Ladrillos refractarios en hornos

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO SIDERURGIA
PROCESO DE CALCIONACION DE SULFATO DE CALCIO Y CARBONATO DE CALCIO
Í N D I C E
I. Introducción
1. Objetivo del estudio de la cadena productiva del yeso
2. Alcances del estudio
3. Generalidades sobre el yeso
4. Características y propiedades
5. México y la producción de yeso
II. Apreciaciones del mercado del yeso
1. Oferta
2. Comercio exterior
III. Proceso de producción
1. Mapeo del proceso de producción
2. Descripción del proceso de producción
a. Extracción del mineral y acarreo
b. Trituración y selección
c. Calcinación en hornos
d. Remolienda, clasificación y envasado
IV. Comercialización
1. Yeso sin calcinar
2. Yeso calcinado
3. Láminas y plafones de yeso

I. Introducción
A partir de los planteamientos de Hirschman (1958)1 y Porter (1985)2, ha sido recurrente en la
literatura económica el tema vinculado a incrementar la eficiencia de la producción de bienes y
servicios mediante la articulación de actividades y procesos productivos, como parte integrante de una
cadena de valor, y que Porter definió como la herramienta básica para analizar las fuentes de la
ventaja
competitiva.
La revisión de una parte de la extensa bibliografía sobre el particular, confirma la hipótesis que
correlaciona positivamente la organización en etapas de los procesos de producción, con la aparición
de sinergias favorables, exteriorizadas estas últimas, en incrementos en la competitividad, en la
creación de valor de los sectores involucrados y en la satisfacción de los requerimientos de los agentes
económicos participantes.
Asimismo, identificar plenamente los beneficios que conlleva estructurar un proceso productivo en
forma de cadena, suele resultar un ejercicio cuya precisión es sensible a los siguientes factores:
Particularidades de cada sector;
Puntos críticos que pudieran obstruir el desarrollo adecuado de la cadena; e
Integración de alianzas mutuamente beneficiosas entre los actores productivos directa o
indirectamente involucrados.
En este orden de ideas, la Secretaría de Economía, a través de la Dirección General de Desarrollo
Minero, presenta el estudio de caso correspondiente a la cadena productiva del yeso, de uso principal
en la industria de la construcción.
El yeso es un material que ha sido utilizado desde la antigüedad, sobre todo para la construcción. Su
procesamiento no necesita de tecnología sofisticada debido a que el mercado del yeso es básicamente
regional, sobre todo si se trata de pequeños productores de mineral.
México tiene importantes yacimientos de yeso que se ubican en numerosos municipios, tales como:
Mulegé en Baja California Sur, Hidalgo en Nuevo León, Ramos Arizpe en Coahuila, Villa de Álvarez en

Colima y Río Verde en San Luis Potosí, por mencionar sólo algunos.
Actualmente la región con el mayor potencial productor y exportador se ubica en la zona de Baja
California Sur; sin embargo, también figuran como productores importantes, los estados de Morelos,
Nuevo León y San Luis Potosí.
2. Alcances del estudio
En este estudio, se describen los eslabones de la cadena productiva de una manera clara y sencilla, ya
que está dirigido a un variado grupo de personas que deseen conocer el proceso productivo, los
aspectos técnicos, el comportamiento de la oferta y la demanda del producto y, la oportunidad para
poder comercializar sus productos.
El estudio se encuentra limitado en la medida de la disponibilidad de información y se presenta de
manera esquemática, en específico, los aspectos productivos que involucran procesos de
transformación.
3. Generalidades sobre el yeso
El yeso es un mineral de color blanco a blanco grisáceo en estado puro y con diversas tonalidades de
amarillo, rojizo, castaño, azul grisáceo o rosa como consecuencia de impurezas. Puede presentarse en
tres variedades principales:
a) Cristalizado, formando láminas transparentes y semiflexibles que se conoce bajo el nombre de
selenita.
b) Fibroso, con un lustre aperlado parecido al ópalo.
c) Compacto, generalmente blanco y de grano muy fino, a veces con tintes muy suaves de diversos
colores, conocido mineralógicamente como alabastro.
Químicamente está compuesto por sulfato de calcio cristalizado conjuntamente con agua, en la
proporción de dos moléculas de agua por cada molécula de sulfato de calcio (CaSO4
. 2H2O) también
llamado sulfato de calcio dihidratado o bihidratado. Está compuesto aproximadamente por 32.6% de
CaO, 46.5% de SO3 y 20.9% de H2O. Tiene una dureza de 2 en la escala de Mohs y una gravedad
específica de 2.32.
Breve historia del yeso
El yeso se formó hace aproximadamente 200 millones de años como resultado de depósitos marinos,
cuando parte de lo que ahora son nuestros continentes estaba cubierta por inmensas extensiones
oceánicas.

