Análisis del impacto de los procesos de fabricación del cok en la vida útil del refractario silíceo de los hornos y evaluación de las técnicas de reparación

Resumen

En la fabricación del cok siderúrgico se dan una serie de circunstancias inherentes al proceso que pueden afectar negativamente a la duración del material refractario con el que se construyen los hornos de las baterías. Uno de los campos de trabajo de esta tesis es estudiar el impacto que tiene sobre el refractario, aspectos como el bloqueo de hornos y los deshornados con alta resistencia. Posteriormente, el siguiente paso será analizar las diferentes técnicas de reparaciones de hornos, definiendo las más adecuadas en función de la zona del horno a reparar y tipo de daño en el refractario. Para tal fin se recopilarán los datos de una planta de cok de diseño Didier construida en los años 70 del siglo XX. Las baterías de cok son una serie de hornos colocados uno al lado del otro, de ahí su nombre. Estos hornos están construidos en su totalidad con material refractario. Las únicas partes metálicas que nos encontramos en los hornos de cok son armaduras, puertas y tirantes. Es por ello, que el hecho de preservar la integridad del refractario tenga un claro impacto en la vida útil de las plantas de cok. Los estudios que aparecen en la literatura técnica y científica proporcionan instrucciones y consejos de buenas prácticas para prolongar la vida útil del refractario de los hornos de cok, pero sin considerar el impacto que pueden tener los deshornados con alta resistencia y los bloqueos de hornos. De los tipos de refractarios de que se componen las baterías de cok solo trataremos el material silíceo. Este es el tipo de refractario con el que se construyen casi en exclusividad las cámaras de combustión y coquización de los hornos. Sus características y comportamiento convierten a la sílice en un actor principal en la vida útil de una de una batería de cok. Es por ello, que cualquier aspecto del proceso que sea susceptible de dañar a este refractario tenga un gran impacto en la duración de los equipos de fabricación de cok. Tradicionalmente, los bloqueos de hornos se han tratado simplemente como un problema que ralentiza moderadamente las operaciones, lo que afectaría al rendimiento de la producción de cok, mientras que los deshornados con alta resistencia se han considerado como una fuente potencial de daño con efecto inmediato. La relevancia de este estudio radica en la evaluación del daño que tanto los bloqueos de hornos como los deshornados con alta resistencia pueden causar en el refractario de los hornos. Este daño puede requerir reparaciones importantes, con el resultado de que el horno estaría fuera de servicio durante la reparación, lo que tendría un claro impacto en la productividad y de alguna manera en la vida útil de las baterías de cok. La hipótesis inicial es que los bloqueos de hornos y los deshornados forzados provocan daños en el refractario. Del análisis de los datos se extraerán conclusiones que, de forma novedosa, ayudarán a los técnicos de las plantas de cok a gestionar sus operaciones, minimizando el impacto en el refractario de los equipos Para el desarrollo del estudio se recopilarán datos de bloqueos de hornos, deshornados forzados y ambos se cruzarán con el alcance de reparaciones en el refractario. Se realizará un estudio transversal y otro longitudinal. En el transversal se registrarán datos de ocho baterías, con treinta hornos cada una, es decir doscientos cuarenta hornos, en un periodo de dos años. Cada horno se opera quinientas once veces por año. En el estudio longitudinal se analizarán los datos de dos hornos (de diferentes baterías cada uno), en un periodo de diez años de operación. En ambos estudios se concluirá que los deshornados con alta resistencia y especialmente los bloqueos causan daños en el refractario. Para realizar el análisis recopilamos datos del número de deshornados con alta resistencia que experimentó cada horno en el periodo de estudio, bien sea en el transversal o en el longitudinal. Por otro lado, el número de hornos que tuvieron bloqueos en el citado periodo. A la par se recopila información sobre el alcance de la reparación que tuvo cada horno tanto en la aplicación de soldadura cerámica como en el número de piezas de sílice fundida o fundida. . Para la elección del tipo de reparación del refractario se hará una descripción de las diferentes técnicas disponibles y de las características de los productos que se utilizan. Se elegirá, como patrón de comparación los refractarios instalados en la fase de diseño y las condiciones de operación de los hornos. Las conclusiones del trabajo nos dicen que los deshornados forzados provocan daños en el refractario por esfuerzos mecánicos y los bloqueos además por choque térmico. En el caso de los deshornados forzados el efecto negativo no es inmediato e influye la magnitud de la resistencia al vaciado. Entre las diferentes técnicas de reparación es la soldadura cerámica la que aporta una mejor relación entre tiempo de ejecución y duración del revestimiento. La sustitución por piezas de sílice cristalina o fundida ofrece una alargar la vida útil pero su plazo de ejecución es largo y costoso. Palabras Clave - Hornos de cok, refractario de sílice, soldadura cerámica, bloqueo de hornos, deshornados con alta resistencia.