Mattoni refrattari per forni a tunnel in impianti di produzione di mattoni sinterizzati di argilla
I forni a tunnel sono sistemi di cottura continui ad alta temperatura caratterizzati da strutture lunghe e zone termiche multiple. Ogni sezione opera in condizioni di temperatura, atmosfera e sollecitazioni meccaniche diverse. Pertanto, la corretta selezione e configurazione dei mattoni refrattari è fondamentale per le prestazioni del forno, l'efficienza energetica e la durata.
I. Tipi e proprietà dei mattoni refrattari utilizzati nei forni a tunnel
1. Tipi principali per materiale
N.
Tipo refrattario
Composizione principale
Temperatura di servizio (°C)
Caratteristiche principali
Applicazioni tipiche
1
Mattone ad alto contenuto di allumina
Al₂O₃ ≥ 55%
1300–1600
Elevata resistenza alla compressione, buona resistenza alle scorie, scarsa resistenza agli shock termici
Volta della zona di cottura, porta del forno, aree a contatto con le fiamme
2
Mattone di mullite
3Al₂O₃·2SiO₂
1350–1700
Bassa espansione termica, eccellente resistenza agli shock termici, nessuna deformazione
Volta e parete della zona di cottura, zona di isolamento
3
Mattone di cordierite
2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂
1250–1400
Espansione termica molto bassa, eccellente resistenza agli shock termici
Zona di cottura inferiore, area di transizione
4
Mattone ad alto contenuto di allumina leggero
Al₂O₃ porosa ≥ 50%
≤1350
Leggero, eccellente isolamento
Strato isolante, parete secondaria, strato superiore della volta
5
Mattone di argilla refrattaria
Al₂O₃ 30–45%
1200–1350
Economico, facile da costruire, moderata resistenza agli shock termici
Zona di preriscaldamento, parete esterna, rivestimento della canna fumaria
6
Mattone isolante
SiO₂–Al₂O₃
≤1100
Bassa conducibilità termica, leggero
Strato isolante della parete esterna
7
Mattone di silice
SiO₂ ≥ 95%
1650–1700
Eccellente resistenza allo scorrimento ad alta temperatura, resistente agli acidi
Volta superiore della zona di cottura, testa del forno
8
Mattone resistente all'usura
Composito ad alto contenuto di allumina o a base di mullite
≤1400
Eccellente resistenza all'abrasione e agli urti
Zona ruote del carrello, bordo del binario, parte superiore del carrello del forno
9
Mattone al carburo di silicio (SiC)
SiC ≥ 70%
1500–1650
Elevata conducibilità termica, resistenza all'ossidazione e all'erosione
Zona bruciatore, area di impatto della fiamma, base del carrello
10
Blocco colabile / prefabbricato
Ad alto contenuto di allumina, mullite o a base di SiC
1300–1600
Buona integrità e tenuta all'aria
Bocche del bruciatore, archi, giunti di tenuta
11
Tavola / coperta in fibra ceramica
Al₂O₃ + SiO₂
≤1400
Leggero, eccellente isolamento, facile installazione
Isolamento esterno, porte del forno, rivestimento della parete
12
Mattone sagomato / personalizzato
Composizione personalizzata
Varia
Vestibilità di precisione, geometria personalizzata
Mattone del bruciatore, piede dell'arco, pezzi di transizione
II. Configurazione refrattaria e standard di costruzione nella progettazione di forni a tunnel
1. Configurazione dei materiali consigliata per sezione del forno
Sezione del forno
Tipi di mattoni consigliati
Spessore (mm)
Temperatura (°C)
Descrizione
Volta (Zona di cottura)
Mullite / Cordierite + Allumina ad alto contenuto di allumina + Fibra ceramica
500–550
1250–1300
Combina elevata resistenza e isolamento
Parete (Zona di cottura)
Allumina ad alto contenuto di allumina / Mullite + Allumina leggera + Pannello in fibra
500
1200–1300
Interno resistente al calore, esterno isolante
Parete (Zona di preriscaldamento)
Argilla refrattaria + Allumina leggera
400–500
900–1100
Enfatizza la resistenza agli shock termici
Zona di isolamento
Cordierite + Mattone isolante
400
900–1000
Riduce la perdita di calore
Rivestimento della canna fumaria
Argilla refrattaria / Mattone SiC
250–350
800–1000
Elevata resistenza all'erosione
