Способ очистки поверхности огнеупорных структур при повышенной температуре
SURFACE CLEANING METHOD OF REFRACTORY STRUCTURES AT INCREASED TEMPERATURES

Изобретение относится к способу очистки огнеупорных структур, в частности являющемуся стадией в ремонте поврежденных огнеупорных структур, в частности коксовых печей.
Огнеупорные конструкции различного типа, такие как металлургические печи, коксовые печи, стекловаренные печи, имеют тенденцию к загрязнению, корродированию или повреждению (разрушению) в течение их рабочей кампании. Повреждение может выглядеть как сдвиг одного или более элементов кладки относительно основной конструкции, результат которого выразится в неровности поверхности профиля, или как растрескивание огнеупорной структуры. Это в основном хорошо при воссоздании (восстановлении) проектного профиля огнеупорной конструкции и также, когда желательно предотвратить дальнейший сдвиг (проскальзывание) элементов кладки и заполнить любой зазор, исключив (опередив) их перемещение или растрескивание. Для этого может возникнуть необходимость или стать желательным удалить любую вздувшуюся часть огнеупорной конструкции. Альтернативно или дополнительно может стать необходимым или желательным вырезать шпоночную канавку в сдвинувшемся и/или соседнем элементе кладки так, чтобы шпонка могла быть образована или введена в шпоночную канавку для предотвращения дальнейшего сдвига. Дополнительно может стать необходимым или желательным увеличить или спрофилировать любой зазор, остановив такое проскальзывание или растрескивание образованием или введением подходящей пробки. Повреждение может быть также вызвано эрозией материала огнеупорной конструкции. Такая эрозия имеет тенденцию вызывать неровности поверхности профиля конструкции, и часто становится желательным изменить эту поверхность профиля, прежде чем осуществлять ремонт конструкции. Огнеупорные материалы могут загрязняться или подвергаться действию коррозии материалов, которые прилипают к ним, например шлака, стекла, минеральных отходов, сульфидов и сульфатов.
Огнеупорную конструкцию можно очистить механически, например распылением газа или жидкости или обработкой ультразвуком. В определенных случаях, когда материал, возгоняющийся или горючий, можно очистить с помощью горелки в случае коксовых печей. В других случаях, когда необходимо обработать или очистить поверхность, можно использовать, например, шлифовальный крут, сверла и другой режущий инструмент, но все эти способы имеют определенные недостатки для последующего ремонта огнеупора. Чтобы очистить огнеупорную конструкцию или оборудование и получить поверхность, пригодную для получения продукции хорошего качества или для последующего ремонта, оператор должен приблизиться к очищаемому месту очень близко, и это означает, что это место должно иметь такую температуру, которую может выдержать оператор в течение времени, необходимого для очистки. И это также означает, что огнеупорная конструкция должна быть охлаждена от нормальной рабочей температуры или рабочих температур нормального рабочего цикла. И она должна быть снова разогрета после очистки и ремонта. В случае промышленных печей различного типа, чтобы избежать повреждения печи, так как огнеупорный материал сжимается (дает усадку) или расширяется, такое охлаждение и разогрев могут растянуться на несколько дней или даже несколько недель, а это приведет к значительному снижению производительности печи.
Известен аналог способ очистки поверхности огнеупорных структур при повышенной температуре в описании изобретения к патенту №2098390, МПК F27D 1/16 от 30.07.1993, опубл. 10.12.1997, включающий подачу на упомянутую поверхность струи поддерживающего горение газа, несущего топливные частицы в кислородсодержащем газе-носителе (далее именуемой “струя пудры”), посредством чего топливные частицы вызывают или делают возможным горение в зоне столкновения с упомянутой поверхностью (далее именуемой “реакционной зоной”). На упомянутую поверхность одновременно или попеременно подают очищающую струю, содержащую кислород для очистки (размыва) упомянутой поверхности в окрестности реакционной зоны. Температуру упомянутой поверхности поддерживают выше 700°C. Скорость выпуска очищающей струи поддерживают большей, чем скорость струи пудры. Очищающую струю формируют из множеств дискретных струй, расположенных вокруг струи пудры. Очищающий газ выпускают под давлением по меньшей мере 7 бар. Используют очищающий газ холодный. В струю пудры, кроме того, включают частицы огнеупорного оксида. При этом используют струю пудры, включающую не менее 20 мас. топливных частиц, основываясь на содержании твердого в ней, топливные частицы, выполненные из такого материала, который взаимодействует с кислородом на упомянутой поверхности с образованием огнеупорного оксида, химический состав которого соответствует составу огнеупорной структуры, смесь пудры, содержащую флюс, очищающую струю, состоящую преимущественно из кислорода. Струю пудры и очищающую струю выпускают вместе на упомянутую поверхность из общего копья. Способ керамической сварки, в котором в месте шва образуется сцепленная с огнеупорной структурой когерентная огнеупорная масса, осуществляемый путем выпуска струи пудры, несущей смесь частиц, содержащую топливные частицы и частицы огнеупорных оксидов, на место сварки, при этом топливные частицы вызывают или делают возможным горение, в результате которого размягчается или расплавляется хотя бы поверхность огнеупорных оксидных частиц так, что образуется сцепленная с упомянутой огнеупорной структурой когерентная огнеупорная масса, отличающийся тем, что проводят предварительную стадию очистки места шва.
