Não é apenas a temperatura máxima que determina a vida útil, mas a frequência e a intensidade dos ciclos térmicos. Porque é que os ciclos térmicos são o principal fator de desgaste.
Os materiais refratários são concebidos para altas temperaturas. Resistem a 1 200, 1 400 ou mesmo 1 800 °C sem perderem a sua integridade estrutural. O que muitos operadores subestimam: o maior inimigo de um revestimento refratário não é a temperatura máxima absoluta, mas a alternância repetida entre quente e frio. Cada ciclo térmico gera tensões mecânicas no material. A face quente dilata, enquanto a face fria mantém ainda as suas dimensões originais. Esta dilatação diferencial gera tensões de corte que, a cada ciclo, avançam um pouco mais para o interior do material.
Um material refratário que, em funcionamento contínuo a 1 200 °C, duraria dez anos pode falhar ao fim de apenas dois anos se for sujeito a ciclos térmicos diários entre 200 e 1 200 °C. A resistência ao choque térmico é, pelo menos, tão importante como a resistência à temperatura.
O dano térmico desenvolve-se em várias fases. Primeiro, formam-se na superfície microfissuras finas, dificilmente visíveis a olho nu. Estas microfissuras propagam-se em profundidade a cada novo ciclo térmico e ligam-se numa rede de fissuras que divide a superfície em segmentos individuais. Numa fase avançada, estes segmentos soltam-se da superfície sob a forma de destacamentos e a perda de material acelera exponencialmente. Na linguagem técnica, este processo designa-se por fadiga térmica ou choque térmico.
A resistência ao choque térmico de um material refratário é determinada por várias propriedades: baixa dilatação térmica, elevada condutibilidade térmica, elevada tenacidade à fratura e resistência mecânica moderada. Os materiais com elevado teor de carboneto de silício ou determinados sistemas de ligação fosfática apresentam um excelente comportamento ao choque térmico. A escolha do material certo tem de ser sempre feita no contexto das condições de funcionamento específicas: com que frequência ocorrem os ciclos térmicos? Qual é a diferença de temperatura? A que velocidade decorrem o aquecimento e o arrefecimento?
Além da seleção de materiais, as medidas operacionais podem reduzir consideravelmente a solicitação por choque térmico. As taxas controladas de aquecimento e de arrefecimento são a medida isolada mais eficaz. Sempre que possível, um forno não deve ser aquecido nem arrefecido a mais de 50 °C por hora. Evitar paragens desnecessárias e otimizar o planeamento das cargas também contribui para preservar o revestimento. Um forno operado da forma mais uniforme possível, a temperatura constante, atinge a maior vida útil.
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