A incorporação de 5% a 10% (fração mássica) de Al₂O₃ na matriz de tijolos de carbono/grafite para alto-forno (blocos de carbono) melhora significativamente a resistência à corrosão do ferro fundido, sendo essa a aplicação de tijolos de alumínio-carbono em sistemas de produção de ferro. Além disso, os tijolos de alumínio-carbono também são utilizados no pré-tratamento do ferro fundido e em canais de vazamento.
Tijolos de alumínio-carbono para pré-tratamento de ferro fundido
Os tijolos de carbeto de alumínio e silício são usados principalmente em equipamentos para transporte de ferro fundido, como tanques de ferro fundido. No entanto, quando esse tipo de material refratário é utilizado em grandes tanques de ferro fundido e misturadores de ferro, e submetido a condições severas de aquecimento e resfriamento, torna-se propenso a rachaduras, levando ao descascamento estrutural. Além disso, como os tijolos de Al₂O₃-SiC-C usados em grandes tanques de metal quente e misturadores de ferro frequentemente apresentam um teor de carbono de 15% e uma condutividade térmica tão alta quanto 17~21 W/(m·K) (800 °C), ocorre uma redução na temperatura do ferro fundido e o problema de deformação das chapas de ferro em grandes tanques de ferro fundido e vagões misturadores. A solução é obter baixa condutividade térmica removendo o SiC, um componente altamente condutor de calor, enquanto se reduz o teor de grafite e se refina a grafite.
Através de pesquisa básica, conclui-se que:
(1) Quando o teor de grafite (fração mássica) em tijolos de alumínio-carbono é inferior a 10%, sua estrutura organizacional consiste em Al2O3 formando uma matriz contínua, e o carbono preenche a matriz na forma de pontos estrelados. Nesse caso, a condutividade térmica λ do tijolo de alumínio-carbono pode ser calculada aproximadamente pela fórmula (1)
Na fórmula, λa representa a condutividade térmica do Al2O3; Vc é a fração volumétrica do grafite. Isso demonstra que a condutividade térmica dos tijolos de alumínio-carbono não tem relação com a condutividade térmica do grafite.
(2) Quando o grafite é refinado, a condutividade térmica do tijolo de carbono de alumínio tem menos dependência das partículas de grafite.
(3) Para tijolos de alumínio-carbono de baixo carbono, quando o grafite é refinado, uma matriz de ligação densa pode ser formada, o que pode melhorar a resistência à corrosão dos tijolos de alumínio-carbono.
Isso demonstra que os tijolos de alumínio-carbono de baixo carbono podem se adaptar às condições de operação de grandes tanques de metal quente e vagões de mistura de ferro no sistema de produção de ferro.
Data da publicação: 27/02/2024