Недостатки: недостаточно высокое качество подготовки поверхности для обеспечения оптимального сцепления наносимого защитного покрытия с поверхностью огнеупорной структуры. Холодный газ, применяемый для очистки, непредсказуемо разрушает поверхность огнеупорной кладки, нагретой свыше 700°C.
Данное решение выбрано в качестве наиболее близкого аналога.
Технический результат: повышение качества подготовки поверхности огнеупорной структуры для обеспечения оптимального сцепления наносимого защитного покрытия с поверхностью огнеупорной конструкции с сокращением времени обработки дефектного участка перед ремонтом поверхности огнеупорной структуры.
Технический результат в способе очистки поверхности огнеупорных структур при повышенной температуре, включающий предварительное техническое обследование огнеупорной конструкции для разработки детального проекта организации ремонта, удаление двери огнеупорной конструкции, выдачу продукта из ремонтируемой огнеупорной конструкции, защиту дверного проема огнеупорной конструкции специальным материалом от воздействия атмосферных температур, заготовку необходимых материалов, оборудования и инструмента для проведения ремонта, вскрытие защитного материала в дверном проеме в районе ремонтного участка огнеупорной конструкции, очистку поверхности огнеупорной структуры путем подачи абразивного материала с помощью сопла на участок обработки огнеупорной структуры достигается за счет микросреза, образованного путем подачи образивного материала на участок обработки огнеупорной структуры, при этом влажность абразивного материала составляет не более 0,2%, угол атаки равен 15°-85°, а расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности огнеупорной структуры составляет 6-11 диаметров сопла.
При влажности абразивного материала более 0,2% ухудшается проходимость абразива через сопло, образуется залипание, на раскаленной поверхности огнеупорной структуры от высокой влажности непредсказуемо разрушается поверхность огнеупорной структуры.
Угол атаки, заявляемый в диапазоне равным 15°-85°, позволяет обрабатывать поверхность огнеупорной структуры разной конфигурации. Например, угол, равный 35°, позволяет обрабатывать поверхность огнеупорной структуры с углублениями, заужениями, выпуклостями, угол, равный 60°, - с трещинами, раковинами, сколами, угол, равный 85°, - с выступами, сквозными проломами.
При угле атаки меньше 15° поверхность обрабатывается неэффективно, т.е. поверхность огнеупорной структуры обрабатывается более длительный период времени, часть абразивного материала не соприкасается с раскаленной поверхностью огнеупорной структуры.
При угле атаки больше 85° происходит торможение абразивного материала в сопле, что приводит к снижению скорости подачи абразивного материала, и как следствие из этого происходит снижение скорости и качества обработки раскаленной поверхности огнеупорной структуры.
Расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности, равное 6-11 диаметрам сопла, дает наилучшие показатели. При расстоянии от сопла до обрабатываемой поверхности меньше 6 диаметров сопла происходит недостаточный разгон абразивного материала в сопле, при расстоянии от сопла до обрабатываемой поверхности больше 11 диаметров сопла происходит распыл абразива. И в том, и другом случае не образуется струя микросреза. Микросрез позволяет обрабатывать поверхность, минимально разрушая основную массу огнеупорной структуры и получать поверхность хорошего качества для обеспечения оптимального сцепления наносимого защитного покрытия с поверхностью огнеупорной конструкции, минимально разрушая основную конструкцию элементов кладки, сокращая время обработки поверхности дефектного участка перед ремонтом огнеупорной структуры.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение отвечает условиям патентоспособности: является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляется следующим образом.
