El canal del forat serveix com a canal crític per canalitzar el ferro fos a -alta temperatura. Durant l'operació, està sotmès no només a fregats, erosions i infiltracions greus a causa del flux de ferro fos i escòries a alta -temperatura, sinó també a un xoc tèrmic intens derivat de la naturalesa intermitent del procés d'aixetament. L'intensificació de les operacions de fosa dels alts forns ha donat lloc a temperatures més altes d'aixetament, augment dels cabals de ferro fos, majors volums de ferro i escòries extretes i durades prolongades d'extracció; en conseqüència, les condicions de servei dels materials refractaris utilitzats en els canals de forat s'han tornat cada cop més exigents. Com a tipus de material refractari monolític dissenyat específicament per a corredors de forn d'alt forn, foratcalcinables refractarisrepresenten més del 70% de tots els materials refractaris consumits a la zona de la llar dels alts forns. A més, l'aglutinant emprat en aquests fundibles determina directament el rendiment d'aixetament, el consum específic de materials refractaris per tona de ferro produïda i la seguretat global de les operacions-de la llar; per tant, la selecció i l'optimització d'aglutinants s'han convertit en un enfocament principal en la investigació i el desenvolupament de fundibles per a forats d'alt rendiment-.
1.1 Ciment pur d'aluminat de calci
PuraCiment d'aluminat de calci(CAC) és un aglutinant hidràulic produït per la-sinterització a alta temperatura o la fusió elèctrica-electro-del forn elèctric d'òxid de calci d'alta-puresa i alúmina industrial. La seva composició química està formada principalment per Al₂O₃ i CaO, amb una fracció massica d'Al₂O₃ que oscil·la normalment entre el 70% i el 80%. Les principals fases cristal·lines responsables de les propietats hidràuliques del CAC són l'aluminat monocàlcic (CA) i l'aluminat dicàlcic (CA₂)-tot i que la fase hepta-aluminat dodecacàlcic (C₁₂A₇) també està present a les variants d'aluminat ultra-AC{11}}. Aquesta composició permet al CAC no només impartir excel·lents propietats mecàniques als materials refractaris monolítics, sinó que també els dota d'un rendiment superior a altes-temperatura; en conseqüència, actualment és un aglutinant àmpliament utilitzat en refractaris monolítics com ara colables de forats. Els castables units amb CAC requereixen un procés de curat adequat per garantir que els productes d'hidratació es sotmeten a un enduriment i un enduriment complets. En particular, els productes d'hidratació específics formats per CAC varien en funció de la temperatura de curació emprada. Quan el curat es realitza a temperatures inferiors als 20 graus, el producte d'hidratació resultant consisteix en agulla-aluminat monocàlcic decahidrat (CAH10). Entre 21 i 35 graus, els productes d'hidratació primaris són acicular-a-aluminat dicàlcic lamel·lar octahidrat (C2AH8); per sobre de 36 graus, el producte dominant és l'aluminat tricálcic granular hexahidrat (C3AH6). Aquests productes d'hidratació de tipus agulla-, acicular-a-lamel·lar i granular se superposen i s'entrellacen per formar una estructura de xarxa, donant així al cos de fosa una gran resistència verda després del procés de curat. A l'hora de seleccionar ciment d'aluminat de calci pur, també és essencial entendre les característiques d'hidratació de les seves diferents fases constitutives. Les diferents fases presenten calors d'hidratació i velocitats d'enduriment i enduriment molt diferents. En general, com més baixa sigui la calor d'hidratació d'una fase mineral específica d'aluminat de calci, més ràpida serà la velocitat de fixació i enduriment dels seus productes d'hidratació.
