I refrattari sono materiali resistenti alle alte temperature, utilizzati principalmente come rivestimenti di forni per la lavorazione di materiali a temperature elevate.
A seconda dell’ambiente operativo, devono essere resistenti agli shock termici, essere chimicamente inerti, avere specifici intervalli di conducibilità termica e del coefficiente di dilatazione termica.
Le specie utilizzate nella produzione dei refrattari sono normalmente gli ossidi di silicio, alluminio, magnesio, calcio e zirconio. Vi sono poi alcuni refrattari non costituiti da ossidi come carburi, nitruri, boruri, silicati e grafite.
Proprietà dei refrattari
I refrattari devono rispondere a determinati requisiti e avere la capacità di:
- resistere alle alte temperature e intrappolare il calore all’interno di un’area limitata come un forno
- resistere a sbalzi di temperatura
- sopportare il carico in condizioni di servizio
- resistere all’azione chimica e abrasiva dei materiali quali metalli liquefatti, scorie liquide, gas caldi che sono a contatto con i refrattari
- resistere alla contaminazione del materiale con cui entra a contatto
- mantenere una stabilità dimensionale sufficiente alle alte temperature e dopo o durante cicli termici ripetuti
- conservare il calore
- sopportare carichi e forze abrasive e basso coefficiente di dilatazione termica
Composizione
Sono costituiti da:
- ossidi acidi come l’allumina Al2O3 e la silice SiO2 che sono facilmente attaccabili dalle basi
- ossidi basici come l’ossido di calcio CaO e ossido di magnesio MgO che sono facilmente attaccabili dagli acidi. Membri importanti di questo gruppo sono i refrattari di magnesite e dolomite.
- refrattari neutri sono costituiti da specie debolmente acide o basiche come carbonio, carburo di silicio SiC, cromite FeCr 2O4 e zirconia ZrO2. Sono chimicamente stabili sia agli acidi che alle basi.
Classificazione
I refrattari sono classificati in vari modi sulla base di
- composizione chimica
- proprietà chimiche delle loro sostanze costituenti
- luogo di utilizzo
- refrattarietà
- metodo di fabbricazione
- forma fisica
Si possono classificare anche in base alle applicazioni, conducibilità termica, caratteristiche, compattezza.
Classificazione sulla base della composizione chimica
Sulla base della composizione chimica sono classificati come:
- silicei costituiti da almeno il 93% di biossido di silicio prodotti da quarzo o silice fusa. Hanno la proprietà di non iniziare a rammollirsi sotto carichi elevati fino a quando non si avvicina al suo punto di fusione
- magnesiaci contenenti almeno l’85% di ossido di magnesio che hanno la proprietà di sopportare alte temperature, elevata refrattarietà sotto carico e buona resistenza agli alcali
- argilla refrattaria costituiti da silicati di alluminio idratati ottenuti dalla caolinite e utilizzati nell’industria siderurgica
- alluminosi costituiti da ossido di alluminio a diverso tenore ottenuti da bauxite, gibbsite, corindone e böhmite
- dolomitici che si ottengono a partire dalla dolomite, costituita da carbonato doppio di magnesio e calcio e che, per calcinazione, fornisce ossido di magnesio e di calcio
- al magnesio-cromo che è un materiale composito composto principalmente di magnesia, integrato da cromite utilizzato nell’industria del cemento
- carburo di silicio sintetizzato dalla reazione della silice con il carbonio. Sono dotati di elevata conduttività termica e buona resistenza alla corrosione e agli shock termici
- zirconia costituiti da ossido di zirconio utili come materiali da costruzione per alte temperature
- carbonio ottenuto da coke, antracite o grafite e catrame come materie prime dopo essere stato miscelato e modellato e bruciato a 1450 ° C. Sono utilizzati nei serbatoi di decapaggio nell’industria galvanica, nei serbatoi di reazione e nei serbatoi di stoccaggio nell’industria chimica, nei forni nell’industria delle ferroleghe e nella fusione di metalli non ferrosi