Minore è la porosità del corindone tabulare, meglio è?
La porosità del corindone tabulare non è necessariamente definita come “più bassa è, meglio è” ; deve invece essere valutata in modo esaustivo in base allo specifico scenario applicativo e ai requisiti prestazionali del nucleo . Il suo livello influenza direttamente indicatori chiave come la conduttività termica, la resistenza e la resistenza alla corrosione del materiale, e i requisiti di porosità variano significativamente a seconda degli scenari.
1. Innanzitutto, chiariamo: cos’è la “porosità” del corindone tabulare?
Il corindone tabulare è un materiale refrattario costituito da α-allumina (Al₂O₃) ad alta purezza sinterizzata ad alte temperature. Contiene una certa quantità di pori (sia aperti che chiusi). La porosità si riferisce solitamente alla “porosità di volume”, ovvero la percentuale del volume dei pori sul volume totale del materiale, ed è uno degli indicatori principali per misurare la compattezza della sua microstruttura.
2. Vantaggi della “bassa porosità”: in quali scenari è necessaria la bassa porosità?
Quando lo scenario applicativo richiede elevati requisiti di resistenza alla corrosione, elevata resistenza e bassa conduttività termica (in alcuni casi) , il corindone tabulare con bassa porosità risulta più vantaggioso. Gli scenari tipici includono:
- Industria siderurgica: Mattoni/getti per rivestimento di siviere e paniere.
L’acciaio fuso e le scorie sono altamente corrosivi. Una bassa porosità significa meno “canali” all’interno del materiale, il che riduce la penetrazione delle scorie e l’erosione dell’acciaio fuso, prolungando la durata dei mattoni di rivestimento. Allo stesso tempo, la bassa porosità migliora la resistenza del materiale a temperatura ambiente e ad alta temperatura, prevenendo la scheggiatura dovuta alla struttura allentata ad alte temperature. - Fusione di metalli non ferrosi: rivestimenti di forni di raffinazione e celle elettrolitiche.
I metalli non ferrosi fusi (ad esempio alluminio, rame) e gli elettroliti sono soggetti a penetrazione. Una bassa porosità riduce il rischio di “corrosione da penetrazione” e migliora la resistenza del materiale agli shock termici (riducendo al minimo la concentrazione di stress termico causata dai pori). - Forni ad alta temperatura: mattoni refrattari per zone di cottura ad alta temperatura
I materiali a bassa porosità hanno una maggiore compattezza, possono resistere a carichi ad alta temperatura superiori a 1700°C e riducono il ritiro del volume ad alte temperature (basso ritiro di ri-cottura), garantendo la stabilità strutturale del forno.
3. Necessità di “elevata porosità”: in quali scenari la bassa porosità non è adatta?
Quando lo scenario applicativo richiede resistenza agli shock termici, isolamento termico e permeabilità all’aria , una compattezza eccessivamente elevata (porosità troppo bassa) diventa uno svantaggio. In questi casi, si preferisce il corindone tabulare con porosità da media ad alta:
- Scenari che richiedono un’elevata resistenza agli shock termici: porte di forni e parti soggette a rapido riscaldamento/raffreddamento.
I materiali a bassa porosità hanno un’elevata conduttività termica. Durante cicli alternati di caldo e freddo ad alte temperature, grandi differenze di temperatura tra l’interno e l’esterno generano facilmente un enorme stress termico, causando la rottura del materiale. Al contrario, una porosità medio-alta (solitamente 15%-25%) può “tamponare lo stress termico” attraverso i pori, migliorando la resistenza agli shock termici (ad esempio, rivestimento di mattoni per la zona di tempra dei forni ceramici). - Scenari di isolamento termico: strati isolanti per forni ad alta temperatura.
I pori (soprattutto quelli chiusi) bloccano il trasferimento di calore. Il corindone tabulare ad elevata porosità (spesso combinato con aggregati leggeri) ha una conduttività termica inferiore e migliori prestazioni isolanti. L’utilizzo di materiali a bassa porosità comporterebbe una rapida dissipazione del calore dal forno e un aumento del consumo energetico. - Scenari che richiedono permeabilità all’aria: materiali filtranti e mattoni permeabili
In applicazioni come la filtrazione di metalli non ferrosi fusi e l’agitazione di acciaio fuso mediante iniezione di gas, il materiale necessita di un certo livello di permeabilità all’aria. In questa fase, la porosità deve essere controllata entro un intervallo ragionevole (ad esempio, 20%-30%) per garantire il passaggio del fluido senza perdite. Una bassa porosità ostruirebbe direttamente i canali permeabili all’aria.
