REFRATTARI, MATERIALI

REFRATTARI, MATERIALI (XXVIII, p. 977; App. II, 11, p. 675; III, 11, p. 591)

La tecnologia dei m. r. ha subìto ulteriori perfezionamenti in relazione alle sempre maggiori esigenze delle industrie utilizzatrici.

Nuovi prodotti. - Refrattari basici catramati per convertitori a ossigeno. - Poiché la conversione della ghisa in acciaio secondo i processi LD, OBM, ecc., è realizzata in presenza di scoria basica (carica con alto contenuto di CaO), il m. r. deve avere composizione chimica basica ed è quindi formato da MgO, oppure CaO + MgO. A evitare inoltre una rapida corrosione nell'atmosfera riducente che si genera durante l'operazione è opportuna la presenza di carbonio ottenuto per trasformazione in coke di catrame del quale i suddetti m. r. sono impregnati durante la fabbricazione. Questa avviene come segue: la materia prima, costituita da magnesite, MgCO₃, o dolomite, MgCa(CO₃)₂, è calcinata "a morte" a temperature intorno ai 1900 °C in forni a tino o rotativi, ottenendosi "magnesite o dolomite sinterizzata". Dopo macinazione, s'impasta a caldo (140 °C) la miscela dei granuli con catrame in molazze e si pressa. I mattoni così ottenuti o sono impiegati direttamente per il rivestimento dei convertitori, oppure vengono prima "bonificati" cuocendoli in atmosfera inerte intorno ai 400 °C in modo da trasformare il catrame in coke. Prodotti più resistenti ma più costosi si ottengono formando mattoni con la polvere del prodotto sinterizzato (vedi refrattari basici), cuocendoli ad altissima temperatura (fino a 1800 °C), e impregnandoli poi di catrame sotto vuoto, a caldo.

Prodotti refrattari non formati. - Sono costituiti da miscele incoerenti destinate a essere formate in situ in apposite casseforme e si sono recentemente molto diffusi. In generale si chiamano anche "masse", mentre si chiamano "pigiate" quando la miscela è incoerente e può essere pestellata con martelli pneumatici, "plastici" se la miscela è coerente e plastica, e può essere formata con pestellatura a bassa energia, "gettate" se la miscela contiene un legante a presa idraulica e, in presenza di molta acqua, è colata come un normale calcestruzzo. Tolta la cassaforma, o anche lasciandola in posto, la muratura è riscaldata normalmente e cuoce diventando monolitica. A seconda della composizione si hanno prodotti silicei, silico-alluminosi, alluminosi, magnesio-cromitici, di carbone, di zircone, ecc. Essi trovano impiego nei forni siderurgici, come nelle cosiddette masse a tappare per altiforni; per le rigole di colaggio della ghisa; per le siviere per il colaggio dell'acciaio, ove il rivestimento è attuato con macchine da lancio analoghe a quelle che si usano per la formatura delle staffe da fonderia; per parti di forni da riscaldo o forni completi. Nell'industria del vetro si costruiscono bruciatori, volte e canali. Nella fabbricazione dei leganti idraulici si costruiscono parti di forno rotante. Largo impiego trovano le masse nelle moderne caldaie a vapore e nell'industria chimica come rivestimento di reattori.

Refrattari isolanti. - Di norma i prodotti r. sono considerevolmente compatti e la loro porosità (cioè la percentuale in volume di vuoti rispetto al volume totale) varia da valori prossimi a zero a 20 ÷ 25%, e i valori più bassi favoriscono un'elevata resistenza all'attacco delle scorie; in tal modo però la conduttività termica, pur essendo bassa (dell'ordine di un centesimo di quella dei metalli) non è tuttavia in molti casi sufficiente a contenere le perdite di calore delle pareti dei forni. Con una porosità aumentata, oltre il 50%, la conduttività termica risulta ulteriormente diminuita. Per ottenere r. porosi isolanti s'introduce nella miscela durante la fabbricazione una sostanza combustibile in polvere (segatura di legno, pula di riso, carbone, polistirene espanso); durante la cottura la sostanza brucia e lascia pori. Si usa anche preparare per soffiatura palline cave che servono poi da materia prima, o anche introdurre nella miscela degli schiumogeni. Anche questi prodotti possono essere di composizione variabile a seconda dell'impiego.

Fibre refrattarie. - Per ottenere un isolamento più sensibile si usano dei feltri di fibra refrattaria ottenuta investendo con un getto d'aria ad alta pressione il materiale fuso che cola da un ugello. Si hanno così lane di scoria, di vetro, di caolino fuso, di spinello, e altre, i cui impieghi variano a temperature tra 500 e 1300 °C.

Prove di caratterizzazione. - La porosità, il peso specifico apparente, la densità (pori esclusi) e la resistenza meccanica a freddo sono determinate con sistemi classici. Numerose sono le prove convenzionali che denotano l'attitudine all'impiego. La refrattarietà si determina con i coni (o piroscopi) Seger (v. ceramica: Caratteri merceologici dei prodotti ceramici, IX, p. 777); la resistenza meccanica a caldo, con una prova sotto carico a elevata temperatura, indica la temperatura di rammollimento iniziale dei r.; la resistenza agli sbalzi termici si determina sottoponendo i r. a bruschi raffreddamenti e riscaldamenti ripetuti fino a rottura; la resistenza all'attacco chimico si determina portando il m. r. alla temperatura d'impiego e a contatto con l'agente chimico attaccante e misurando la corrosione realizzatasi dopo un tempo prestabilito.

Produzione. - Nel 1978 la capacità produttiva mondiale è di circa 30 milioni di t/anno; quella italiana di 1.150.000 t/anno. La produzione italiana del 1978 è stata 640.000 t con un'esportazione di circa 100.000 t e un'importazione intorno alle 160.000 t.

Bibl.: K. Konopicky, Feuerfeste Baustoffe, Düsseldorf 1957; A. Litvakovskii, Fused cast refractories, Mosca 1959; J. H. Chesters, Steelplant refractories, Sheffield 1963; International refractories handbook and directory, Londra 1976.