En nuestro país, existen depósitos de yeso que se encuentran al oeste de la Sierra Madre Occidental en
terrenos paleozoicos y triásicos que forman la península de California cuyo desarrollo se inició en el
Mesozoico. Hacia el sector que se ubica paralelo a las costas del Golfo de México de edades
Mesozoica,
Eoceno y más recientes conocida como Provincia Oriental Alcalina se corresponde de alguna manera
con la Sierra Madre Oriental. Entre ésta y la Sierra Madre Occidental se ubican los depósitos
sedimentarios evaporíticos lacustres proveedores de yeso4.
Durante estos periodos algunos mares se secaron dejando lechos de yeso que se recubrieron para ser
descubiertos posteriormente por el hombre. Su formación es, generalmente, por precipitación de
aguas salinas, por precipitación química derivada de la acción del ácido sulfúrico sobre minerales ricos
en calcio y por la re acumulación de depósitos preexistentes.
Figura 2. Mineral de yeso5
5. México y la producción de yeso
Tanto el yeso como la anhidrita son minerales concesibles, sujetos a las disposiciones de la Ley
Minera
por estar listados en su artículo 4, de manera similar a otros minerales de uso industrial.
La distribución de yeso en México se localiza en las provincias geológicas de Baja California Sur,
Morelos, Nuevo León, San Luis Potosí y Coahuila, de donde se extrae destinándose principalmente a
la
fabricación de paneles para la construcción.
Debido al constante crecimiento de la industria de la construcción desde hace 5 años, ha habido una
gran demanda del yeso, lo que ha dado como resultado, un incremento en la producción de dicho
mineral.
Actualmente la región con el mayor potencial productor y exportador se ubica en la zona de Baja
California Sur, de donde se obtiene la mayor parte del yeso del país. La segunda entidad productora
es
Morelos y después Nuevo León, San Luis Potosí, Coahuila e Hidalgo. Otras manifestaciones de yeso se
encuentran en Puebla, Jalisco y Chihuahua (Tabla 1, Mapa 1).

Los productos de yeso en greña (en bruto, a pie de mina) y calcinados tienen un mercado
básicamente
regional y no requieren tecnología sofisticada.
Por otro lado, los productos tales como hemidratos para pastas y acabados en construcción, para
moldeado y en prefabricados como paneles y plafones tienen mercado internacional
La producción de yeso en México está estrechamente relacionada con la demanda en el comercio
exterior, por lo que cualquier alteración que muestren las exportaciones influye en la producción7, de
igual manera, el precio en el mercado exterior influirá en el valor de la producción nacional (Tabla 2).

II. Proceso de producción
1. Mapeo del proceso de producción

2. Descripción del proceso de producción
En el mapeo del proceso productivo pueden apreciarse los elementos principales de una planta
productora de yeso, cuya cadena productiva es la siguiente:
a. Extracción del mineral y acarreo.
b. Trituración, selección y molienda.
e. Comercialización
Generalmente las unidades de extracción y trituración se encuentran en lugares remotos y se debe
considerar la necesidad de proveer insumos tales como energía eléctrica, agua potable,
comunicación,
caminos, la instalación de maquinaria y equipo, etc., así como las vías de acceso secundario para el
movimiento de personal y el transporte del mineral a la planta de transformación.
Por otro lado, para las plantas de transformación, donde se encuentran los equipos de molienda,
hornos y envasado, se requiere el suministro constante de energía eléctrica y de gas, por lo que las
inversiones en este tipo de infraestructura se realizan sobre corredores industriales, donde se tiene
fácil acceso a vías terrestres primarias, lo que facilita la comercialización y la distribución.
a. Extracción del mineral y acarreo
Para que la explotación de una cantera de mineral de yeso pueda resultar conveniente desde el
punto
de vista económico, es necesario que el yacimiento se halle a poca profundidad, a fin de no encarecer
la primera materia con crecidos gastos de excavación.
El sistema a cielo abierto se emplea cuando el cuerpo mineralizado se encuentra cercano a la
superficie, o cubierto por una delgada capa de suelo, como lo es para los yacimientos de yeso en
México. Se retira la vegetación y se recolecta el suelo sobre el área a trabajar y se realiza la
explotación
mediante banqueos o terrazas.
El minado selectivo del mineral de yeso se practica con ayuda de continuos análisis que nos van
indicando su composición y calidad, aunque también es útil la experiencia adquirida mediante la
práctica en las voladuras para ir seleccionando el mineral con valor sobre la roca sin
interés económico.

Figura 7. Circuito detrituración
La separación de los productos obtenidos, clasificados por tamaños, se logra mediante el empleo de
tromeles o cribas vibratorias.
La roca pulverizada pasa mediante un elevador vertical de cangilones, a los silos o depósitos de
reserva
y almacenamiento que generalmente tienen gran capacidad. Este eslabón es uno de los más
importantes pues es aquí cuando los productos empiezan a adoptar los más altos requerimientos de
calidad, lo cual se verá reflejado en los productos finales.
Figura 8. Quebradora de quijada,primera etapa de trituración
Se realiza con el objeto de remover humedad y para la preparación de la roca, con el fin de asegurar
el
libre flujo de material en las etapas subsecuentes. El proceso de deshidratación es lento entre los 90°
y
los 100°C y bastante rápido a 120°C, pero la calcinación o deshidratación no se completa hasta
alcanzar
temperaturas superiores a 240°C.
La acción del calor sobre la roca de yeso produce una serie de transformaciones que dan lugar a la
obtención de diversos tipos de yeso cocido, con propiedades físico-químicas diferentes que, si bien es
verdad que todos son sulfato cálcico, sus usos son distintos.
I. Semihidrato-α
De 120 – 170°C
Se obtienen en hornos tipo autoclave.
Para su formación es indispensable que se produzca una atmósfera saturada de
vapor de agua.
Es más compacto que el β.
Tiene mayor compacidad, menos porosidad y mejores características constructivas y
resistentes, así como mayor resistencia a tracción y compresión que los yesos β.
Necesita un tiempo de fraguado menos que otros yesos.

