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EDICIÓN 562 • MAYO · JUNIO 2017
Con un récord de trabajos y de stands, la AISTech mostró un fuerte eco de las expectativas generadas en la siderurgia estadounidense por las políticas industrialistas manifestadas por la nueva administración en Washington, en la que participan personas con importantes antecedentes en la industria del acero como Wilbur Ross y Dan DiMicco.
Nashville, la ciudad cuna de la música country de los EE. UU., fue el epicentro
del evento anual de la Association for Iron & Steel Tecnology, AIST. En el Centro de Convenciones Music City se congregaron más de seis mil especialistas de cerca de 40 países. Se presentaron más de 500 trabajos en las sesiones técnicas y 535 empresas exhibieron sus productos y servicios en el área destinada a la exposición de proveedores.
La participación latinoamericana incluyó la presentación de 58 trabajos (ver Recuadro), siete stands, moderadores de dos sesiones y recepción de tres premios.
El Dr. Harry Badeshia, profesor de la Universidad de Cambridge ampliamente conocido en el ambiente científico y técnico del acero por sus contribuciones en el campo de la metalurgia física, dictó la conferencia plenaria en memoria del Dr. Henry Marion Howe.
Su presentación se tituló “Aceros extremadamente fuertes: mecanismo y prevención de la fragilización por hidrógeno”. Hizo un vívido relato, que inició comentando el primer trabajo escrito sobre este tema, en 1875, por W. H. Johnson, que con las herramientas disponibles en la época pudo establecer diversos principios que forjaron la base técnica sobre la materia como, por ejemplo, que cuando se sumerge el acero en ácido, es la reacción electroquímica que conduce a la formación de hidrógeno naciente la que origina la fragilidad, no la penetración del ácido en el metal o que el hidrógeno perjudicial para el acero es el atómico, no el molecular. Sumergir el acero en hidrógeno gaseoso no cambió las propiedades medidas en el ensayo de tracción.
Afirmó Badeshia que luego de este trabajo precursor, a lo largo del siglo XX y XXI hubo un progreso palpable en el problema de la fragilización por hidrógeno:
CONFERENCIAAISTech 2017
Por Jorge Madías, desde Nashville
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Una ventana al desarrollo futuro de la siderurgia
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1. Se sabe con seguridad que es el hidrógeno difusible el que debe tenerse bajo control.
2. Emergió un mecanismo claro, establecido cuantitativamente. Involucra la supresión de la emisión de dislocaciones en el campo de tensiones de la punta de una grieta que se enriquece en hidrógeno. Es posible hacer estimaciones cuantitativas de si un acero será o no fragilizado. Puede haber otros mecanismos y la acción conjunta de varios.
3. Existen varios métodos para controlar la fragilización por hidrógeno. La selección de cada uno depende de si compromete otras propiedades del acero; y de si el objetivo es que el hidrógeno no ingrese al acero o si es que el hidrógeno que inevitablemente se introduzca al acero quede atrapado y no dé lugar a la fragilización.
El programa del President’s Award Breakfast consistió en la presentación de los premios del Consejo Directivo de la AIST, seguida por una conferencia de David Stickler, CEO de Big River Steel, sobre esta planta siderúrgica que se puso en marcha a inicios del corriente año.
En el Town Hall Forum, una sesión plenaria con formato de talk show televisivo, participaron en esta oportunidad John Brett, Presidente y CEO de ArcelorMittal EE. UU.; James Bruno, Vicepresidente Senior de Soluciones Automotrices de U.S. Steel; Theodore Lyon, Director Gerente - Metales, de Hatch; Randy Skagen, Vicepresidente y Gerente General de Nucor Steel y Barbara Smith, Presidente y CEO de Commercial Metals. Esta vez los discursos habituales contra la invasión de productos siderúrgicos chinos dejaron espacio a la euforia generada en el ambiente del acero por el cambio en la administración, como lo prometía el título de la sesión: “2017: el acero en la era del presidente Trump”.
Los oradores expresaron esperanza y optimismo en la nueva gestión. El hecho más concreto que se mencionó fue el memorando emitido por Donald Trump el 20 de abril, anunciando el inicio de una investigación de la Secretaría de Comercio para determinar los efectos de la importación de acero sobre la seguridad nacional.
