Il prodotto è composto da sabbia di calcio e magnesio sinterizzato di alta-qualità come materie prime. A seconda dei requisiti specifici, viene selezionato il rapporto MgO/CaO, seguito dalla sinterizzazione ad alta-temperatura e dall'impregnazione con asfalto o paraffina sotto vuoto. Il prodotto presenta eccellenti prestazioni alle alte-temperature e resistenza alle scorie, rendendolo adatto per forni AOD, forni VOD e altri forni di raffinazione.
Introduzione
Come materie prime vengono utilizzate sabbia di magnesio densa di elevata-purezza e sabbia di dolomite di magnesio sinterizzata o sabbia di dolomite. A seconda dell'ambiente di servizio, viene selezionato il rapporto MgO/CaO appropriato e viene utilizzato un agente legante anidro. La miscela viene modellata alla temperatura adeguata e poi cotta ad alta temperatura.
I prodotti hanno un'elevata resistenza alle scorie di raffinazione a basso-ferro e a bassa{1}}alcalinità all'esterno del forno e favoriscono la desolforazione e la defosforizzazione, contribuendo a rimuovere le inclusioni dall'acciaio e a purificarlo. Se utilizzati nei forni da cemento, i mattoni di dolomite hanno una forte affinità con il clinker di cemento, aderiscono facilmente alla superficie del forno e formano uno spessore uniforme.
I prodotti a base di magnesio-calcio sono adatti per forni di raffinazione dell'acciaio inossidabile, come forni AOD, forni VOD e siviere LF-VD di dispositivi di raffinazione secondaria. Se utilizzati come sostituti dei mattoni al magnesio-cromo sul nastro di cottura dei forni per cemento, il loro campo di applicazione sta diventando sempre più ampio.
Specifiche fisiche e chimiche
| Gradi | Unità |
ZMGa 15A |
ZMGa 15B |
ZMGa 20A |
ZMGa 20B |
ZMGa 25A |
ZMGa 25B |
ZMGa 30A |
ZMGa 30B |
ZMGa 40A |
ZMGa 40B |
|
CaO |
% |
13-17 |
13-17 |
18-22 |
18-22 |
23-27 |
23-27 |
28-32 |
28-32 |
38-42 |
38-42 |
|
∑(A+F+S) |
% |
3 |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
3 |
4 |
| Porosità apparente |
% |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
| Resistenza alla compressione a freddo |
MPa |
55 |
50 |
55 |
50 |
55 |
50 |
55 |
50 |
55 |
50 |
| Refrattarietà sotto carico |
grado |
1700 |
1680 |
1700 |
1680 |
1700 |
1680 |
1700 |
1680 |
1700 |
1680 |
Vantaggio
1. Eccellente resistenza all'erosione
Il mattone ha una forte resistenza alle scorie alcaline e non viene facilmente infiltrato o eroso dalle scorie, il che può prolungare significativamente la durata di servizio delle apparecchiature ad alta-temperatura.
Alle alte temperature non reagisce facilmente con gli ossidi alcalini dell'acciaio fuso, prevenendo scheggiature o deterioramento del mattone. La sua stabilità è superiore a quella dei materiali refrattari neutri o acidi, come i mattoni di argilla e i mattoni ad alto-allumina.
2. Funzione unica di purificazione dell'acciaio
Il componente CaO nel mattone può reagire con zolfo, fosforo e inclusioni non-metalliche nell'acciaio fuso per formare composti a basso-punto di fusione-che possono essere rimossi con le scorie.
Ciò riduce efficacemente il contenuto di elementi nocivi nell'acciaio fuso e ne migliora la purezza. È particolarmente adatto per la fusione di acciaio a carbonio ultra-basso-e di acciaio legato di alta-qualità, che richiedono un'elevata pulizia dell'acciaio fuso.
3. Buone prestazioni-alle alte temperature
Il mattone mantiene un'elevata resistenza strutturale a temperature superiori a 1600 gradi, mantenendo una buona stabilità volumetrica e resistendo al rammollimento o alla deformazione.
Presenta inoltre un'eccellente resistenza agli shock termici, sopportando drastici sbalzi di temperatura durante l'avvio-e l'arresto di apparecchiature ad alta-temperatura, riducendo così il rischio di rotture.
Processo
1. Pre-trattamento delle materie prime
Questo passaggio è la base per garantire la qualità dei mattoni. Le materie prime principali e le materie prime ausiliarie devono essere lavorate separatamente, con particolare attenzione al controllo della purezza e della dimensione delle particelle.
Lavorazione delle principali materie prime: la dolomite naturale viene calcinata a temperature superiori a 1600 gradi per decomporsi in MgO e CaO. Quando si utilizzano materie prime artificiali, la sabbia di magnesio e la calce vengono frantumate in particelle di diverse dimensioni e miscelate nella proporzione richiesta.
