Principios de monitoreo e inspección del revestimiento refractario del alto horno

Resumen

Los altos hornos son complejas piezas de equipo que involucran la transformación, la interacción y el flujo de líquidos, sólidos y gases a altas temperaturas en todo el recipiente. Los altos hornos están revestidos con ladrillos refractarios de carbón y grafito, los cuales protegen la integridad del recipiente. El material refractario de carbono y grafito se utiliza principalmente para revestimientos de altos hornos por su alta conductividad de temperatura y capacidad para reducir la carga de calor desviando el exceso de calor a la carcasa, donde el calor se puede transferir al agua por enfriamiento de capas o a través de las placas de hierro fundido o cobre.

Hay cuatro factores principales que influyen en la vida útil de un alto horno: 1) el diseño del alto horno, 2) la calidad y confiabilidad del material refractario, 3) la calidad y firmeza del revestimiento del material refractario, y 4) el nivel de cuidado y atención que se dediquen a mantener el revestimiento del horno. En las últimas dos décadas, se han realizado importantes mejoras en el diseño de altos hornos. Estas mejoras incluyen: aumento del volumen del horno y de la presión de funcionamiento, estructuras de hornos y diseños de enfriamiento nuevos, mejores métodos de distribución de la carga, mejoras en la instrumentación de monitoreo y control, y nuevas técnicas de reducción de los requisitos energéticos y de ahorro de mano de obra. Además, se han producido mejoras en la ciencia y la comprensión de los altos hornos con revestimiento. Actualmente, el revestimiento refractario se mantiene y mejora con frecuencia mediante la incorporación de diversos elementos, como la titania. Todos estos avances han contribuido a reducir los costos del hierro, aumentar la vida útil de los altos hornos y mejorar las condiciones laborales del personal de operación y mantenimiento. La vida útil típica de un alto horno moderno es de 15 a 20 años, dependiendo de todo el diseño refractario y de enfriamiento y del área de la solera, en particular.

Sin dudas, las reparaciones y los nuevos revestimientos de la solera son los elementos más costosos de los altos hornos. Por lo tanto, es recomendable ampliar la vida útil de la solera existente tanto como sea posible con el fin de reducir estos gastos. En condiciones normales de operación y proceso, el deterioro del revestimiento de la solera es, por lo general, lento y gradual durante toda la vida útil del horno. Sin embargo, muchos hornos experimentan un desgaste irregular del material refractario por varios motivos. Algunas de las áreas de desgaste excesivo más comunes están en la pared del horno debajo del orificio, en el lado opuesto al orificio y en la base de la solera (que comúnmente se denomina “pie de elefante”). Mediante estudios recientes, se demostró que el diseño del horno, la posición del orificio de colada y la calidad del material refractario afectan en gran medida a la velocidad de desgaste del revestimiento del horno. Además del desgaste del revestimiento esperado, hay otros eventos que pueden causar daños graves en las áreas locales del revestimiento refractario, como fugas de gas, deterioros por agua, apagado prematuro del horno y fluctuaciones térmicas. Si el daño local se extiende a áreas más amplias del horno, es posible que se deba reparar el material refractario o que se deba cambiar el revestimiento. El grado del daño afecta a los costos de reparación, la reducción de la productividad y los problemas de seguridad derivados. Por lo tanto, es fundamental realizar una evaluación confiable de la calidad y el espesor del revestimiento refractario para mantener una vida útil próspera y productiva del alto horno.