Tiene multitud de cristales muy finos y presentan un aspecto sedoso brillante.
II. Semihidrato-β
Se empiezan a forman a partir de los 200°C.
Aspecto terroso.
Mayor solubilidad y, por lo tanto, menos estable.
Mayor contenido energético y tiempo de fraguado, con un aspecto terroso y no
cristalino.
Mayor tiempo de fraguado.
Fabricación en calderas u hornos rotatorios.
Los hornos de cocción son de diferentes tipos según el grado de perfección y temperatura que se
desee
alcanzar, es decir, qué tipo de yeso se quiere obtener.
Hornos autoclave.13 Se obtiene un yeso cocido constituido en su totalidad por
semihidratos, o sea sulfato de calcio con media molécula de agua.
Calderas. La carga de mineral se hace con yeso crudo, finamente molido, hasta llenar
la caldera. Se calienta lentamente y a los 120°C, aparenta que la masa de yeso hierve
por la evaporación del agua de cristalización. Entre los 150° y 165°C, cesa la
ebullición, se sigue calentando sin agitar y a 170°C, se da por terminada la operación
y se descarga la caldera.
Hornos rotatorios. El mineral de yeso previamente triturado atraviesa el horno, se
cuece y se descarga a una temperatura de 160° a 195°C, cayendo a un refrigerador,
de ahí pasa a los depósitos de piedra cocida y finalmente a los molinos
pulverizadores.
Estos hornos constituyen un gran perfeccionamiento sobre los anteriores por la agitación
constante a que se somete la masa durante la cocción. Esta agitación está mantenida por unas
paletas metálicas en forma de cuchara que elevan el mineral en sentido de la rotación y lo dejan
caer desde cierto nivel. Su costo es relativamente bajo, de funcionamiento sencillo, exigen
reducida mano de obra, un bajo consumo de energía y pueden alimentarse con cualquier tipo
de combustible.
Figura 9. Horno Rotatorio14

Una vez cocido el yeso se saca del horno y se transporta a la cámara de reposo o enfriamiento y de
ésta pasa a los molinos refinadores.
La molienda de finos homogeniza el mineral semihidratado, mediante el uso de molinos de martillos,
controlándose el tamaño de partícula con la abertura de la parrilla. La clasificación de mineral se
practica mediante tamices giratorios o cribas vibratorias.
Cuando se ha obtenido el yeso con el grado de finura deseado se procede al envasado del mismo,
preferentemente en sacos especiales con objeto de protegerlo de la humedad.
Esta es la operación final antes de que el producto salga al mercado, el envasado se practica
frecuentemente a mano pero en las grandes plantas se efectúa por máquinas envasadoras.
Figura 10.Molino de Martillos15.

LADRILLOS REFRACTARIOS EN HORNOS EN ALTOS HORNOS
1. Antecedentes.
Hace ya algún tiempo se celebró en Oviedo una reunión con asistencia de representantes
de la mayor parte de la industria siderúrgica del Norte de España, y organizada por los
Laboratorios de Ensayos e Investigación Industrial de Bilbao, en la que se consideraron
interesantes asuntos relacionados con el em'pleo de refractarios en la industria del hierro y
del acero. Y entre esos asuntos no fue el menos importante el confirmar la opinión general
de la conveniencia de unas normas o especificaciones que se puedan recomendar a los
consumidores para orientarles en sus abastecimientos.
Se comlentó entonces un proyecto de esas normas preparado por los referidos
Laboratorlios, así comió se fijaron directrices para su compleimento > se nombraron
algunas co'mdsiones para ir desarrollándolas. A nosotros, como representantes de la S. A.
Echevarría, nos tocó incluirnos en la dedicada a estudiar las especificaciones de los
ladrillos de sílice. Y en estas hojas vamos a traer nuestra aportación sobre este asunto,
indicando el resultado de los estudios que hemos presentado a la Comisión.
2. Importancia de los ladrillos de sílice y sus utilizaciones.
Ciertos desarrollos e innovaciones recientes en el campo de la fabricación del hierro y
del acero, han modificado la importancia de los ladrillos de sílice en las instalaciones
siderúrgicas. Efectivamente, basta recordar los nuevos procesos de fabricación de acero,
comió el LD, que consumen exclusivamente ladrillos básicos, así como tener en cuenta la
tendencia cada vez mayor a utilizar refractarios de dolomía, m^agnesia y magnesia y
cromo en los hornos de acero para que comprendamios que el interés por los materiales de
sílice ha disminuido considerablemente.
En un trabajo publicado en 1948, en Norteamérica, se destacaba que el 75 % de los
ladrillos refractarios eran aluminosos, el 20 % de sílice y el 5 % básicos Y se decía que
probablemente la industria del acero gastaba más dinero en ladrillos de sílice que en
ningún otro refractario. En estos momtentos, por el contrarío, aquellas impresiones han
cambiado mucho y la utilización de otros refractarios auim^enta de día en día, así como la
de los de sílice sigue disminuyendo (I).
Sin embargo, se continúan empleando ladrillos de sílice en los hornos Siemens, para las
bóvedas, horno superior e inferior, en los hornos eléctricos

