Refractari d'alumina: el heroi ignífug no reconegut de la indústria

Els maons refractaris d'alta alumina protegeixen els forns industrials de les altes temperatures, la corrosió i l'erosió. Són indispensables en la indústria siderúrgica i ajuden a millorar la productivitat i a reduir costos. Aquest article tractarà la informació bàsica sobre aquests materials, incloent-hi les seves propietats i aplicacions.

El material refractari utilitzat en la indústria de fusió d'alumini es basa en la bauxita calcinada. Aquest material és resistent al bany d'alumini i als fluxos salins. També ofereix una bona estabilitat tèrmica i resistència a l'erosió per escòria química.

És un material ignífug.

Els materials refractaris d'alumina s'utilitzen sovint en entorns industrials amb condicions de gran calor per protegir les aleacions metàl·liques i els components d'edificació de l'excés de temperatura, com ara els components d'edificació fets d'aliatge de coure. La seva excel·lent resistència a altes temperatures, a l'abrasió, a l'atac químic i a la instal·lació els converteix en solucions senzilles i rendibles que requereixen poques reparacions; els seus baixos costos de manteniment redueixen el temps d'inactivitat a les obres, estalvien costos de mà d'obra i redueixen significativament el consum d'energia.

Les propietats aïllants del refractari d'alta alumina són especialment avantatjoses en forns i fornets, ja que ajuden a prevenir els danys causats per la calor intensa generada durant els processos de producció i permeten estalviar energia gràcies a la reducció de pèrdues de calor a través de les estructures. A causa d'aquests avantatges, el refractari d'alta alumina s'està convertint ràpidament en el material preferit per revestir forns i fornets.

Els refractaris col·locables d'alta alumina ofereixen una bona resistència a l'alumini fosa (Al) i a les seves aleacions, però són susceptibles a la corrosió per sobre de la línia metàl·lica en els forns de fusió a causa de reaccions que provoquen contracció volumètrica, la qual cosa condueix a la formació de corindó i, finalment, a la corrosió. Els investigadors treballen activament en maneres de millorar el rendiment refractari.

Una opció per millorar la resistència a la corrosió dels materials refractaris i ajudar a prevenir la contaminació per alumini per sobre de la línia metàl·lica és afegir additius no humectants (NWA). Els NWA poden evitar la formació d'espinel que contribueix a la corrosió per Al2O3. D'aquesta manera, aquests NWA podrien millorar la resistència a la corrosió d'aquests materials i, alhora, ajudar a evitar la contaminació per alumini per sobre de la seva línia metàl·lica.

És un aïllant tèrmic.

El material d'aïllament refractari d'alta alumina s'utilitza àmpliament en forns metal·lúrgics, forns ceràmics i dipòsits de vidre per les seves altes temperatures, la baixa conductivitat tèrmica i la resistència a substàncies corrosives com el metall fosa i la corrosió per escòria. A més, aquest tipus de material proporciona resistència al xoc tèrmic.

Material dissenyat per a l'ús en forns metal·lúrgics i foneries. Amb una baixa expansió fins a 1540 °C i una excel·lent resistència a l'atac de la escòria, aquest material és una opció excel·lent per a unions estretes amb altres materials refractaris i revestiments de seguretat en cullers i formigons refractaris.

L'alumina efervescent és un aïllant eficient amb alta resistència a l'alta temperatura i baixa conductivitat tèrmica, que ofereix una excel·lent resistència a l'alta temperatura tot mantenint-se tèrmicament inert. Presenta el doble de densitat volumètrica que els maons d'alumina de primera qualitat, cosa que el fa adequat per a aplicacions estructurals que requereixen capacitats d'aïllament, a més de ser transparent a les microones i a les radiofreqüències.