Porta del forno / Pannelli di tenuta
Mullite + Pannello in fibra + Piastra in acciaio
450–500
1100–1200
Combina isolamento e resistenza meccanica
Superficie del carrello del forno
Cordierite / SiC / Mattone ad alto contenuto di allumina
230
1000–1250
Portante e resistente all'usura
Strato isolante del carrello del forno
Mattone isolante + Fibra ceramica
200–250
≤900
Riduce la conduzione del calore
Bocca del bruciatore / Piede dell'arco
SiC / Blocchi colabili
Personalizzato
1300–1500
Elevata resistenza agli shock termici e all'erosione
2. Standard di costruzione e muratura
Articolo
Requisiti tecnici
Giunti dei mattoni
≤ 2 mm; giunti sfalsati ≥ 1/4 della lunghezza del mattone
Ancoraggio
Ancoraggi in acciaio inossidabile ogni 5 strati di mattoni
Malta
Utilizzare malta refrattaria corrispondente (stesso materiale di base)
Sequenza di costruzione
Costruire prima le pareti, poi gli archi; rivestimento interno prima dello strato esterno
Asciugatura e riscaldamento
Velocità di riscaldamento iniziale ≤ 30°C/ora per prevenire crepe
Controllo dell'arco
Controllo accurato della curvatura per evitare la concentrazione di sollecitazioni
Sigillatura dei giunti
Composto sigillante ad alta temperatura o riempimento in fibra ceramica
III. Standard per materiali refrattari qualificati
1. Aspetto e tolleranza dimensionale (per GB/T 2992.1, GB/T 16544)
Articolo
Requisito
Superficie
Liscia, senza crepe, scheggiature o pori densi
Tolleranza dimensionale
±2 mm in lunghezza, larghezza e altezza
Uniformità della densità
≤ ±0,05 g/cm³ di variazione all'interno dello stesso lotto
2. Proprietà fisiche e chimiche (Rif. GB/T 3995, GB/T 10325)
Proprietà
Alto contenuto di allumina
Mullite
Cordierite
Argilla refrattaria
Densità apparente (g/cm³)
2,3–2,6
2,4–2,7
1,9–2,2
2,0–2,2
Porosità apparente (%)
18–22
15–20
25–30
22–26
Resistenza alla compressione a freddo (MPa)
≥60
≥70
≥45
≥35
Variazione lineare permanente (%)
±0,2
±0,3
±0,3
±0,4
Refrattarietà sotto carico (°C)
≥1450
≥1600
≥1400
≥1350
Resistenza agli shock termici (cicli 900°C–acqua)
≥20
≥25
≥30
≥15
3. Procedura di ispezione e accettazione
Ispezione delle materie prime
Composizione chimica (contenuto di Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃)
Analisi di fase (test XRD)
Test del prodotto finito
Ispezione dimensionale e visiva
Test di densità apparente e resistenza alla compressione dopo la cottura
Test di resistenza agli shock termici
Documentazione
Rapporto di prova di fabbrica con dati chimici e fisici
Certificato di qualità conforme agli standard GB/T, ISO o ASTM
Verifica in loco
Campionamento casuale di ≥10% per il ritest prima dell'uso
Solo i materiali approvati possono essere utilizzati nella costruzione del forno
IV. Principi di selezione dei materiali refrattari
Principio
Descrizione
Corrispondenza della temperatura
Selezionare i materiali in base alle zone termiche e alla temperatura di servizio
Priorità della resistenza agli shock termici
Volte e zone bruciatore richiedono mattoni di mullite o cordierite
Coordinamento della resistenza meccanica
Utilizzare mattoni ad alto contenuto di allumina o SiC per le aree portanti
Coordinamento dell'isolamento
Combinare mattoni interni densi con strati esterni leggeri
Qualifica del fornitore
Deve essere in possesso della certificazione ISO/GB e dei rapporti di prova di terze parti
Verifica del campione
I nuovi fornitori devono superare i test di prestazione di cottura prima dell'approvazione
Conclusione
Un sistema refrattario ben progettato garantisce:
Funzionamento stabile del forno a tunnel
Basso consumo energetico
Maggiore durata del forno
Qualità costante del prodotto
La corretta selezione e configurazione dei mattoni refrattari sono fondamentali per il successo dei moderni impianti di produzione di mattoni sinterizzati di argilla e per l'efficienza complessiva dei progetti di costruzione di forni a tunnel.