3. Características generales de los ladrillos de sílice.
No podemos aquí tratar de estudiar ampliamente lo si ladrillos de sílice, sus
características, sus materias primfeis, su fabricación, sus propiedades, etc. No es ello el
objeto de este informe y por ello remíitimos al lector a distintas obras sobre materiales
refractarios, varias de las cuales incluímos en la lista bibliográfica. Asimismo, comb
iniciación, señalamos un artículo del autor aparecido en la revista DYNA (3).
Pero de todas for;mas es interesarte recordar las características generales y principales
en que se basan las utilizaciones y empleos de los materiales de sílice y que han de ser el
fundamento para intentar fijar especificaciones y normas.
Hay que destacar la curva de dilatación de los productos de sílice y su facultad de
resistir cambios bruscos de temperatura sobre 1.000° sin perjuicio del material. Y también
su característica de soportar cargas pesadas hasta casi su punto piroscópico.
La sílice tiene tres especies cristalinas: cuarzo, tridirrtita y cristobalita, que son estables a
distintas temperaturas y que se pueden transformar unas en otras, en determinadas
condiciones, con cambios importantes de volumen.
Por tanto, según la temperatura de aplicación, parece ser que interesa que el ladrillo de
sílice esté transformado a la especie estable a esa temlperatura. Por ejemplo, los
materiales para las baterías de hornos de coque, con temperaturas entre 870 y 1.470°, se
encuentran en el camlpo de estabilidad de la tridimita. Y en los hornos de acero, con muy
altas temperaturas, interesa la presencia de la cristobalita. Recordamos que la densidad
absoluta de estas especies es distinta: 2,65 para el cuarzo, 2,32 para la cristobalita y 2,26
para la tridimita.
4. Especificaciones de los ladrillos de sílice.
Hay algunas normas extranjeras que en ciertos casos especifican características mínimas
a exigir al (material refractario a emplear en deteiimínadas aplicaciones, por ejemplo,
piezas de sílice para bóvedas de hornos Siemens, para baterías de coque, etc.
Naturalmente, el consumidor y aun el fabricante, desean tener unas especificaciones
claras que permitan a aquél elegir fácilmente los mlateriales refractarios y al suministrador
garantizar una calidad.
Pero desgraciadaimiente, es difícil minchas veces especificar un ladrillo refractario y
afirmar que con estas características es apto para ese empleo y con estas otras
característicasi debe ser rechazado. Y para confirmarlo hemios de recordar algunos casos
clásicos de dificultades surgidas en este aspecto y que concuerda con la experiencia de

muchos aceristas de que un refractario que andaba rozando las especificaciones
consideradas comió aceptables, daba mucho mejor resultado que otro material con unas
características en ciertos ensayos mucho mejores.
Por ejemplo, en 1943, apareció una especificación americana para ladrillos de sílice de
alta calidad («super-duty») paira bóvedas de hornos Siemens, en las que se indicaba que el
contenido total de álcalis más alúmina y más óxido de titanio, debía ser imienor de 0,5 %.
Y, sin e;mbargo, todos habremos leído informaciones técnicas de fuente inglesa (4) sobre
los resultados sorprendentes logrados en acererías surafricanas con ladrillos de sílice
fabricados con roca siliciosa del país y que con 1,8-2 % de TÍO2 alcanzaban duraciones de
bóveda de 900 coladas, superiores a las que se alcanzaban con ladrillos de la
especificación.
También recordamios que las especificaciones de la «Institution of Gas Engineers)) inglesa
han ¡motivado el rechazo de materiales de sílice que mostrasen puntos de hierro en su
superficie -mayores que un tamaño dado. Y que
muchos autores han discutido esto al preguntar cómo la pequeña y localizada acción del
óxido de hierro podría afectar materialmente al rendimiento de todos los ladrillos de la
obra. Y aun hoy día se están revisando esas especificaciones efectuando nuevos ensayos.
5. Factores que afectan al rendimiento de los ladrillos de sílice.
Además no hay que creer que por fijar unas especificaciones a los ladrillos de sílice e
intentar cumplimíentarlas con los materiales que em^pleamos, hemos-resuelto
completamente el problema de los refractarios en las instalaciones siderúrgicas. Y es que
hay que tener en cuenta que en el ren.dimiento de los ladrillos de sílice, enUan en juego
otros factores que influyen acaso »más que la calidad del miaterial refractario.
L. A. Smith, ingeniero de Jones & Laughlin Steel Co, escribió en 1948 un interesante
artículo (5) en el que destacaba este aspecto de los factores que afectan al rendimiento de
los ladrillos de sílice y a los que hay que prestar la máximia atención si se quiere obtener
buenos resultados con estos materiales refractarios.
Podemios dividir a esos factores de la siguiente forma :
A.—Factores relacionados con la calidad del material. Y que en cierto moda
pueden descubrirse y controlarse por los ensayos químicos y, sobre todo,,
físicos de los ladrillos de sílice.
B.—Factores que se refieren al diseño del horno.
C.—Factores relativos a la obra de albañilería, la colocación de ladrillos, el
empleo de miorteros convenientes o no, la manipulación y transporte de los
ladrillos, etc., etc.
D.—Factores que incluyen a los accidentes o incidentes en el servicio y uso.

Hemos colocado pri'miero a los factores relacionados con la calidad del material, pero
la imjportancia de los otros factores no debe ser desestimada, y en opinión de algunos
aceristas debe destacarse.
Por ejemíplo, un horno Siemens bien dimensionado, con amiplias subidas, convenientes
escorieros, una altura grande de la bóveda y sin obstrucciones en los apilados, utilizando
además combustibles líquidos, tendrá un consumo de refractarios de sílice que puede ser
la mitad del de un horno Siemiens mal dimensionado, de subidas estrechas, con chimenea
insuficiente, recámaras obstruidas o escorieros inadecuados.
También es importantísima la labor de albañilería en la duración del refractario. El
colocar los arcos o bóvedas segim el diseño, el prever juntas convenientes para la
dilatación, el poner o fijar los soportes estructurales adecuadamente, son todos ellos
factores imfportantísilmos. En muchas acererías, además, cuántas veces; se nombran a sí
mismos diseñadores del horno, el maestro de albañilería o el contramaestre de los hornos.
Y modifica^n aquí un arco, allá una pared, etc., todo lo cual puede afectar las condiciones
de servicio de los ladrillos de sílice.
Ciertamente la habilidad y el conocimiento del oficio de los albañiles es un aspecto a
veces tan importante como el diseño del horno, la acción del fundidor en la marcha del
horno, o el análisis quíniico del miaterial. Hay que colocar en cada punto el ladrillo
debido, de la forma conveniente, con el mortero apropiado, con las juntas correctas, etc.,
etc.
Por ejemplo, todos conocemos las características de la dilatación de los ladrillos de
sílice que puede ser de un 2 %. Por ello hay que prever juntas de dilatación y el albañil
puede seguir en principio las instrucciones, pero si en la junta deja trozos de ladrillo o
fuerza demasiado la colocación de los ladrillos, la dilatación obligará a la pared a
deformarse y provocará en seguida una obra de albañilería en nialas condiciones.
Otro aspecto importante que hay que tener en cuenta es que para colocar las bóvedas,
los salmeres han de disponerse correctamente, bien paralelos y alineados y soportados por
las placas de guarnición. Muchas veces esto es difícil en hornos viejos muy deformados,
pero otras veces es la falta de cuidado del personal la que abandona estos detalles.
Recordemos también que cuando las piezas de una bóveda o cuña no se adaptan a la
cimbra, el albañil utiliza piezas rectangulares o aún de conicidad invertida para acabar
fácilmente el trabajo, cuando lo que se debía haber hecho es haber comprobado las cuñas
antes y modificado debidafmente la cimbra. Y en el cierre de los arcos de las bóvedas es
donde se debe esmerar el albañil, para evitar el aspecto perjudicial de este factor tan
importante en el rendimiento del ladrillo de sílice.
Ahora ya los consumidores de materiales refractarios se van dando cuenta de la
importancia que tiene la manipulación y el transporte de los ladrillos que dentro de las

