Principales tipos y análisis de rendimiento de ladrillos refractarios pesados para revestimientos de hornos eléctricos de pulvimetalurgia

La selección racional de materiales refractarios para los revestimientos de hornos eléctricos de pulvimetalurgia es fundamental para garantizar el funcionamiento estable del equipo y mejorar la eficiencia térmica. En las aplicaciones de hornos eléctricos de pulvimetalurgia, los materiales de revestimiento son principalmente ladrillos refractarios pesados. Los tipos comunes incluyen ladrillos de arcilla, ladrillos de alta alúmina, ladrillos de corindón, ladrillos de sílice, ladrillos de magnesia y ladrillos de magnesia-alúmina, productos de carburo de silicio, productos refractarios de grafito y materiales de alúmina. Los diferentes materiales tienen diferentes características en cuanto a refractariedad, estabilidad al choque térmico y resistencia a la corrosión química, lo que los hace adecuados para diferentes condiciones de trabajo.

Ladrillos de arcilla: Un material refractario básico de amplio uso

Los ladrillos de arcilla son uno de los ladrillos refractarios pesados básicos más utilizados en los hornos eléctricos de pulvimetalurgia.

Los ladrillos de arcilla se fabrican a partir de arcilla refractaria o caolín como materia prima principal, sinterizados a 1300-1400 ℃, con un contenido de Al₂O₃ generalmente del 30%-40%. Este tipo de material tiene buena resistencia al enfriamiento y calentamiento rápidos, una refractariedad de 1610-1750 ℃ y una temperatura máxima de servicio de 1300-1400 ℃.

Las aplicaciones típicas de los ladrillos de arcilla en hornos eléctricos incluyen paredes, techos y fondos de hornos.

Pueden resistir la corrosión por escoria ácida, pero tienen poca resistencia a la escoria alcalina. Son susceptibles a la corrosión por CO y H₂ en atmósferas controladas, y también presentan riesgo de corrosión para los cables de resistencia de Fe-Cr-Al, por lo que no son adecuados como materiales de soporte para cables de resistencia.

Ladrillos de alta alúmina: Equilibrio entre refractariedad y resistencia a la corrosión

Los ladrillos de alta alúmina se refieren a materiales refractarios de silicato de aluminio con un contenido de Al₂O₃ superior al 48%.

Este tipo de material utiliza bauxita de alta alúmina como materia prima, con una temperatura de cocción de aproximadamente 1500 ℃, una refractariedad de 1750-1790 ℃ y una temperatura de inicio de ablandamiento bajo carga de 1420-1500 ℃, y tiene buena resistencia a la corrosión química.

Las características de contracción por recocido de los ladrillos de alta alúmina deben considerarse cuidadosamente cuando se utilizan en revestimientos de hornos de alta temperatura. Especialmente los ladrillos de alto contenido de alúmina con un contenido de Al₂O₃ del 60% al 75%, si la temperatura de cocción es insuficiente, son propensos a la contracción después de un funcionamiento prolongado a altas temperaturas, lo que puede provocar el hundimiento del techo del horno o la deformación de la estructura.

Ladrillos de corindón: Materiales refractarios de alto rendimiento adecuados para hornos eléctricos de alta temperatura

Los ladrillos de corindón son materiales refractarios de alta calidad con un contenido de Al₂O₃ superior al 98%. Según los diferentes procesos de producción, los ladrillos de corindón se dividen principalmente en dos tipos: ladrillos de corindón fundido y ladrillos de corindón de alúmina, que se caracterizan por su alta refractariedad, buena resistencia al desgaste y excelente estabilidad al choque térmico.

Ladrillos de corindón fundido

Los ladrillos de corindón fundido se fabrican a partir de arena de corindón fundido como materia prima principal. Su refractariedad puede alcanzar los 1950 ℃, la temperatura de inicio de reblandecimiento bajo carga es de aproximadamente 1770 ℃, la temperatura de servicio es de 1800-1850 ℃, la densidad es de 3,1-3,4 g/cm³ y la resistencia al choque térmico es de aproximadamente 50 ciclos. Son adecuados para componentes como los tubos de los hornos de alambre de molibdeno de alta temperatura.

Ladrillos de corindón de alúmina

Los ladrillos de corindón de alúmina se cuecen a partir de alúmina industrial de alta pureza como materia prima. Su temperatura de servicio a largo plazo es generalmente de 1750-1850 ℃, y se utilizan ampliamente en revestimientos de hornos eléctricos de alta temperatura, tubos de hornos y hornos de alta temperatura.

