L'aggiunta di una percentuale di Al2O3 compresa tra il 5% e il 10% (in massa) alla matrice dei mattoni di carbonio/grafite per altoforno (blocchi di carbonio) migliora significativamente la resistenza alla corrosione della ghisa fusa e rappresenta una delle applicazioni dei mattoni di alluminio-carbonio negli impianti siderurgici. In secondo luogo, i mattoni di alluminio-carbonio trovano impiego anche nel pretrattamento della ghisa fusa e nelle canaline di colata.
Mattoni di alluminio e carbonio per il pretrattamento della ghisa fusa
I mattoni di alluminio e carburo di silicio sono utilizzati principalmente nelle apparecchiature per il trasporto di ghisa fusa, come ad esempio le cisterne. Tuttavia, quando questo tipo di materiale refrattario viene impiegato in grandi cisterne e miscelatori di ghisa, ed è soggetto a forti cicli di riscaldamento e raffreddamento, è soggetto a fessurazioni che possono portare al distacco strutturale. Inoltre, poiché i mattoni di Al2O3-SiC-C utilizzati nelle grandi cisterne e nei miscelatori di ghisa presentano spesso un contenuto di carbonio del 15% e una conducibilità termica elevata, pari a 17-21 W/(m·K) (a 800 °C), si verifica una riduzione della temperatura della ghisa fusa e il problema della deformazione delle lamiere di ghisa nelle grandi cisterne e nei vagoni di miscelazione. La soluzione consiste nel ridurre la conducibilità termica eliminando il SiC, un componente ad alta conducibilità termica, e nel diminuire il contenuto di grafite, affinandone la composizione.
Attraverso la ricerca di base, si è giunti alla conclusione che:
(1) Quando il contenuto di grafite (frazione di massa) nei mattoni di alluminio-carbonio è inferiore al 10%, la sua struttura organizzativa è costituita da Al2O3 che forma una matrice continua e il carbonio è riempito nella matrice sotto forma di punti stellari. In questo caso, la conduttività termica λ del mattone di alluminio-carbonio può essere calcolata approssimativamente mediante la formula (1)
Nella formula, λa è la conduttività termica dell'Al2O3; Vc è la frazione volumetrica della grafite. Ciò dimostra che la conduttività termica dei mattoni di alluminio-carbonio non ha nulla a che vedere con la conduttività termica della grafite.
(2) Quando la grafite viene raffinata, la conduttività termica del mattone di alluminio-carbonio dipende meno dalle particelle di grafite.
(3) Per i mattoni alluminio-carbonio a basso tenore di carbonio, quando la grafite viene raffinata, si può formare una matrice legante densa, che può migliorare la resistenza alla corrosione dei mattoni alluminio-carbonio.
Ciò dimostra che i mattoni in alluminio-carbonio a basso tenore di carbonio A possono adattarsi alle condizioni operative delle grandi vasche per la fusione del metallo e dei vagoni di miscelazione del ferro nel sistema siderurgico.
Data di pubblicazione: 27 febbraio 2024