Rimozione delle impurità e trattamento anti-idratazione: impurità come SiO₂ e Fe₂O₃ nelle materie prime vengono rimosse tramite separazione magnetica o screening. Agenti anti-idratazione come Al₂O₃ e B₂O₃ vengono aggiunti per formare composti stabili con CaO, prevenendo l'assorbimento di umidità e il successivo sfarinamento.
2. Dosaggio e miscelazione
La proporzione di ciascun componente è controllata con precisione in base ai requisiti prestazionali del prodotto. Le materie prime vengono disperse uniformemente e combinate con un legante mediante miscelazione.
Dosaggio: in base al contenuto di MgO target, pesare la dolomite pesante bruciata, la sabbia di magnesio, la calce, l'agente resistente all'acqua- e il mineralizzante secondo la formula. L'errore deve essere controllato entro ±0,5%.
Miscelazione: mescolare i materiali secchi per 10–15 minuti, quindi aggiungere il legante e continuare a mescolare per 20–30 minuti fino a formare un impasto omogeneo. Il processo di miscelazione deve essere sigillato per evitare che CaO entri in contatto con aria e umidità.
3. Formatura
Dopo la miscelazione, l'impasto viene pressato in mattoni della forma e dimensione desiderate. L'obiettivo è garantire una densità uniforme ed evitare difetti interni.
Stampaggio: l'impasto viene riempito uniformemente in stampi in acciaio per garantire un riempimento completo senza bolle d'aria.
Pressurizzazione: le presse idrauliche vengono utilizzate per formare i mattoni. La pressione è solitamente di 15–30 MPa, con mattoni ad alte-prestazioni che richiedono pressioni superiori a 40 MPa. Durante la pressatura, viene utilizzato il metodo di "pressione lenta e rilascio rapido" per evitare delaminazioni o screpolature. La densità dei mattoni formati deve essere maggiore o uguale a 2,8 g/cm³.
4. Essiccazione (pre-cottura)
L'umidità e i componenti volatili dell'agente legante vengono rimossi per evitare fessurazioni durante la successiva sinterizzazione ad alta-temperatura.
Essiccazione a bassa-temperatura: i mattoni vengono essiccati in un forno a 60–80 gradi per 4–6 ore per rimuovere lentamente l'acqua libera.
Pre-temperatura media-sinterizzazione: la temperatura viene aumentata a 120–200 gradi e mantenuta per 8–12 ore per consentire all'agente legante di volatilizzarsi lentamente e alla struttura interna del mattone di indurire. Dopo l'essiccazione, il contenuto di umidità del mattone deve essere inferiore o uguale allo 0,5%.
5. Sinterizzazione ad alta-temperatura
Questo è un passaggio fondamentale che determina le prestazioni finali dei mattoni di dolomite. L'alta temperatura favorisce la sinterizzazione delle particelle della materia prima e la formazione di una microstruttura stabile.
Fase di riscaldamento: posizionare i mattoni essiccati in un forno a tunnel o a fiamma rovesciata. Riscaldare dalla temperatura ambiente a 1400 gradi a una velocità di 5-10 gradi/h per evitare fessurazioni causate da grandi differenze di temperatura.
Mantenimento della sinterizzazione: mantenere una temperatura di 1600–1700 gradi per 10–16 ore in modo che le particelle di MgO e CaO si diffondano completamente per formare soluzioni solide. Impurità come SiO₂ reagiscono con CaO per formare composti a basso-punto di fusione-che vengono scaricati con gas del forno o formano una piccola quantità di fase liquida per favorire la sinterizzazione.
Fase di raffreddamento: raffreddare lentamente a temperatura ambiente a una velocità inferiore o uguale a 8 gradi/h per evitare micro-fessure causate dallo stress termico.
6. Post-elaborazione e ispezione
Dopo la sinterizzazione, i mattoni vengono sottoposti a lavorazione e controllo di qualità per garantire che soddisfino gli standard.
Lavorazione estetica: rimuovere i residui di sinterizzazione dalla superficie del mattone. Taglia e rifila i mattoni che si discostano dalla dimensione richiesta. La lunghezza, la larghezza e l'altezza devono essere comprese tra ±1 mm.
Ispezione di qualità: testare la densità apparente, la porosità apparente e la resistenza alla compressione a temperatura ambiente. Sui campioni vengono testate la resistenza alla flessione e all'idratazione alle-alte temperature. Solo i mattoni qualificati vengono imballati e spediti.
