Não existe material absolutamente “melhor” para concretos refratários de cobertura de forno; apenas a fórmula que melhor se adapta à temperatura, ao ambiente corrosivo e à forma estrutural. Embora as coberturas dos fornos de carboneto de cálcio e dos fornos elétricos a arco possam parecer semelhantes, suas condições de operação diferem significativamente e a abordagem de seleção do material deve ser escalonada e progressiva.
I. Cobertura do forno de carboneto de cálcio: Sistema de micropós com baixo teor de-cimento-
Embora a temperatura de fundição dos fornos de carboneto de cálcio seja alta, a erosão do metal fundido é relativamente suave e a frequência do impacto do choque térmico é menor do que a dos fornos elétricos a arco. Este ambiente é mais adequado para um processo composto de "baixo-cimento + micro-pó":
1. O teor de cimento é reduzido para menos de 3%, a incorporação de CaO é minimizada, o conteúdo da fase líquida é baixo em altas temperaturas, a curva de resistência a temperaturas médias-a-altas do concreto é estável e a retração posterior é mínima;
2. O micro-pó ativo preenche os poros capilares, reduzindo a adição de água em 15% a 20%, resultando em um corpo refratário denso sem pó na superfície após o cozimento;
3. A fundição integral cria uma carcaça perfeita para a tampa do forno, evitando que gases alcalinos penetrem pelas aberturas, prolongando a vida útil em aproximadamente 15% em comparação com as tampas de tijolo tradicionais.
Com este sistema, não são necessárias fibras de aço adicionais para atender aos requisitos de serviço, e os custos de materiais e os riscos de construção são controláveis.
II. Cobertura do Forno a Arco Elétrico: Sistema de Baixo{1}}Cimento Temperado com Fibra de Aço
Além de suportar temperaturas acima de 1600 graus, a tampa do forno elétrico a arco também sofre arcos frequentes provenientes dos furos dos eletrodos, aquecimento e resfriamento rápidos e respingos de gotas derretidas, tornando as condições de operação extremamente severas. Tijolos com alto teor de-alumina, devido às suas juntas concentradas e resistência insuficiente ao choque térmico, são propensos a lascar-em forma de anel ao redor dos orifícios dos eletrodos, levando ao colapso localizado da tampa do forno. Usando um compostomoldável refratáriode "fibra de aço com baixo teor de-cimento + resistência ao calor-" pode resolver especificamente os seguintes problemas:
1. A distribuição tri-dimensional das fibras de aço inibe a propagação de microfissuras, aumentando a resistência à flexão em mais de 30% e mantendo mais de 60% de resistência residual após 30 ciclos de choque térmico;
2. A ponte de fibra reduz a tensão de contração instantânea durante a secagem e fundição no forno, sem rachaduras-visíveis nas bordas dos furos do eletrodo;
3. A oxidação da fibra durante os estágios de média- e alta-temperatura deixa canais microporosos que liberam pressão interna de vapor, evitando o rompimento;
4. A fundição integral elimina pontos fracos nas juntas dos tijolos, bloqueando as rotas de fuga de incêndio e estendendo o ciclo de manutenção da cobertura do forno de 3-4 meses para mais de 6 meses.
A quantidade de fibra de aço adicionada é normalmente controlada entre 1,5% e 2,5%. Muita fibra pode facilmente causar aglomeração, enquanto pouca fibra resultará em endurecimento insuficiente. O comprimento da fibra de 20–25 mm e o diâmetro de 0,3–0,5 mm proporcionam uma combinação ideal com a fluidez do concreto refratário.
III. Lógica de seleção de materiais: condição de trabalho primeiro, material depois
A seleção demateriais de cobertura de fornodeve seguir uma abordagem-de três níveis: temperatura, corrosão e estrutura.
1. O nível de temperatura determina a pureza da matriz e do sistema de ligação. Maior ou igual a 1.600 graus requer materiais com baixo teor de-cimento ou até mesmo ultra{4}}baixo-cimento.
2. A frequência do choque térmico e a magnitude das diferenças de temperatura determinam se o endurecimento da fibra de aço é necessário. A fibra é essencial em ambientes com rápido aquecimento e resfriamento.
3. Para estruturas complexas e furos de eletrodo densamente compactados, a fundição integral é preferível para simplificar o processamento e montagem de tijolos de formato irregular e reduzir pontos fracos.
Dentro dessa estrutura, as fibras de aço podem ser omitidas das tampas dos fornos de carboneto de cálcio, usando um sistema de micropó com baixo teor de-cimento-para obter economia e vida útil suficiente. No entanto, as fibras de aço devem ser introduzidas nas tampas dos fornos elétricos a arco, sacrificando a resistência pela segurança e integridade para uma vida útil mais longa.
O valor dos concretos refratários para coberturas de fornos não está no nível de um único indicador, mas em sua capacidade de transformar gradientes de temperatura, meios corrosivos e tensões mecânicas em micro{0}}danos controláveis no material. Desde que a fórmula e as condições de trabalho sejam precisamente combinadas, tanto os sistemas com baixo teor de-cimento quanto de fibra de aço podem superar significativamente o desempenho das estruturas tradicionais de alvenaria de tijolo, alcançando o acoplamento ideal da vida útil do "material-ambiente-".