Wilbur Ross, a cargo del tema, en un mensaje filmado dirigido al panel y a los asistentes al Town Hall Forum, pidió argumentos para justificar que las importaciones de acero afectan a la seguridad nacional e invitó a todos a participar en la primera audiencia prevista. Los argumentos expresados por los panelistas descartaron la relevancia directa del acero como material relacionado con la seguridad nacional, como era en el siglo pasado, pero enfatizaron la importancia de la producción en el país como promotora del crecimiento económico, que a su vez promueve la seguridad nacional.
Al día siguiente de cerrar las sesiones técnicas se organizaron visitas a las plantas de Nucor Steel Decatur (productos planos laminados en caliente y en frío y galvanizados); Gerdau Nashville Construction Products (centro de servicios) y Bridgestone Warren (neumáticos).
En esta conferencia los trabajos presentados fueron subidos a Internet, en lugar de ser entregados en un pendrive como en las versiones anteriores. También se imprimieron, en tres volúmenes. Ambas opciones pueden adquirirse en la librería virtual de la AIST, en www.aist.org. Se acentuó este año el fenómeno de que muchos autores se limitan a hacer la presentación, sin preparar el texto correspondiente, con lo que los trabajos no quedan registrados en los anales. También se dio la situación inversa: papers que están incluidos en los anales, pero que no
Aspectos de la exposición, que concentró 535 empresas, entre ellas algunas con raíces latinoamericanas.
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fueron presentados, como es el caso del trabajo sobre Hismelt que se incluye entre los que se comentan a continuación.
EL REGRESO DEL HISMELT – Molong (China)
Este proceso de fusión reductora desarrollado por Río Tinto, Nucor Steel y Mitsubishi, ofrece como ventajas la eliminación de la planta de sínter y la coquería, al emplear finos de carbón y de mineral, y una notoria disminución de las emisiones de CO2, en comparación con los altos hornos. Al mismo tiempo que se pronosticaba que era el futuro de la siderurgia, la planta Hismelt de 800.000 t/año en Kwinana, Australia, se cerró definitivamente, en el marco de la
crisis internacional de 2009. No se obtenía la productividad del diseño, debido a problemas con varios equipos: falta de capacidad del precalentador de mineral de hierro; desgaste del doble tornillo alimentador de mineral caliente; caída de refractarios; fallas del transportador a cadenas, sistema de inyección con daños frecuentes en las lanzas de carbono y mineral; así como problemas de control de la presión y temperatura del vapor de la caldera de calor residual, por inestabilidad de la llama al usar gas de bajo poder calorífico, que implicaba la parada del reactor de fusión reductora y de la planta de oxígeno.
La empresa de equipamiento e ingeniería del grupo chino Shougang, en acuerdo con Río Tinto, desarmó la planta y la volvió a montar en China, bajo la denominación de Planta Hismelt de Molong. El precalentador de mineral en lecho fluido, original de la planta Circored en Trinidad y Tobago que se había utilizado en Kwinana, se reemplazó por un horno rotativo en dos etapas, de tecnología ampliamente utilizada en China para la tostación magnetizante de hematita (FIGURA 1).
En el reactor de fusión reductora se modificó el revestimiento refractario de la solera (FIGURA 2, izquierda), introduciendo paneles de cobre refrigerados por agua en la línea de escoria, y reemplazando ladrillos de alúmina-magnesita por magnesio cromita. El sistema de lanzas de inyección de carbón también cambió. Se pasó de cuatro lanzas para carbono y cuatro para mineral, que era problemático en el diseño de Kwinana, a uno con cuatro lanzas, dos de carbono y dos mixtas (FIGURA 2, derecha).
Dr. Harry Badeshia, Universidad de Cambridge, Reino Unido, durante su conferencia plenaria en memoria del Dr. Henry Marion Howe.
FIGURA 1. Precalentado de mineral con lecho fluido circulante empleado en Kwinana (izquierda); precalentado con horno rotativo en dos etapas empleado en Molong
Mineral
Gas a 150°C
Gas a 600°CSecador
Horno rotativo
Carbón, gas
Mineral a 750°C
Mineral frío <6 mm
Mineral caliente
Lecho fluidocirculante
Gas de escapede fusión reductora
Mineral
850°C
Gas de escape
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También se hizo un cambio importante en el sistema de tratamiento de gases del reactor de fusión reductora, para recuperar el calor de los gases de manera eficiente.