Applicazione
Grazie alla forte resistenza agli alcali, alla capacità di purificazione dell'acciaio e alla buona stabilità alle alte-temperature, l'applicazione principale dei mattoni di dolomite si concentra sull'industria metallurgica. Vengono utilizzati anche in scenari specifici nei settori dei materiali da costruzione, dei prodotti chimici e in altri settori ad alta-temperatura. I mattoni con diversi contenuti di MgO corrispondono a diversi requisiti di utilizzo.
1. Campo di applicazione principale: industria metallurgica
La metallurgia è l'applicazione più importante dei mattoni di dolomite, in particolare per la raffinazione dell'acciaio e la fusione con convertitori, dove soddisfano il duplice requisito di resistenza all'erosione e miglioramento della qualità dell'acciaio.
Rivestimento del forno del convertitore: i mattoni di dolomite con un contenuto di MgO da basso a medio resistono all'erosione delle scorie altamente alcaline nei convertitori e prolungano la durata del rivestimento del forno. Rispetto ai tradizionali mattoni di dolomite, hanno una maggiore resistenza strutturale alle alte-temperature, riducendo il rischio di perdite dal forno.
Forni di raffinazione siviera (forno LF, forno RH): i mattoni di dolomite con un elevato contenuto di MgO vengono utilizzati per il rivestimento del forno o per le linee delle scorie. Il CaO nei mattoni reagisce con le inclusioni di zolfo, fosforo e Al₂O₃ presenti nell'acciaio per ridurre il contenuto di elementi nocivi, rendendoli adatti alla raffinazione di acciai di alta-qualità, come gli acciai a carbonio ultra-a basso-carbonio e gli acciai per cuscinetti.
Forni per la fusione di metalli non-ferrosi: nei forni per la fusione del ferronichel, nei convertitori di rame e in apparecchiature simili, i mattoni di dolomite resistono all'erosione del metallo fuso e delle scorie alcaline evitando la contaminazione dei prodotti metallici da parte di Cr e altri elementi dannosi, soddisfacendo i requisiti di protezione ambientale.
2. Aree di applicazione importanti: industria dei materiali da costruzione
I mattoni dolomitici vengono utilizzati principalmente in apparecchiature ad alta-temperatura nel settore dei materiali da costruzione per resistere all'erosione da sostanze alcaline, in genere nei forni rotanti per cemento.
Zone di transizione/cottura del forno rotante per cemento: i mattoni dolomitici con un contenuto di MgO pari al 50–70% resistono alle scorie alcaline formate dalle materie prime cementizie alle alte temperature. Sono più convenienti-dei mattoni in spinello di magnesia-alluminio e non compromettono la qualità del cemento grazie al contenuto di Al₂O₃.
Rivestimento del forno da calce: durante la calcinazione del calcare ad alta-temperatura, i forni da calce producono alte concentrazioni di vapore di CaO. La composizione dei mattoni di dolomite è compatibile con questo ambiente, minimizzando le reazioni chimiche che causano la scheggiatura, e la loro durata è superiore a quella dei mattoni di argilla.
3. Altre applicazioni: industrie chimiche e di protezione ambientale
In alcune apparecchiature per reazioni chimiche ad alta-temperatura e inceneritori per la protezione dell'ambiente, i mattoni di dolomite possono adattarsi a specifiche condizioni di lavoro alcaline.
Forni per reazione chimica: ad esempio, nei forni di calcinazione per la produzione di carbonato di sodio, i mattoni di dolomite resistono all'erosione del carbonato di sodio fuso, impedendo alle impurità dei mattoni corrosi di contaminare il prodotto.
Inceneritori di rifiuti: i gas di combustione prodotti durante l'incenerimento dei rifiuti contengono componenti corrosivi come Cl⁻ e SO₄²⁻ e le scorie sono alcaline. I mattoni dolomitici possono resistere sia all'erosione acida che alcalina, rendendoli adatti per rivestire griglie o focolari e migliorare la resistenza alla corrosione delle apparecchiature.
Note applicative
Conservazione a prova di umidità-: il CaO nei mattoni di dolomite assorbe facilmente l'umidità e reagisce formando Ca(OH)₂, che può portare alla polverizzazione. Pertanto, per lo stoccaggio è necessario un imballaggio sigillato e si dovrebbe evitare l'impilamento aperto o il contatto con un ambiente umido.
Requisiti della muratura: è necessario utilizzare una malta alcalina speciale per garantire che i giunti dei mattoni abbiano le stesse proprietà dei mattoni e per evitare che le scorie penetrino nei giunti.
Corrispondenza delle condizioni di lavoro: mattoni a basso contenuto di MgO (<50%) are suitable for low- to medium-temperature, low-erosion working conditions (such as ordinary converters), while high MgO bricks (>60%) sono adatti per condizioni di lavoro ad alta-temperatura e alta-erosione (come i forni di raffinazione). Il tipo di mattone deve essere selezionato in base alle condizioni di lavoro effettive.
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