Investigación y aplicación de hormigones refractarios de alta resistencia y resistentes al desgaste para torres de granulación de altos hornos

Las torres de granulación de altos hornos son equipos cruciales en la producción de hierro para el procesamiento de escoria fundida a alta temperatura. Esta escoria se enfría rápidamente con agua para formar escoria granulada, la cual se separa mediante un tanque de sedimentación, un tanque de distribución y un dispositivo de deshidratación de tambor rotatorio, transformándose finalmente en escoria reutilizable para su uso como materia prima de cemento, logrando así el reciclaje de recursos, el ahorro de energía y la reducción de emisiones.

Debido a la alta temperatura, el fuerte impacto y la alta corrosividad del entorno de la torre de granulación, los requisitos para los materiales resistentes al desgaste a altas temperaturas utilizados en el revestimiento son extremadamente exigentes. Si bien las placas tradicionales de acero fundido y las placas de hierro fundido poseen una alta resistencia, son propensas a la oxidación y la corrosión a altas temperaturas, lo que resulta en una vida útil corta y ciclos de mantenimiento frecuentes. Por lo tanto, los hormigones refractarios resistentes al desgaste se han convertido gradualmente en un material alternativo ideal para los revestimientos de las torres de granulación.

I. Ventajas y perspectivas de desarrollo de los hormigones refractarios resistentes al desgaste

En comparación con los revestimientos metálicos, los hormigones refractarios resistentes al desgaste ofrecen ventajas como una construcción sencilla, buena integridad, alta resistencia al desgaste y una larga vida útil. Durante la construcción, se coloca una malla de acero sobre la superficie del horno y, a continuación, se vierte o aplica el hormigonero refractario resistente al desgaste sobre el revestimiento para formar una capa densa y resistente al desgaste.

Sin embargo, los hormigones refractarios resistentes al desgaste convencionales aún presentan algunos problemas, como una estabilidad insuficiente ante el choque térmico, un desgaste localizado y una menor resistencia a altas temperaturas. Para mejorar aún más su rendimiento, el equipo de investigación desarrolló un nuevo tipo de material resistente al desgaste a altas temperaturas utilizando corindón de cromo como materia prima principal, con el objetivo de mejorar significativamente la vida útil y la estabilidad operativa del revestimiento del horno.

II. Materia prima y diseño de la formulación del hormigonero refractario resistente al desgaste

El nuevo hormigonero refractario resistente al desgaste utiliza corindón de cromo fundido como agregado principal. El corindón de cromo se produce mediante la fundición a alta temperatura de alúmina y óxido de cromo, y presenta alta dureza, buena tenacidad y excelente resistencia al desgaste.

Se añaden a la matriz polvo de corindón de cromo, polvo de alúmina activada, polvo de óxido de cromo y cemento de alta alúmina, junto con un agente reductor de agua para mejorar la fluidez. Ajustando la proporción de micropulver de alúmina y cemento, el hormigón refractario resistente al desgaste mantiene una alta resistencia, a la vez que posee buena trabajabilidad y densidad.

Tras la mezcla, el amasado, el moldeo, el curado y la cocción, las muestras se sometieron a pruebas de rendimiento, incluyendo índices como la densidad aparente, la porosidad aparente, la resistencia a la flexión y la resistencia a la compresión, para verificar el rendimiento integral de este novedoso material resistente al desgaste a altas temperaturas.

III. Análisis de rendimiento y resultados

1. Rendimiento en construcción

Este novedoso hormigón refractario resistente al desgaste presenta buena fluidez, cumpliendo con los requisitos de la construcción in situ. La combinación de micropulver de alúmina y un agente reductor de agua mejora la uniformidad de la lechada, lo que resulta en un proceso de colado suave, sin segregación significativa y con alta eficiencia constructiva.

2. Rendimiento a temperatura ambiente

Tras el tratamiento térmico, la densidad aparente del material aumenta significativamente, la porosidad disminuye y la estructura se vuelve más compacta. Con el aumento de micropulver de alúmina, la resistencia a la compresión y a la flexión del hormigón refractario resistente al desgaste aumentan simultáneamente, y sus propiedades mecánicas generales son superiores a las de los hormigones refractarios convencionales.

3. Rendimiento a alta temperatura

A 600 °C, la resistencia a alta temperatura y la resistencia al desgaste del hormigón refractario resistente al desgaste mejoran aún más. El corindón de cromo y el cemento de alta alúmina forman fases cristalinas de CA y α-Al₂O₃ a altas temperaturas, lo que mejora la estabilidad estructural del material a altas temperaturas y lo convierte en un material de alto rendimiento resistente al desgaste a altas temperaturas.

IV. Resultados de la aplicación práctica

Este novedoso hormigón refractario resistente al desgaste se aplicó en la torre de granulación del alto horno. Durante la construcción, el material demostró buena fluidez y fuerte adherencia, lo que resultó en un revestimiento denso del horno sin fisuras tras el moldeo. Tras un funcionamiento prolongado, la superficie del revestimiento del horno presentó un desgaste mínimo, sin desprendimiento ni daños estructurales.

En comparación con las placas metálicas tradicionales, la vida útil del hormigón refractario resistente al desgaste se incrementa varias veces, la frecuencia de mantenimiento se reduce significativamente y los costes de mantenimiento por tiempo de inactividad disminuyen considerablemente, lo que proporciona una garantía fiable para el funcionamiento estable del sistema del alto horno.

V. Conclusión

Mediante el uso de corindón de cromo como materia prima principal y la optimización de la proporción de la fórmula, se desarrolló un novedoso hormigón refractario resistente al desgaste, que posee alta resistencia y durabilidad.