La planta comenzó a operar en el año 2016. Hacia fines de ese año se alcanzó el 80% de la capacidad del diseño. Actualmente se trabaja para eliminar el cuello de botella remanente, que es la planta de molienda de carbón debido a la baja molturabilidad de la materia prima empleada.
DISMINUCIÓN DEL CONSUMO DE REDUCTORES – TataS teel (India)
Esta empresa presentó tres trabajos relacionados con el tema. Tata Steel opera actualmente seis
altos hornos en la planta de Jamshedpur, de los cuales los dos mayores y más modernos son el H y el I, con un volumen de trabajo de 3.230 m3. El alto horno I fue puesto en marcha en 2012.
Con respecto a la inyección de carbón pulverizado el objetivo fue alcanzar una tasa de 200 kg/t arrabio, con una producción de 9.000 t/día en el alto horno I. Las materias volátiles del carbón inyectado están en el rango del 14$-18% y las cenizas en el 9%-10%. La granulometría varía entre el 83%-86% menor de malla 200 (FIGURA 3).
El alto horno I tiene un sistema de lanza única de 25 mm de diámetro, en tanto que el horno H dispone de lanzas excéntricas dobles, más
FIGURA 2. Izquierda: modificación de la estructura de refractarios de la solera del reactor de fusión reductora. Derecha: modificación de las lanzas de inyección de carbón y mineral
FIGURA 3. Evolución de mezcla de carbones utilizada para la inyección, en términos de materias volátiles, cenizas y granulometría. MV: materias volátiles; Cen.: cenizas; <200: granulometría
OriginalCarbón
Mineral
MineralMineral
+ carbón
Mineral+ carbón
Mineral
Mineral
Carbón
Carbón
CarbónCarbón
Carbón
Panelrefrigerado
Cen
izas
y v
olát
iles
(%)
<20
0 m
m (
%)
8.00 81.00
82.00
83.00
84.00
85.00
86.00
87.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00MV
1 May
15
8 May
15
15 M
ay 15
22 M
ay 15
29 M
ay 15
5 Jun
15
12 Ju
n 15
19 Ju
n 15
26 Ju
n 15
3 Jul
15
10 Ju
l 15
17 Ju
l 15
24 Ju
l 15
31 Ju
l 15
7 Ago
15
14 A
go 15
21 A
go 15
28 A
go 15
4 Sep
15
Cen. <200
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adecuadas para altas tasas de inyección. Se apuntó a subir el enriquecimiento con oxígeno del aire de soplo del 6%-6,5% al 8%, para mejorar la eficiencia de la combustión y para balancear el requerimiento de calor en la parte inferior y superior del horno.
En teoría, a altas tasas de inyección, con el aumento del volumen de gas en el etalaje, disminuye la relación de flujo térmico, lo que implica que aumente la temperatura del gas de tope. Para mantener el volumen de gas en el etalaje, se hizo el enriquecimiento con oxígeno pero se bajó el volumen de viento soplado.
El alto horno I está equipado con un tope sin campana de doble tolva. En el centro se carga el coque de tamaño mayor (60-80 mm); hacia la superficie del horno se carga la fracción de < 38 mm, en la secuencia coque de superficie, coque central y metálicos. Para mantener el consumo de coque de superficie en un nivel razonable, se redujo la carga de coque nuez y coque central.
Otros aspectos de la tarea desarrollada se presentan en el trabajo completo.
RENDIMIENTO METÁLICO EN EL HORNO ELÉCTRICO – ArcelorMittal Lázaro Cárdenas (México)
El equipo de acería de ArcelorMittal México se enfocó en los últimos años en mejorar el rendimiento metálico en los hornos. En la AISTech 2016 se había presentado una mejora del 2% debida al reciclado de los finos de hierro
esponja mediante briqueteado. Posteriormente se logró disminuir el tenor final de FeO de la escoria, demorando la iniciación del lanceo (sin dejar de obtener el tenor de carbono necesario en el acero). Esto además de mejorar el rendimiento permitió bajar el consumo de aluminio en la desoxidación. Paralelamente, se inició una práctica de reducir el FeO de la escoria remanente en el horno luego de la colada, mediante adición de coque y hierro esponja (FIGURA 4).
PROLONGACIÓN DE LA VIDA DEL REVESTIMIENTO DEL REPARTIDOR – ArcelorMittal Cleveland (EE. UU.)
