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.
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