Desarrollo y aplicación de modelos de corrosión refractaria para un convertidor peirce-smith

Abstract

Actualmente, el alto consumo de ladrillos refractarios que compone la mampostería de los convertidores Peirce – Smith utilizados en los procesos de conversión de matas de cobre, es un problema tecnológico de relevancia. Este alto consumo es producto de la degradación del ladrillo refractario ocasionado por fenómenos de infiltración, disolución y fatiga térmica durante el tiempo de vida útil en el proceso. Sin embargo, debido al escaso estudio y entendimiento de estos fenómenos, es que en la actualidad no existe un cuerpo teórico unificado que permita describir el comportamiento de la degradación refractaria. En orden a establecer un entendimiento racional que permita desarrollar modelos de corrosión y desgaste como también de proveer una metodología de estimación de la vida útil del material refractario, se ha desarrollado la presente tesis doctoral. En este trabajo, se han tomado en cuenta los fenómenos de infiltración, disolución química y fatiga térmica como las más relevantes, donde el efecto conjunto de estos fenómenos es el causante de la degradación generalizada del ladrillo. La aplicación de los modelos desarrollados se ha realizado a través del uso y adaptación del modelo de desgaste nodal (MDN). El MDN es una herramienta de modelación de la corrosión nodal de materiales sólidos, y ha sido desarrollado en la Universidad de Oviedo con positivos resultados en el campo de la siderurgia. Como resultado, se obtiene un nuevo perfil desgastado de la superficie interna del convertidor, al cabo de cierto período de su funcionamiento. Al comparar estos resultados con los obtenidos de mediciones de la práctica industrial, se ha comprobado un rango de error del orden de 10% respecto del nivel real de la corrosión. Sin embargo, los modelos logran reproducir la tendencia evidenciada en la práctica, y los errores se deben principalmente a una fuerte componente aleatoria que posee el fenómeno termomecánico de fractura del refractario, como la operación de conversión. Como resultado del trabajo de tesis, se ha obtenido las ecuaciones cinéticas que describen la corrosión química del ladrillo como los modelos matemáticos que logran predecir los perfiles desgastados del convertidor. Además, se desarrolló un modelo de fractura por fatiga térmica como también una adaptación del MDN al proceso de conversión Peirce – Smith. Todos estos desarrollos forman una nueva metodología de entendimiento y cuantificación racional del desgaste refractario cuyos resultados han sido positivos.