Pastas refractarias

Para hablar de pastas refractarias es necesario hacer algunas consideraciones previas, ya que no son pastas tan definidas como otras clases de pastas.

La refractariedad es la resistencia de un material a la acción del calor sin cambiar de estado ni descomponerse. Es decir, se considera como material refractario a todo aquel material que es capaz de conservar sus propiedades físicas, químicas y mecánicas a elevada temperatura.

Según la norma UNE (150 R836-68), materiales refractarios son aquellos productos naturales o artificiales cuya refractariedad es igual o superior a 1500 °C.

La Porosidad siempre está presente en los materiales refractarios, ya que cierto nivel de porosidad hace soportar los choques térmicos con solvencia. Se trata por tanto de pastas permeables sin vitrificar.

Para que una pasta sea refractaria se suele recurrir a una presencia grande de alúmina, o de sílice, o de caolín.

La alúmina crea durante la cocción cristales de mullita que son los que dan la cualidad de refractariedad. Pero cuanto más alúmina tengamos en la pasta mayor será la temperatura de maduración y la pasta será menos plástica. También se pueden conseguir materiales refractarios utilizando sílice casi pura, aunque también en este caso tendríamos pastas sin plasticidad. La tercera vía para obtener materiales refractarios es el uso de arcillas caoliníticas, ya que el caolín es también muy refractario.

De acuerdo a la presencia de sílice, arcillas caoliníticas o alúmina en una pasta, los refractarios se pueden clasificar así:

  • Refractarios de sílice: Apenas llevan alúmina. Tienen una alta refractariedad y elevadas características mecánicas a temperaturas elevadas, cercanas a su punto de fusión. Su refractariedad se basa en la sílice.
  • Arcillas refractarias y refractarios sílico-aluminosos: Basadas en arcillas caoliníticas, se encuentran en esta categoría las llamadas Fire Clays, Flint Clays y Underclays. 
  • Refractarios de alta alúmina: Llevan entre el 45 y el 70% de alúmina. Son la base en la construcción de hornos. En esta categoría se encuentran los ladrillos de alta alúmina (45%-55% de alúmina), ladrillos de sillimanita (60% de alúmina) y ladrillos de mullita (70% de alúmina). Incluso podemos encontrar ladrillos de corindón con más del 95% de alúmina.

Pero ninguno de estos materiales son útiles para trabajar de forma artesanal debido a su baja o nula plasticidad y a las temperaturas de maduración que exceden lo que normalmente se alcanza con hornos cerámicos. 

Si queremos modelar y además obtener un resultado cerámico refractario (que soporte más de 1500º al fuego) la solución consiste en añadir a  una pasta que tenga plasticidad determinados materiales refractarios.

Normalmente, cuando hablamos de pastas refractarias en ceramica nos estamos refiriendo a pastas que tienen un bajo nivel de fundentes (como K2O, Na2O, CaO, MgO) por lo que son pastas de alta temperatura (1240º-1350ºC), cuya base suele ser una arcilla de bola (es decir una arcilla caolinítica pero plástica) que se ha molido en forma gruesa, y a la que se ha añadido chamota (entre el 40% y el 60%). 

Estas pastas refractarias, mantienen plasticidad, tienen un precio bajo y producen cerámica refractaria que soporta bien los 1500º después de su cocción. Suelen tener color blanco marfil y se pueden colorear con óxidos aunque se suelen emplear pigmentos por su refractariedad. No contienen calcio.

Su plasticidad permite la realización de piezas artísticas o decorativas ya que soportan bien el modelado e incluso el torno (si llevan chamota impalpable).

Su contracción total es del 13% aproximadamente (6% en secado y 7% en cocción).

Su porosidad varía mucho dependiendo de la granulometría de la chamota que lleve. Con chamota impalpable la porosidad es alrededor del 3% y con chamota gruesa se acerca al 10%.

También hay pastas refractarias que se basan en la cordierita.

La cordierita  es un compuesto de magnesia-sílice-alúmina con impurezas de hierro. Es muy refractaria y  se genera cuando sus componentes están en unas proporciones determinadas para obtener la fórmula  (Mg, Fe)2Al4Si5O18 . Traducido a materias primas, sería una combinación de talco, arcilla y alúmina. También existe como mineral en la naturaleza. Tiene baja expansión térmica y alta resistencia al choque térmico, aunque ofrece baja resistencia y por ello se suele producir combinada con mullita. La cordierita con mullita se emplea para hacer materiales refractarios como ladrillos para hornos. 

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