Umidità nel refrattario: il rischio per la sicurezza sottovalutato

Perché l’acqua nel refrattario è così pericolosa

Materiali refrattari e acqua non vanno d’accordo. Sembra banale, ma nella pratica è una delle cause più frequenti di gravi disservizi e incidenti di sicurezza nell’industria delle alte temperature. Se un rivestimento del forno appena posato o riparato viene riscaldato troppo rapidamente, l’umidità contenuta nel materiale non riesce a fuoriuscire in modo controllato. La pressione di vapore che si genera fa esplodere il materiale dall’interno. Ne derivano sfaldamenti esplosivi che non solo distruggono il rivestimento, ma mettono in pericolo anche il personale e l’impianto.

Le fonti dell’umidità

L’umidità nel materiale refrattario ha diverse origini, di cui occorre tenere conto nella pianificazione del processo di essiccazione. I calcestruzzi refrattari da colata e le masse da pigiatura contengono per loro natura acqua d’impasto. A seconda del tipo di materiale, il contenuto d’acqua è compreso tra il 4 e il 12 %. Quest’acqua si trova in parte come acqua libera nei pori, in parte come acqua di cristallizzazione legata chimicamente nelle fasi leganti. Entrambe le forme vanno eliminate in modo controllato durante il riscaldo, ma a temperature e velocità diverse.

• Acqua d’impasto nei calcestruzzi da colata: contenuto d’acqua del 4–8 %, da eliminare con soste a 110 e 350 °C
• Acqua di cristallizzazione nei leganti cementizi: si libera solo a 400–600 °C e richiede velocità di riscaldo ridotte in questo intervallo
• Umidità ambientale: i forni aperti assorbono umidità dall’aria durante i fermi prolungati, soprattutto nei mesi freddi
• Condensa: con le variazioni di temperatura può formarsi condensa nello strato isolante dietro il lato caldo
• Acqua di processo: perdite di acqua di raffreddamento o elementi di raffreddamento non a tenuta possono introdurre umidità nel rivestimento

L’essiccazione controllata come misura di sicurezza

Un’essiccazione professionale segue una curva di riscaldo specifica per il materiale, calibrata con precisione sui prodotti refrattari impiegati. Negli intervalli di temperatura critici la velocità di riscaldo non deve superare determinati valori limite. In genere si riscalda al massimo a 25–50 °C/h, con soste definite a 110, 350 e 600 °C. Nei forni di grande volume o con rivestimenti particolarmente spessi le soste possono durare da diverse ore fino a giorni.

Il monitoraggio della temperatura durante l’essiccazione non è negoziabile. Le termocoppie installate in diversi punti del rivestimento rilevano la distribuzione della temperatura e permettono di individuare punti caldi e zone fredde. Solo così si può garantire che l’essiccazione proceda in modo uniforme senza tralasciare alcuna zona. In SBS Refractory Service elaboriamo per ogni progetto una curva di essiccazione personalizzata e monitoriamo l’intero processo senza interruzioni.

Le conseguenze di un’essiccazione insufficiente

Le conseguenze di un’essiccazione insufficiente vanno da sfaldamenti superficiali fino al cedimento totale del rivestimento. Nel caso peggiore una fessura attraversa l’intero rivestimento refrattario e il metallo fuso fuoriesce. Eventi di questo tipo non sono solo catastrofici dal punto di vista economico, ma rappresentano un pericolo immediato per il personale. Anche conseguenze meno drammatiche, come microfessure e ridotta resistenza del materiale, compromettono notevolmente la durata in esercizio. Un materiale danneggiato al primo riscaldo non raggiungerà mai le sue piene prestazioni. L’investimento in un’essiccazione accurata si ripaga quindi sempre entro la prima campagna.