1.2 Alúmina hidratable
Refractory materials for blast furnace tapholes typically utilize Al2O3-SiC-C based castables. Since the primary aluminum-bearing raw materials employed are various forms of corundum and high-grade bauxite, hydratable alumina (HA) serves as an effective binder for these refractory castables. HA is an amorphous, transitional alumina phase-specifically ρ-Al2O3-characterized by a high specific surface area (>150 m²/g). Chemically reactive, it undergoes a hydration-induced gelation reaction upon contact with water or water vapor, generating gels of pseudo-boehmite (AlOOH·nH2O, where n = 0.08–0.62) and boehmite (γ-AlOOH). This gelation process is accompanied by significant volume expansion, which helps reduce the porosity within the cast body's structure; ultimately, these gels transform into crystalline bayerite (Al(OH)3). The gelation process typically results in setting and hardening within a timeframe of less than one hour (at temperatures >25 graus), unint així les partícules constituents i generant força verda. En conseqüència, igual que el ciment d'aluminat de calci (CAC), l'HA es classifica com a aglutinant hidràulic. Cal tenir en compte que la formació de bayerita cristal·lina depèn fortament de la mida de la partícula, la temperatura d'hidratació, el temps de reacció i el valor del pH.
1.3 Aglutinants de sílice Sol
La presència de CaO en peces colades-adherides a ciment condueix a un problema en què el volum de la fase líquida augmenta a altes temperatures; en conseqüència, molts investigadors en el camp dels materials refractaris s'han plantejat utilitzar diversos aglutinants lliures de CaO-. A més de l'alúmina hidratada (HA), altres aglutinants lliures de CaO-que atrauen cada cop més l'atenció inclouen diversos tipus d'aglutinants o sols col·loïdals-com ara el sol de SiO2, el sol d'Al2O3, l'espinela col·loïdal i la mullita col·loïdal. Actualment, l'aglutinant lliure de calci-més aplicat i tecnològicament madur és el sol de sílice. A diferència d'altres aglutinants, l'estabilitat inherent del sol mateix serveix com a requisit previ fonamental per a la seva capacitat d'unió. Les superfícies de les partícules col·loïdals sòlides dins d'un sol de sílice adquireixen una càrrega elèctrica mitjançant la dissociació de grups funcionals superficials o l'adsorció selectiva d'ions específics de la solució circumdant. Per mantenir la neutralitat de càrrega, la solució immediatament adjacent a aquestes partícules carregades ha de contenir una quantitat equivalent de contra-ions que portin una càrrega oposada a la de la superfície sòlida. La interfície entre la superfície de la partícula carregada i la solució adjacent constitueix una "capa doble elèctrica": un component és una capa estacionària situada en contacte directe amb la superfície de la partícula sòlida-coneguda com a "capa compacta" o "capa de popa"-, mentre que la porció restant (estén des del punt de lliscament en el pla de lliscament i es converteixen en el punt de concentració positiu i negatiu de la solució cap a fora igual) s'anomena "capa difusa".
Although refractory castables bonded with silica sol exhibit significantly enhanced mechanical strength following high-temperature sintering (>1000 graus ) en comparació amb els que s'uneixen amb ciments hidràulics (com ara CAC i HA), la resistència verda dels cossos colables no sinteritzats (o tractats amb calor a baixa -temperatura-) és notablement menor.
1.4 Aglutinants Sol d'Alúmina
A diferència del sol de sílice, s'han realitzat menys estudis sobre el sol d'alúmina i els seus comportaments de coagulació i enduriment associats. A més, la majoria de les conclusions de la investigació publicades es refereixen exclusivament a suspensions d'alúmina sub-micrones i no a sols d'alúmina a escala nanomètrica. Això suggereix que els resultats existents poden no ser directament aplicables als sols a escala nanomètrica. La càrrega superficial de les partícules dins d'una suspensió d'alúmina està determinada pel valor del pH, el contingut sòlid i els electròlits específics emprats per estabilitzar la suspensió. En les suspensions d'alúmina pura, a mesura que augmenta la concentració d'alúmina, la càrrega superficial passa de positiva a negativa. Amb un augment addicional de la concentració de la suspensió, la magnitud de la càrrega negativa neta també augmenta. El mecanisme d'"estabilització-floculació" de les suspensions d'alúmina en condicions de temperatura ambient.