Ladrillos de sílice: Materiales refractarios ácidos con alta temperatura de reblandecimiento bajo carga

Los ladrillos de sílice son materiales refractarios de alto contenido de sílice fabricados a partir de cuarcita como materia prima. Su contenido de SiO₂ suele ser superior al 93%, la refractariedad es de 1710-1730 ℃, y la temperatura de inicio de reblandecimiento bajo carga es cercana a la refractariedad, lo que constituye su principal ventaja técnica.

Los ladrillos de sílice tienen poca resistencia al choque térmico, y las condiciones de funcionamiento deben controlarse estrictamente durante su aplicación. Este tipo de material es adecuado para hornos de alta temperatura de funcionamiento continuo, pero no para hornos eléctricos intermitentes. Ladrillos de magnesia y ladrillos de magnesia-alúmina: Materiales refractarios alcalinos típicos

Los ladrillos de magnesia son ladrillos refractarios alcalinos fabricados a partir de magnesita calcinada. Su contenido de MgO supera el 80%, su refractariedad alcanza los 2000 °C y presentan buena resistencia a la corrosión por escorias alcalinas y óxido de hierro, aunque su resistencia al choque térmico es baja. Los ladrillos de magnesia-alúmina mejoran su rendimiento general gracias a la incorporación de una estructura de espinela de magnesio-aluminio.

Estos materiales, con un 5%-10% de Al₂O₃ añadido a su composición, tienen una refractariedad de hasta 2135 °C, y su resistencia al choque térmico y su temperatura de reblandecimiento bajo carga son superiores a las de los ladrillos de magnesia convencionales.

Estos materiales, con un 5%-10% de Al₂O₃ añadido a su composición, tienen una refractariedad de hasta 2135 ℃, y su resistencia al choque térmico y su temperatura de reblandecimiento bajo carga son superiores a las de los ladrillos de magnesia ordinarios, lo que los hace adecuados para condiciones de alta temperatura y alta corrosión.

Productos refractarios de carburo de silicio: Materiales de alta conductividad térmica y alta resistencia

Los productos refractarios de carburo de silicio se fabrican con carburo de silicio como materia prima principal. Estos materiales poseen alta resistencia mecánica, excelente resistencia al desgaste, buena resistencia al calentamiento y enfriamiento rápidos, y alta conductividad térmica y eléctrica, con un punto de reblandecimiento bajo carga de aproximadamente 1600 ℃.

La resistencia a la oxidación de los materiales de carburo de silicio a altas temperaturas debe considerarse cuidadosamente.

Es propenso a la oxidación por encima de los 1300 ℃ y puede ser corroído por escorias alcalinas. Una estructura densa ayuda a mejorar su resistencia a la oxidación.

Productos refractarios de grafito: Materiales de ultra alta refractariedad

Los productos refractarios de grafito se fabrican con grafito como materia prima principal. Estos materiales tienen una refractariedad de hasta 3000 ℃, una temperatura de servicio de aproximadamente 2000 ℃ y una temperatura de inicio de reblandecimiento bajo carga de 1800-1900 ℃, lo que los hace adecuados para condiciones de temperaturas extremadamente altas.

Materiales de alúmina: Combinación de refractariedad y aislamiento térmico

Los materiales de alúmina cumplen simultáneamente funciones refractarias y de aislamiento térmico en hornos eléctricos de pulvimetalurgia. Tienen un punto de fusión de 2015 ℃ y exhiben buena estabilidad química tanto en atmósferas oxidantes como fuertemente reductoras, y pueden utilizarse en diversas condiciones atmosféricas por debajo de los 1900 ℃.

Los materiales de alúmina se utilizan en diversas formas en hornos eléctricos de alta temperatura. Además de utilizarse como revestimientos de hornos, también se emplean comúnmente en tubos de hornos eléctricos, pantallas térmicas, crisoles y capas de aislamiento de relleno, desempeñando un papel importante en la mejora de la eficiencia térmica del horno. La selección racional de ladrillos refractarios de alta resistencia es una garantía importante para el funcionamiento seguro y eficiente de los hornos eléctricos de pulvimetalurgia.

En aplicaciones prácticas, las características de rendimiento de los diferentes materiales refractarios deben evaluarse de forma integral, teniendo en cuenta la estructura del horno, la temperatura de funcionamiento, la atmósfera del horno y las condiciones de corrosión química, para lograr un funcionamiento estable a largo plazo de la estructura del revestimiento del horno.