plantas siderúrgicas se deben descargar, manejar y almacenar, por lo menos, con tanto
cuidado como lo hace el fabricante de los ladrillos. Un manejo descuidado del material
puede provocar que /las piezas en un 5 a 25 por 100 aparezcan con las esquinas rotas o
descascarilladas, lo que a primera vista parece que no tiene importancia, pero que
realm/ente puede orí-
6. Tentativa de normas para los productos de sílice en la industria siderúrgica.
A pesar de las dificultades que lleva consigo el intentar establecer unas normas de
productos refractarios, creemos que el fijar en principio algo escrito, será un gran paso
que puede traer muchas ventajas para todos. Naturalmente^ no se han de fijar con
carácter definitivo y eliminador, sino que deben ser el punto de apoyo para el contacto del
fabricante con el consumidor, además de un documento informativo para la ayuda de la
elección del material refractario ,^ más indicado, en principio, para cada caso.
Luego ya debe ser el técnico de refractarios o el acerista el que vaya observando los
rendimientos de los materiales y, de acuerdo con el laboratorio, ir fijando los ensayos de
recepción e insistir, sobre todo, para regularizar esa calidad deseada en los ladrillos.
Pero para fijar unas normas, lo mismo que para preparar un trabajo o estudiar un asunto,
pensamos que lo primero de todo es mirar hacia fuera, buscando qué es lo que existe sobre
ese asunto y lo que se ha escrito sobre él. De esa forma, habremos avanzado mucho en el
tema y estaremos muchas veces ya preparados, para, de acuerdo con nuestras condiciones,
poder fijar unas conclusiones.
En realidad, este asunto de los productos refractarios de sílice ha sido con-^ siderado
ampliamlente en la bibliografía técnica europea y americana. Por lo que sólo nos queda
recoger las diversas informaciones que sobre ello se han publicado, seleccionarlas,
resumirlas y presentarlas aquí. Efectivamente, eso« es lo que vamos a hacer a
continuación.
7. Normas extranjeras para ladrillos refractarios de sílice.
La Asociación de ingenieros alemanes, Verein Deustcher Eisenhütten-leute, en
colaboración con otros organismos, comenzó hace pocos anos, por miotivos de
racionalización y buscando el elevar el rendimiento económico, a preparar unas tablas (6)
con las propiedades y datos característicos de los materiales refractarios interesantes para la
industria del hierro y del acero. Han-tratado de reducir así el gran númeo de calidades,
conocidas además con diferentes nombres, buscando llegar a tener sólo las calidades

realmente necesarias. En realidad las tablas o especificaciones se han preparado según la
opinión de los fabricantes y consumidores, juzgándose que cumplen las necesidades^
corrientes en la industria siderúrgica.
Se ha bucado con ello impulsar ¡a regularidad y la perfección de los ladrillos y evitar una
mala elección del material refractario. En la Tabla I se indican las calidades fijadas en estas
especificaciones, así como sus composiciones químicas, analizadas de acuerdo con DIN
5L070 y sus utilizaciones convenientes.
En cuanto a las características físicas y miecánicas, se indican en la Tabla II y son las
siguientes:
a) Ensayo de resistencia piroscópíca, según DIN 51.063.
b) Ensayo de resistencia en caliente, bajo carga, según DIN 1.064.
c) Ensayo de medidas físicas (peso específico, densidad total, etc.), porosidad, etc.,
según DIN 1.065.

d) Ensayo de variaciones dimensionales.
e) Ensayo de permeabilidad.
/) Ensayo de resistencia a la compresión, a la temperatura ambiente, según DIN 1.067.
Como se ve en las diferentes clases de ladrillos de sílice hay dos tipo§': Unos con bajo peso
específico y muy transformados, y otros con un elevado peso específico, pero con un
reducido grado de transforniación. También hay que distinguir los ladrillos de sílice para
reparaciones en caliente y bóvedas de hornos eléctricos que se diferencian de las clases
indicadas en la granulometria y en la forma de la cocción. En los ladrillos para
reparaciones en caliente, la resistencia a la compresión a la temperatura ambiente tiene
un mínimo de 100 Kg/cm^, y en los de bóvedas de hornos eléctricos de 200 Kg/cm^. Los
valores indicados, por tanto, en la Tabla para este tipo de ladrillo de sílice, no tienen
validez.