En ArcelorMittal Cleveland se hicieron diversas tareas para mejorar la performance del repartidor, una tarea complicada por el amplio mix de producción de esta acería, que abarca desde aceros de ultrabajo carbono hasta el 0,45%. Se trata de una máquina de colada continua de dos líneas y control del flujo de acero con válvula deslizante. Las tareas realizadas incluyeron el diseño de la válvula deslizante del repartidor, el diseño de la buza sumergida, el rendimiento en el repartidor, las prácticas de mezcla de grados y la optimización de las secuencias de acero de ultrabajo carbono.
El diseño interno del repartidor fue evolucionando desde el uso de diques y tabiques hasta el uso de un inhibidor de turbulencia rehundido, para recibir el acero del tubo de protección y dos escalones hacia cada buza (FIGURA 5). El objetivo era minimizar el acero
FIGURA 4. Práctica para la reducción del FeO de la escoria remanente en el horno luego de la colada
• 1.000 kg de coque luego de colado
• 4.000-5.000 kg DRI con el coque
• Sin inyección de oxígeno
• Tiempo de residencia mínimo
Burbujas de gas
COCOCO
COCO
Coque + DRI
C(S)+(FeO)=Fe+CO
C+1/3 O3=COC+(FeO)=Fe+COFe+1/2 O2=(FeO)
Acero líquido
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FIGURA 5. Diferentes diseños internos del repartidor, estudiados para seleccionar la mejor alternativa desde el punto de vista de minimizar la mezcla de grados (mejor resultado para la alternativa e)
(a) (b)
(c) (d)
(e)
mezclado en cambios de grado sin cambio de repartidor, y disminuir el acero remanente en el repartidor al final de la secuencia.
Para abordar el problema del taponamiento de las buzas durante el colado en los aceros libres de intersticiales, se modificó el punto de inyección del argón y el volumen inyectado, desplazando el depósito que se producía en la parte superior hacia la buza sumergida, que se puede cambiar durante la secuencia (FIGURA 6).
Otras modificaciones en el diseño de los refractarios y el inertizado de la válvula deslizante se sumaron para mejorar la situación. Se logró en el curso de dos años pasar de 10 a 13 coladas por repartidor, una cifra que cobra relevancia si se tiene en cuenta las grandes diferencias de composición química de los aceros colados.
FIGURA 6. Modificación del punto de inyección de argón y del volumen inyectado, con la disminución del taponamiento de buza, para aceros libres de intersticiales calmados al aluminio
0
0,2
0,4
0,6
0,8
Baja inyección de argón
1,0
1,2
Even
tos
de t
apon
amie
nto
de b
uza
(%)
Alta inyección de argón
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PARTICIPACIÓN DE AMÉRICA LATINA EN AISTech
La región contribuyó a las sesiones técnicas con 58 trabajos (hubo 39 en 2016 y 46 en 2015): 31 presentaciones brasileñas, 13 argentinas, 12 mexicanas, 1 ecuatoriana y 1 peruana. Muchas de estas presentaciones fueron conjuntas entre empresas siderúrgicas, académicos, consultores y proveedores.
En el CUADRO A se listan las presentaciones que involucraron a productores de acero de la región.
Tres ejecutivos latinoamericanos fueron premiados. El Ing. Juan Carlos Rodrigues Gonçalves, Director Largos México, Ternium, en su carácter de Presidente de AIST México, recibió el premio a la sección local de mayor crecimiento porcentual en miembros. Lourenço Gonçalves, CEO de Cliffs Natural Resources, fue
consagrado Miembro Distinguido de la AIST. La especialista argentina Begoña Santillana compartió con colegas de Tata Steel Europa y la Universidad de Warwick el premio Jerry Silver al mejor trabajo de tecnología metalúrgica.
Los Dres. José Noldin, de Brasil, y Roberto Bruna, de Argentina, actuaron como moderadores de sesiones sobre Reducción Directa y Mejora de los Aceros de Baja Aleación y Alta Resistencia, respectivamente.
Algunas empresas originadas en la región participaron con stands en la exposición: AMI-GE, ANT Automation, JanusAutomation, Lumar Metals, Magnesita, Melter y Tenova HyL. Casi todas presentaron trabajos en las sesiones técnicas.