Предварительно проводят техническое обследование поверхности огнеупорной структуры для разработки детального проекта организации ремонта, выдают продукцию из ремонтируемой огнеупорной конструкции, снижают температуры в них до заданного уровня. Перед ремонтом дверь огнеупорной конструкции удаляют, проем дверной защищают специальными материалами от воздействия атмосферных температур, заготавливают необходимые материалы, оборудование и инструменты для проведения очистки поверхности огнеупорной структуры.
Вскрывают защитный материал в дверном проеме в районе ремонтного участка, трубу с соплом для подачи абразивного материала направляют на участок обработки поверхности огнеупорной структуры, производят очистку поверхности огнеупорной структуры микросрезом, образовавшимся от разгона абразивного материала. Влажность абразивного материала составляет не более 0,2%, угол атаки равен 15°-85°, а расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности огнеупорной структуры составляет 6-11 диаметров сопла.
Конкретно способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре описан в примере 1.
Пример 1
Предварительно проводят техническое обследование поверхности огнеупорной структуры для разработки детального проекта организации ремонта, выдают продукцию из ремонтируемой огнеупорной конструкции, снижают температуры в них до заданного уровня. Перед ремонтом дверь огнеупорной конструкции удаляют, проем дверной защищают специальными материалами от воздействия атмосферных температур, заготавливают необходимые материалы, оборудование и инструменты для проведения очистки поверхности огнеупорной структуры.
Вскрывают защитный материал в дверном проеме в районе ремонтного участка, трубу с соплом для подачи абразивного материала направляют на участок обработки поверхности огнеупорной структуры, производят очистку поверхности огнеупорной структуры микросрезом, образовавшимся от разгона абразивного материала. Влажность абразивного материала составляет не более 0,2%, угол атаки равен 15°-85°, а расстояние от сопла до обрабатываемой поверхности огнеупорной структуры составляет 6-11 диаметров сопла.
Пример 2
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с углом атаки, равным 15°.
Пример 3
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с углом атаки, равным 85°.
Пример 4
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с углом атаки, равным 60°.
Пример 5
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с углом атаки, равным 14°.
Пример 6
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с углом атаки, равным 86°.
Пример 7
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с диаметром, равным 7 диаметрам сопла.
Пример 8
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с диаметром, равным 6 диаметрам сопла.
Пример 9
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с диаметром, равным 11 диаметрам сопла.
Пример 10
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с диаметром, равным меньше 6 диаметров сопла.
Пример 11
Способ очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре осуществляют по примеру 1 с диаметром, равным больше 11 диаметров сопла.
В способе очистки поверхности огнеупорной структуры при повышенной температуре, осуществляемый при влажности абразивного материала более 0,2%, ухудшается проходимость абразива через сопло, образуется залипание, на раскаленной поверхности огнеупорной структуры от высокой влажности непредсказуемо разрушается поверхность огнеупорной структуры.
Угол атаки, заявляемый в диапазоне равным 15°-85°, позволяет обрабатывать поверхность огнеупорной структуры разной конфигурации. Угол атаки, равный 35°, позволяет обрабатывать поверхность огнеупорной структуры с углублениями, заужениями, выпуклостями, угол, равный 60°, позволяет обрабатывать поверхность огнеупорной структуры с трещинами, раковинами, сколами, угол, равный 85°, позволяет обрабатывать поверхность огнеупорной структуры с выступами, сквозными проломами.
При угле атаки меньше 15° поверхность обрабатывается неэффективно, т.е. поверхность огнеупорной структуры обрабатывается более длительный период времени, часть абразивного материала не соприкасается с раскаленной поверхностью огнеупорной структуры.
При угле атаки больше 85° происходит торможение абразивного материала в сопле, что приводит к снижению скорости подачи абразивного материала, и как следствие из этого происходит снижение скорости обработки и качества раскаленной поверхности огнеупорной структуры.
При расстоянии от сопла до обрабатываемой поверхности меньше 6 диаметров сопла происходит торможение абразивного материала в сопле, при расстоянии от сопла до обрабатываемой поверхности больше 11 диаметров сопла происходит распыл абразива, не образуется струя микросреза.
Повышение качества обрабатываемой поверхности происходит при расстоянии от сопла до обрабатываемой поверхности, равном 6, 9, 11 диаметрам сопла.
Технико-экономический эффект при использовании заявляемого способа: повысится качество подготовки поверхности огнеупорной структуры для обеспечения оптимального сцепления наносимого защитного покрытия с поверхностью огнеупорной конструкции с сокращением времени обработки дефектного участка перед ремонтом поверхности огнеупорной структуры в 3-5 раз.