En cuanto a Francia, el Syndicat National des Industries Produits Refrae-taires, en la
persona de Mr. Letort, publicó hace tiempo (7) una clasificación de productos de sílice que
también vamos* a incluir aquí por ser de gran interés.
8. Ladrillos de sílice para bóvedas de hornos Siemens.
Una de las utilizaciones de mayor responsabilidad de los ladrillos de sílice, es el de las
bóvedas de hornos Siemens, ya que muchas veces es en este punto donde se provoca el
fallo que hace parar el horno para su reparación, bajando su disponibilidad y, por tanto, la
productividad de la acerería.

Además, con un mal refractario en la bóveda, el fundidor debe limitar mucho la
aportación de calorías al horno en los ímomientos en que sea más necesario. Por todo ello,
no es extraño que este asunto de las bóvedas de sílice haya merecido mucha atención en la
investigación técnica, plasmada en numerosas informaciones que queremos aquí señalar y
destacar.
Ya en 1944, Kraner hizo un excelente trabajo (8) sobre la correlación entre el contenido
de AI2O3 en los ladrillos de sílice y la duración de las bóvedas de hornos Siemens.
En el año 1951, en Iron and Coal T. R. (9), se indicó que la calidad de los ladrillos de
sílice puede ser estimada con cierta seguridad de los siguientes ensayos tomados en orden
de importancia :
1. Porosidad mienor de 24 %.
2. Alúmina por debajo de 0,8 %.
3. Sílice superior a 96 %.
4. Peso específico inferior a 2,37 %.
Pero se destacaba asimismo que estos ensayos no son suficientes para confirmar
diferencias de calidad, y que por ello tienen que ser confirmados por ensayos prácticos.
Aconsejaban basar estos ensayos en la inserción de parches de 2,5 X 1,5 m. del ladrillo a
ensayar en la bóveda normal, lo cual puede dar una excelente indicación de la relativa
refractariedad del material.
Luego se puede hacer un ensayo con una mitad de la bóveda y, si estos primeros
ensayos son satisfactorios, a continuación se podrá ensayar una bóveda completa.
Fern dio cuenta (10) de los ensayos efectuados en la CONSETT, importante empresa
siderúrgica inglesa, que adem/ás fabrica sus propios refractarios durante varios años, con
objeto de mejorar la duración de las bóvedas de sílice de los hornos Siemens. Después de
haber esquematizado la evaluación de las características físicas y químicas de los ladrillos
de sílice, informa que la duración de las bóvedas se había doblado reduciendo el contenido
en alúmina de I a menos de 0,2 %. Pero estas ventajas sólo se lograron en hornos con
marcha muy caliente, o sea, en marcha justo al límite impuesto por los refractarios.
En un estudio estadístico Fern indica que para los intervalos de variación considerados
en el informe, una disminución de 0,10 % en el contenido de AI2O3, es sensiblemente
equivalente a una disminución del 1 % de su porosidad aparente. La mejor calidad de los
ladrillos de sílice corresponde en esos estudios a las características siguientes:
AI2O3 : aproximadamente 0,2 %. Contenido en óxidos alcalinos : menos de 0,1% >
Porosidad aparente : inferior a 20 %.
9. Ladrillos de sílice para hornos de coque.

Al considerar la utilización de los ladrillos de sílce en los hornos de coque^ salta lo
primero a nuestra vista que sus condiciones de servicio son completamente diferentes que
las de los ladrilles de sílice empleados en los hornos de acero.
En éstos, los materiales refractarios se ven obligados a trabajar a las temperaturas más
elevadas que ellos puedan soportar sin deterioro. Sin embargo, en los hornos de coque que,
sin duda es un empleo tan interesante como aquél, los ladrillos de sílice se ven somietidos
a otras condiciones, entre las que destacan las temperaturas más bien baja,^ del proceso.
Señala Letort (14) que en primer lugar hay que advertir que en las baterías de coque el
calentamiento se efectúa a través de los muros, por lo que los ladrillos de sílice, con los
que están construidos, deben tener la mayor conductibilidad térmica posible.
Por otra parte, por las características del proceso, es imprescindible que las cámaras
sean estancas. Y para alcanzar esto, fácilmente se comprende que la obra de albañilería no
ha de sufrir ninguna deformación que la agriete o disloque. Por ello los ladrillos deben
haber sufrido las transformaciones cristalinas tan completas como sea posible.
Tampoco hay que olvidar que en servicio van a tener lugar importantes enfriamientos
debido a las cargas con carbón frío, después de haber sacada el coque producido. Por lo
que ya se supone que la resistencia al choque térmico del material ha de ser muy buena,
teniendo en cuenta la debilidad de esta propiedad en los materiales de sílice.
Finalmente, hay que recordar que en los hornos de coque no se van a alcanzar
temperaturas superiores a 1.450°, y que entre 867*^ y 1.470° se halla la zona estable de la
tridimita, por lo que los ladrillos se transformarán progresivamente en esa especie durante
su servicio. Vemos, pues, el interés de que los ladrillos sean en su origen coimpletamente
tridimítico. Ello es imposible prácticamente, pero desde luego se ha de procurar emplear
ladrillos en que la proporción de tridimita sea muy elevada y que en la transformación
posterior en servicio no haya cambios sensibles en sus dimensiones. No han de tener, por
ejemplo, cuarzo, ya que entre 877 y 1.470° el cuarzo B inestable pasa a tridimita B2 estable
con un aume:^to considerable de volumen. Ello se logra, según Salmag (15), mediante un
grano de la mjáxima finura, empleo de cuarcitas de aluvión y larga duración, de la cocción,
o una temperatura de cocción, elevada.
En cuanto a los fundentes, como trabajan a temperaturas relativamente bajas, no
importan tanto y no se requieren características tan elevadas en lo que se refiere a un
comienzo de reblandecimiento bajo carga a elevada temperatura (Tabla V).