Aquest refractari està compost per agregats grossos d'alumina supercalcinada i finors reactius d'alumina calcinada que han estat supercalcinats a alta temperatura, després barrejats amb finors reactius d'alumina calcinada de geomaterials del Marroc, i presenta una microestructura d'enllaç directe amb una fase predominant d'alumina-corindó com a constituent principal (de color blanc amb porus rodons per a una resistència a l'erosió superior davant l'acer líquid en flux) així com una matriu molt densa d'aquesta fase que supera altres productes d'alta alumina, com els maons de sílice, pel que fa a les propietats d'aïllament superiors. La figura 6 mostra aquesta microestructura a baixa i alta ampliació mitjançant microscopi òptic, respectivament, a partir dels geomaterials marroquins utilitzats com a font.

És un aïllant químic.

Els materials refractaris d'alumina presenten una excel·lent resistència química, cosa que els permet resistir la corrosió causada per metalls com el coure i la escòria fosa, les altes temperatures dels processos industrials, i a més són una opció rendible per a diverses aplicacions com l'aïllament de recipients i de forns. Aquest material és una opció d'aïllament excel·lent.

Els productes refractaris d'alumina proporcionen un aïllament excel·lent gràcies a les seves esferes d'alumina buides unides per un ciment resistent. La seva construcció lleugera ofereix aïllament tèrmic sense disminuir significativament la resistència mecànica – una combinació excel·lent. Els refractaris d'alumina també poden resistir entorns d'alta temperatura com forns, plantes químiques o tundixes de colada contínua sense perdre resistència amb el temps.

El refractari d'alumina està compost per diverses matèries primeres com la bauxita i la chamota, i normalment es produeix mitjançant premsat en sec a altes temperatures abans de coure'l. La qualitat del maó refractari es pot mesurar mitjançant proves estàndard com ara la conductivitat tèrmica, la prova de xoc tèrmic cíclic, la mesura de la porositat oberta i les mesures de retracció per cocció. Aquestes proves són crucials per predir el rendiment dels refractaris a altes temperatures i sota estrès, i per identificar qualsevol defecte o anomalia dins de la seva estructura. A més, l'anàlisi de la seva microestructura amb microscopi electrònic de rastreig i microscopi binocular pot revelar encara més l'estructura de les fases cristal·lines, els patrons de distribució de la mida de les partícules, la composició química i la composició química.

És un material resistent al desgast.

Els materials refractaris d'alumina són un component essencial dels processos de producció d'acer, ciment i indústria petroquímica. Ajuden a garantir el funcionament adequat de l'equipament emprat en aquestes indústries, reduint els temps d'inactivitat i els costos de manteniment. A més, els materials refractaris d'alumina són duradors i tenen una bona resistència al desgast. Aquestes propietats els permeten resistir altes temperatures i entorns químics agressius.

Per tal de millorar la resistència a la corrosió dels refractaris d'alumina, els investigadors han desenvolupat nous tipus de materials basats en la nanotecnologia. Aquests materials contenen un òxid de bor, cosa que els fa més estables químicament que el bor lliure. També contenen una gran quantitat d'alumina cristal·lina, que els ajuda a resistir la degradació per xoc tèrmic. Actualment, aquests materials s'utilitzen en la producció de ciment, vidre i altres productes industrials.

La selecció de materials refractaris és crucial per a l'estabilitat d'un refractari a temperatures elevades. Aquests materials han de tenir un punt de fusió alt i ser tèrmicament estables, és a dir, que no es fondin ni es descomponguin a altes temperatures. També han de tenir un coeficient de dilatació baix i ser químicament resistents a la corrosió i a l'erosió.

Hi ha diversos tipus de materials refractaris d'alumina, incloent-hi la mullita i el corindó. Aquests materials refractaris són especialment adequats per a les cobertes de forns elèctrics i les superstructures de forns de coix. També s'utilitzen en els tundishes de colada contínua. Aquests refractaris tenen el contingut més alt d'alumina, cosa que els fa extremadament resistents i forts davant de les càrregues.