, trabajabilidad, etc.
c)
Morteros refractarios de fraguado hidráulico, constituidos por mezclas de materiales refractarios crudos
y/o calcinados de adecuada granulometría, con adición de un cemento alumino - cálcico resistente al calor,
que, cuando se mezcla con agua, endurece por fraguado hidráulico y se adhiere a materiales refractarios,
desde temperatura ambiente hasta la de uso. Se pueden clasificar según su refractariedad, finura, poder de
adherencia, trabajabilidad, etc.
3.1.2.7
Plásticos refractarios (refractarios plásticos). Constituidos por mezclas de materiales refractarios
crudos y/o calcinados, de adecuada granulometría; se presentan bajo forma de masa plástica. Se pueden clasificar según su refractariedad, resistencia mecánica después de cocidos, estabilidad dimensional a las temperaturas de uso, resistencia al choque térmico, etc. Según su mecanismo de endurecimiento, se agrupan en
las siguientes clases:
a) Plásticos refractarios de endurecimiento al aire, constituidos por mezclas de materiales refractarios crudos
y/o calcinados, de adecuada granulometría, con adición de agentes químicos que aseguren el endurecimiento al aire.
b)
Plásticos refractarios de endurecimiento en caliente, constituidos por mezclas de materiales refractarios
crudos y/o calcinados, de adecuada granulometría, que endurecen por la acción del calor, desarrollando liga
cerámica, cuando se los somete a temperaturas cercanas a las de uso.
3.1.2.8 Tierras refractarias. Constituidas por arcillas. o mezclas de arcillas refractarias de adecuada granulometría. Se pueden clasificar de acuerdo a su refractariedad y textura granulométrica (finura).
3.1.2.9 Materiales primas refractarias. Constituidas por materiales de naturaleza inorgánica, generalmente no
¡metálicos, naturales o artificiales. De acuerdo a su uso más frecuente, se pueden agrupar en las siguientes
clases:
a)
arcillas refractarias, que se pueden clasificar según su composición química, C.P.E., plasticidad y naturaleza mineralógica (caolinítica, haloisítica, ilítica, etc.);
b) caolines constituidos principalmente por caolinitas y haloisitas, con bajo contenido d en óxido de hierro; se pueden clasificar según su pureza, origen, plasticidad, purificación artificial, etc;
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c)
minerales aluminosos, que se pueden clasificar según su composición química y mineralógica (corindón,
diásporo, bauxita, silimanita, cianita, etc.);
d)
cuarzo y cuarcitas que se pueden clasificar según su pureza y estructura macro o micro-cristalina;
e)
minerales de magnesio que se pueden clasificar según su fuerza y origen;
f)
minerales de cromo, que se pueden clasificar de acuerdo con su pureza;
g)
minerales de circonio que se pueden clasificar de acuerdo con su composición.
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APENDICE Y
Y.1 Disposiciones complementarias.
Y.1.1
En algunos de los materiales refractarios del grupo 3.1.1, se dan valores de C.P.E. y porcentaje del
componente que predomina en la composición, para fundamentar la división en clases y subclases.
Y.1.2
Las características, los requisitos y valores de especificación, exigidos para cada tipo de esta clasifica-
ción, se indicarán en las normas correspondientes.
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APENDICE Z
Z.1 NORMAS A CONSULTAR
INEN 607 Materiales refractarios. Formas y dimensiones recomendadas de ladrillos y piezas caras planas.
INEN 608 Materiales refractarios. Terminología
Z.2 BASES DE ESTUDIO
Norma Panamericana COPANT 376. Materiales refractarios. Clasificación general. Comisión Panamericana de
Normas Técnicas. Buenos Aires, 1972.
Norma Colombiana ICONTEC 623. Materiales refractarios. Clasificación general. Instituto Colombiano de
Normas Técnicas. Bogotá, 1973.
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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
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