10. Ladrillos de sílice para otros servicios
Hay otros servicios clásicos de los ladrillos de sílice, que acaso a primera vista no
tienen la importancia de los dos anteriones, pero que exigen nuestra consideración y no
dedicar a ellos, de buenas a primeras, 'material de sílice de calidad sin garantía.
Por ejemplo, tenemos las bóvedas de hornos eléctricos de arco, los ladrillos de sílice
para reparaciones en caliente, etc., etc.
Para las bóvedas de hornos eléctricos', según Chesters (16), las propiedades requeridas
son esencialmente las que se especifican para los materiales de sílice de primera calidad
destinados a las bóvedas de los hornos Siem>ens y recomienda ladrillos con bajo
porcentaje de fundentes y baja porosidad.
Efectivamente, lo de utilizar un material con bajo porcentaje de fundentes es una
práctica muy empleada y gran número de acererías extranjeras (17) fur dan su control en el
examen de los contenidos de AI2O3, TÍO2 y álcalis para vigilar la calidad de los
materiales de sílice empleados en las bóvedas-de sus hornos eléctricos. Esto sobre todo es
importante, teniendo en cuenta las altas temperaturas requeridas para la fabricación de
ciertos tipos de aceros especiales en esta clase de hornos.
Pero no hay que olvidar la relación que en este servicio tiene su resultado con las
características de (fspalling)) del ladrillo de sílice, sobre todo en hornos eléctricos que se
cargan con bóveda móvil y que por ello se ven sometidos a mayores cambios de
temperatura que ]os hornos fijos. Y en estas características de ((spalling)), además; de la
materia prima utilizada, del método de su fabricación y de otros factores físicos, influye la
porosidad, aparte de que existe una relación con la resistencia a la compresión en frío.
Efectivamente, ya hemos indicado antes que para este tipo de ladrillos las normías
alemanas se muestran mucho menos rigurosas en lo relativo a la resistencia, a'la
compresión, a la temperatura ambiente.
Iguales consideraciones podríamos hacer con los ladrillos para reparaciones en caliente,
fijando así algunas de sus propiedades características.
En cuanto a la gran mayoría de los ladrillos de sílice de utilización normal, sin destinos
de tanta responsabilidad, se ha propuesto también su clasificación respecto al contenido en
fundentes (18), y pensamos que se debe poner un máximo en ese contenido, como así se ha
hecho con las demás clases de ladrillos. Asimismo se deben considerar unas características
mínimias en las demás propiedades, que aunque sean relativamente bajas comparando con
las otras clases para condiciones severas de servicio, servirán para eliminar aquellos
materiales a todas luces irregulares y de mala calidad.
En muchas normas se incluyen especificaciones de resistencia piroscópica de los
ladrillos de sílice y que en general son mayores de SK 33 (1.730°Q.

Y hasta hay diversa información americana (19) que destaca un ensayo de resistencia
piroscópica como el mejor método de fijar un programa de ensayo para elegir el mejor
ladrillo de sílice. Pero parece ser que este ensayo es difícil de llevar a cabo aún en el
procedimiento fijado por los americanos por las altas temperaturas y no es muy
significativo, ya que la fase viscosa formada puede evitar el desmoronamiiento.
Por ello, es más aconsejable el ensayo de resistencia en caliente bajo carga, indicando
M. B3ron (20) que 1.640'' constituye una temperatura límite bastante neta para el punto de
0,5 % de desplomamiento. Y el misimo autor da como valores límites de la densidad
absoluta de ladrillos de sílice de calidad de
2,33 a 2,40.
En España, Pérez Blanco (21) presentó ensayos de refractarios al reblandecimiento en
caliente bajo carga, de ladrillos típicos y representativos de procedencia nacional,
señalando para Ta las temperaturas de 1.670° y 1.660°, res-pectivaímente, para materiales
de sílice con destino a hornos de acero y hornos de coque.
Respecto a la composición química de estos refractarios de sílice, hemos de advertir que
en realidad hay una relación estrecha entre el contenido de fundentes y la resistencia
piroscópica de la que hemios hablado. Pero Lahr y Hardy (22) destacan que como criterio
de calidad, se debe inclinar al Laboratorio por el ensayo bajo carga en caliente, aunque con
algunos cambios, ya que señalan que el análisis químico no da indicación de la distribución
de los fundentes. Han hecho ensayos con ladrillos casi completamente transformados de la
misma porosidad y óxido de titanio, viendo que el contenido de alúmina está ligado a la
tem,peratura de resistencia bajo carga por la relación.
T-= 1.726° — 108. AW,
Por lo que si se fija un contenido máximo de AI2O3, se debe corsiderar una temperatura
mínima para el desplome de la probeta en el ensayo bajo carga.
10.1. Tolerancias dimensionales.
Hasta ahora nos hemos referido a las características físicas y químicas de los
refractarios de sílice y hemos fijado ciertos valores recomendados, para que puedan rendir
satisfactoriamente en su servicio. Pero hay un aspecto que podemos incluir en la calidad de
los ladrillos y que no hay que olvidar.
Se trata de las tolerancias dimensionales de las piezas. Y es que si éstas no son correctas
todo fallará, porque no se podrá efectuar debidamente la obra de albañilería. Por ejemplo,
de nada vale disminuir la porosidad de un material de sílice buscando una menor erosión, si
debido a las diferencias dimensionales existen juntas muy grandes en las que el mortero
inútilmente quiere cumplir una acción de continuidad.
Por ello, todo control de materiales refractarios debe comenzar con una verificación de
dimensiones que fácilmente se puede efectuar a la recepción de los ladrillos. Este control se
puede hacer a base de tablas estadísticas, como las MIL-STD-I05 A, Normas Militares
Norteamericanas, que están traducidas al castellano y los Laboratorios de Ensayos e
Investigación Industrial de Bilbao -están preparando unas aclaraciones para su fácil
aplicación en este asunto.