Empresa Tema
ADELCA Comparación de normas nacionales de barras de refuerzo de hormigón
AHMSA Vida de tapones porosos para soplo combinado en el BOF
ArcelorMittal México Mejoras del rendimiento metálico en los hornos eléctricos
ArcelorMittal Brasil Desarrollo de barras de refuerzo de homigón de alta resistencia
Corp. Aceros Arequipa Coque de carbones peruanos e importados con carga compactada
Gerdau Barão Cocais Cálculo de la eficiencia térmica de los Glendon1
Gerdau Corsa Sahagún Revisión sobre defectos en esbozos para vigas (beam blanks)
Gerdau Ouro Branco Briqueteado en frío de carbones para mayor producción en coquería
Gerdau Ouro Branco Influencia de uso de finos de carbón vegetal sobre calidad del coque
Gerdau Ouro Branco Evaluación de la resistencia a la compresión del coque
Gerdau Ouro Branco Velocidad de desulfuración de carbones mediante ensayo FSI
Gerdau Ouro Branco Mejora de la vida de la punta de la lanza del BOF
Gerdau Ouro Branco Contracción peritéctica y calidad superficial de palanquillas
Gerdau Pinda Modelado del daño para el diseño de cilindros de laminación
TenarisSiderca Efecto de metálicos y tipo de horno eléctrico sobre consumos
Ternium Lgos. Puebla Modelos de flujo de DRI y perfil de potencia para el horno eléctrico
Ternium Siderar Calidad interna de planchones de acero 15B30
Ternium Siderar Aceros NbVTi para maquinaria agrícola y transporte pesado
ThyssenKrupp CSA Altura de la torta de coque en coquería heat-recovery con compactado
Vallourec Sumitomo Toberas para soplo combinado en BOF
Vallourec Sumitomo Sensor suave para el procesamiento de pélets en grate kiln
1 Sistema de calentamiento del aire utilizado usualmente en los mini altos hornos a carbón vegetal.
CUADRO A. Trabajos relacionados con empresas siderúrgicas
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BARRAS DE REFUERZO DE ALTA RESISTENCIA – ArcelorMittal Monlevade (Brasil)
Se presentó el desarrollo de barras de refuerzo de hormigón de 20 mm de diámetro en rollos, de más de 600 MPa y más del 15% de alargamiento a la rotura, en la planta de ArcelorMittal Monlevade. Se trató de un acero microaleado con niobio y vanadio. Novedoso para este tipo de producto fue que el acero se desoxidó con aluminio y se coló con buza sumergida y polvo colador. Se hicieron ajustes en el proceso de laminación para optimizar el efecto de la precipitación de los carbonitruros de niobio durante la laminación y el vanadio y el niobio disuelto remanente para obtener endurecimiento por precipitación durante el enfriamiento controlado de las espiras.
El trabajo realizado incluyó una investigación de laboratorio, un modelado metalúrgico y pruebas en la planta. En el CUADRO 1 se presentan el análisis químico y las propiedades mecánicas obtenidas en las barras.
C (%)
Mn (%)
Si (%)
Al (%)
Cr (%)
S (%)
P (%)
N (%)
V (%)
Nb (%)
Ceq (%)
0,29 1,23 0,42 0,028 0,13 0,01 0,01 0,0130 0,113 0,017 0,53
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CONCLUSIONES
La conferencia y exposición estuvo rodeada de la atmósfera de optimismo que el triunfo electoral de Trump provocó en todos los estamentos de las empresas siderúrgicas locales. Hubo récords en la cantidad de trabajos presentados y de empresas expositoras.
En las sesiones técnicas se verificó nuevamente la búsqueda permanente de la mejora de los procesos y productos. Se expusieron trabajos de todas las etapas del proceso de fabricación del acero, y todos los tipos de productos. También estuvieron presentes los desarrollos tecnológicos de los proveedores y el aporte académico.
La participación latinoamericana fue destacada, con un récord en la cantidad de presentaciones. ••
CUADRO 1. Análisis químico y propiedades mecánicas de las barras de refuerzo de hormigón de 20 mm de diámetro, de acero microaleado con niobio y vanadio
Límite de fluencia (MPa)
Resistencia a la tracción (MPa)
Relación Lf/Rt Alargamiento a la rotura (%)
Alargamiento uniforme (%)
620 850 1,4 20 15
