L’allumina fusa bianca (WFA) svolge un ruolo fondamentale nei forni siviera per acciaio (SLF) in quanto materiale refrattario ad alte prestazioni, utilizzato principalmente nei rivestimenti e nei componenti funzionali per resistere a condizioni operative difficili. Le sue funzioni principali ruotano attorno alla protezione della struttura del forno, alla garanzia della qualità dell’acciaio e al prolungamento della durata utile, con ruoli specifici descritti di seguito:
1. Rivestimento refrattario per zone critiche del forno
Il WFA è una materia prima fondamentale per la produzione di mattoni refrattari/gettibili utilizzati nei rivestimenti dei forni siviera in acciaio, concentrandosi sulle aree ad alta usura e corrosione:
- Rivestimento della siviera : mescolato con altri materiali refrattari (ad esempio, bauxite, spinello) per produrre mattoni/getti refrattari ad alto contenuto di allumina, formando un isolamento termico e una barriera antierosione tra la siviera in acciaio e l’acciaio fuso/la scoria.
- Zona della linea di scoria : la linea di scoria è soggetta a grave erosione chimica da parte di scorie fuse (ad alto contenuto di CaO, SiO₂) e abrasione meccanica. L’elevato contenuto di Al₂O₃ (≥98%) e la struttura densa del WFA resistono alla penetrazione e alla dissoluzione delle scorie, riducendo l’usura del rivestimento.
- Aree del fondo e degli ugelli : utilizzate in componenti refrattari come fondi di siviera e ugelli di ingresso sommersi (SEN), sfruttando la loro elevata resistenza meccanica per resistere all’impatto dell’acciaio fuso e prevenire danni strutturali.
2. Componenti refrattari funzionali
Il WFA viene trasformato in parti funzionali specializzate che partecipano direttamente alle operazioni del forno:
- Siviera (tappi porosi per siviera) : il WFA viene utilizzato come aggregato principale per i tappi porosi, che iniettano argon nella siviera per mescolare l’acciaio fuso. La sua elevata stabilità termica e la resistenza alla corrosione impediscono l’intasamento dei tappi o il danneggiamento dovuto all’acciaio fuso/scoria, garantendo un’agitazione uniforme.
- Materiali da fusione refrattari per riparazioni : i materiali da fusione a base di WFA (a basso o bassissimo contenuto di cemento) vengono utilizzati per la riparazione in loco di rivestimenti usurati. Presentano una buona fluidità e proprietà di rapida polimerizzazione, consentendo una manutenzione rapida per prolungare il ciclo di servizio della siviera.
3. Miglioramento della qualità dell’acciaio e della stabilità operativa del forno
- Riduzione al minimo della contaminazione da impurità : WFA ha un contenuto di impurità estremamente basso (Fe₂O₃, SiO₂ ≤1,5%), quindi non introduce elementi nocivi (ad esempio, Fe, Si) nell’acciaio fuso durante l’uso, garantendo la purezza degli acciai speciali (ad esempio, acciaio legato, acciaio inossidabile).
- Resistenza agli shock termici e alle deformazioni strutturali : i forni siviera in acciaio sono sottoposti a frequenti cicli di temperatura (da temperatura ambiente a oltre 1600°C). La moderata resistenza agli shock termici e il basso coefficiente di dilatazione termica del WFA prevengono la formazione di crepe o scheggiature nel rivestimento, mantenendo l’integrità strutturale ed evitando rischi di perdite di acciaio fuso.
- Prolungamento della durata utile : rispetto ai materiali refrattari convenzionali (ad esempio, corindone marrone), la resistenza superiore alla corrosione e all’usura del WFA prolunga la durata utile dei rivestimenti e dei componenti delle siviere del 20-50%, riducendo i tempi di fermo per la sostituzione dei rivestimenti e abbassando i costi di produzione.
4. Ottimizzazione delle prestazioni refrattarie tramite formulazioni composite
Nelle applicazioni pratiche, il WFA viene spesso miscelato con altri materiali per bilanciare le prestazioni:
- Miscelato con spinello (MgAl₂O₄) per migliorare la resistenza agli shock termici, adatto per zone siviera con frequenti sbalzi di temperatura.
- Miscelato con materiali carboniosi (ad esempio grafite) per migliorare la resistenza alle scorie, concentrandosi sulle aree con scorie ad alta corrosione.
- Utilizzato come additivo in polvere fine nei materiali refrattari per aumentarne la densità e ridurne la porosità, migliorando la capacità antierosione complessiva del materiale.