Pero además esta inspección de medidas tiene su interés bajo otro aspecto. Y es el de
controlar debidamente la regularidad de los suministros en cuanto a sus propiedades. Ya
que si se están recibiendo unos materiales de sílice con regularidad de medidas y de
propiedades físicas, puede ser que en cierto modo nos interese no seguir haciendo ensayos
físicos de esos materiales, que siempre son caros, excepto en el caso de que la distribución
de dimensiones sufra una variación, ya que ello puede significar un cambio en el proceso
de fabricación el cual acaso redunde en las propiedades físicas.
En el proyecto de «Clasificación y Especificaciones de Materiales Refractarios» de los
referidos Laboratorios de Ensayos e Investigación Industrial, se han fijado unas tolerancias
dimensionales para los materiales de sílice que vamos a indicar a continuación.
Ladrillos o piezas de sílice para paredes de cámaras de hornos de coque :
i 1,5 % de la dimensión considerada, con un míniímo en valor absoluto de 2 mm.
Ladrillos o piezas de sílice, incluso para hornos de coque, excepto las paredes de las
cámaras :
i 2 % de la dimensión considerada con un mínimo en valor absoluto de 2 mm.
E.n cuanto a la flecha máxima sobre las superficies planas, se fijan para todos los ladrillos o
piezas de sílice uii ± 2 % de la cuerda considerada con un mínimo de valor absoluto de 2
mm. Y sobre superficies curvas los errores
máximos de las flechas se indican en un i 1,5 % de la cuerda considerada con un mínimo de
valor absoluto de 2 mm.
En realidad estas cifras están de acuerdo con las tendencias europea y americana. En la
Tabla VI se señalan las tolerancias dimensionales de los productos de sílice elaborada por
M. Letort (7) para el Syndicat National des Industries de Produits Refractaires. Y los de la
ASTM indican que para piezas de forma y ladrillos rectangulares la tolerancia es de i 2 %
tanto en medidas como en flecha, cuando las dimension.es son mayores de cuatro
pulgadas. Y si son menores es un i 3 % :

11. Conclusiones
de todo lo anterior se confirma, en principio, la conveniencia de especificar varios tipos
de materiales de sílice para cumplimentar todas las necesidades y servicios. Por ejemplo,
está claro diferenciar a los materiales destinados a las baterías de hornos de coque y separar
a los ladrillos de sílice de mejor calidad, convenientes para los puntos de condiciones de
servicio más severas, de los de calidad que podríamos llamar normal.
Además todo parece aconsejar el especificar un tipo extra de la más alta calidad,
apropiado para las bóvedas de los hornos Siemens y también se piensa que es adecuado
terer en cuenta un^s normas que diferencien a los ladrillos
para reparaciones en caliente y a los destinados a construir las bóvedas de los hornos
eléctricos.
En todas estas clases de refractarios hay características que es preciso destacar y sobre
las que se podrán basar los controles del material. Por otra parte, hay propiedades que,
aunque naturalmente, se pueden fijar valores para sus ensayos, su importancia no es tan
decisiva.

En los ladrillos de sílice para bóvedas de hornos Siemens, hay que señalar, repetimos,
una calidad ((super-extra», que resuelva el problema de las duraciones de esas partes de
los hornos. Parece ser que la tendencia actual es la de ir a materiales con el más bajo
porcentaje posible de fundentes y con muy baja porosidad. Creemos que es posible,
porque alguna fábrica nacional de refractarios ya los fabrica, exigir contenidos de alúmina
menores de 0,6 % y porosidades totales inferiores a 21 %.
En cuanto a la densidad real no parece que se pueda fijar un valor determinado debido
a los diversos resultados obtenidos con ladrillos medianamente y muy transformados. Por
ello se considera que sólo se debe indicar que esa característica tenga un valor inferior a
2,40.
Hay otra clase de material refractario de sílice que es también de primera -calidad, que
cumple bien en la mayoría de los servicios más duros y que se Aliene utilizando aún en
bóvedas de hornos Siemens. En realidad, sus caracte-TÍsticas serán análogas a la de los
ladrillos especiales arriba indicados, u^a vez tenida en cuenta su diferencia de contenido
en fundentes y asimismo permitiendo una una porosidad algo mayor.
Respecto a las calidades de bóvedas de hornos eléctricos y reparaciones «n caliente,
junto con una relativa alta calidad por las condiciones de servicio a que se destinan, se
debe tener en cuenta no limitar otras características que puedan influir en sus propiedades
especiales. No nos inclinamos a fijar por ahora especificación de resistencia al choque
térmico, recordando las limitaciones de estos ensayos. En cuanto a la calidad corriente y
normal del material de sílice, se distinguen unas especificaciones mínimas que en realidad
sólo sirven para evitar aquellos ladrillos verdaderamente anormales o irregulares.
Finalmente queda la calidad especial destinada a los hornos de coque, en la que,
aunque se fijen, prácticamente, no se limitan las condiciones de re-fractariedad. Creemos
que en estos materiales hay que insistir en su grado de transformación y la ausencia de
dilataciones posterioren" que puedan dañar la obra de albanilería.
En estos últimos ma^^eriales son importantísimas también las tolerancias
dimensionales, factor que siempre hay que tener en cuenta y aun destacarlo, a veces, al
considerar la calidad y la propiedad de un material de sílice.
En la Tabla Vil se señalan los valores de un proyecto de especificación de ladrillos de sílice
fur^dado en estas conclusiones.

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