Seminario de la ABM Intercambio de experiencias en el estado del arte de la aceria en Brasil

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SEMINARIO DE LA ABM

Intercambio de experiencias en el estado del arte de la acería en Brasil Por Jorge Madías, desde Araxá, Brasil

E

l evento anual de los aceristas de Brasil, organizado por la Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração, ABM, se realizó en la pequeña ciudad de Araxá, en el Estado de Minas Gerais. La razón para la particular localización es que allí desarrolla sus actividades de minería y metalurgia la Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (CBMM), la mayor productora mundial de ferroniobio, que asumió el compromiso de actuar como anfitriona del encuentro. El seminario convocó a 350 especialistas y además estuvieron presentes los estudiantes que salieron campeones latinoamericanos y segundos en el torneo mundial steel university de wordsteel. Las sesiones técnicas contaron con 74 trabajos. A continuación se resumen los aspectos más novedosos de las experiencias dadas a conocer por las diversas empresas siderúrgicas brasileñas. El CD con los trabajos completos puede adquirirse en la tienda virtual de la ABM, www.abmbrasil.com.br

COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL (CSN) Cal sinterizada. Uno de los trabajos presentados se dedicó a la implantación del uso de cal sinterizada en la cuchara. Un grupo de aceros cuyo afino se hacía solamente en el horno cuchara comenzó a presentar problemas de porosidad, perforaciones de línea, hinchamiento de los planchones al salir del horno de precalentamiento y formación de “bolsas” en la chapa, que se atribuyeron a la presencia de exceso de hidrógeno (FIGURA 1). Por esta razón, al afino en el horno cuchara se le añadió el

FIGURA 1. PROBLEMAS GENERADOS POR EL HIDRÓGENO ELEVADO A

B

C

D

A. porosidad en los planchones; B. perforación de línea; C. hinchamiento de un planchón luego del precalentamiento; y D. “bolsas” en la chapa laminada en caliente.

DOSSIER TECNOLÓGICO

En el evento tuvieron destacada participación representantes provenientes de China, India y Rusia, lo que agregó un atractivo al tradicional poder de convocatoria de la Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração, ABM, hacia los aceristas brasileños, las universidades relacionadas y los proveedores locales e internacionales. En esta oportunidad hubo varias presentaciones de acerías relativamente nuevas como las de VSB, Sinobras y Votorantim Resende. También tuvo peso la participación de plantas tradicionales como Companhia Siderúrgica Nacional, Gerdau y Usiminas, entre otras.

procesamiento en el equipo de vacío por recirculación (RH), eliminando los problemas mencionados. Sin embargo, la prolongación de la ruta de proceso implicó tiempos largos con acero en la cuchara, con el consiguiente endurecimiento de la escoria, obstrucción de válvula y cortes de secuencia. A su vez, disminuyó la disponibilidad del RH para la producción de aceros libres de intersticiales. Por ello se introdujo la cal sinterizada, que a diferencia de la cal común, no absorbe humedad y por lo tanto no da lugar a la incorporación de hidrógeno al acero. De esa forma fue posible obtener un tenor de hidrógeno lo suficientemente bajo como para que no sea necesario el procesamiento en vacío. Se ganaron 10 horas mes de disponibilidad del RH. Control de cucharas. Otro trabajo versó sobre un nuevo sistema de control de cucharas en la acería al oxígeno, que reemplaza a otro que operaba desde el año 2003, que había quedado obsoleto. La herramienta tiene como función la coordinación del parque de cucharas, permitiendo monitorear en tiempo real el ciclo operativo y logístico de las cucharas. En la FIGURA 2 se presenta, a título de ejemplo, una de las pantallas del sistema.

FIGURA 2. PANTALLA PRINCIPAL DEL SISTEMA, PRESENTANDO UNA TABLA CON LÍMITES DE TIEMPO PARA EL SANGRADO

Se observa la ubicación de las cucharas dentro de la acería: en la zona de limpieza, de colocación de arena de relleno, precalentamiento, convertidores, metalurgia de cuchara, colada continua.

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CUADRO 1. PROYECTOS DEMANDANTES DE CHATARRA EN CURSO, RUTA DE PROCESO Y CAPACIDAD INSTALADA Empresa

Localización

Ruta de proceso

Capacidad (t/año)

VSB

Jeceaba, Minas Gerais

Alto horno - Horno eléctrico

1.000.000

GV do Brasil

Pindamonhangaba, São Paulo

Horno eléctrico

500.000

CSN

Volta Redonda, Río de Janeiro

Horno eléctrico

500.000

Ferroeste

Marabá, Pará

Alto horno - Acería LD

600.000

USIMINAS Dolomita. Personal del área de calcinación presentó un trabajo de mejora continua para disminuir la pérdida por calcinación de la dolomita utilizada en los convertidores. Se desarrolló un modelo termoquímico del horno rotativo. Durante un mes se controló la pérdida por calcinación (PPC) y los tenores de óxido de magnesio, óxido de calcio y azufre en la dolomita producida, utilizándose en ese período exclusivamente gas de coquería, a razón de 2.700 Nm3/h. El caudal de aire primario era de 1.500 Nm3/h y el de aire secundario de 14.500 Nm3/h. Para mejorar la condición térmica del horno, por el aumento del perfil térmico de la llama generada, estos caudales se modificaron a 2.800 Nm3/h, 1.450 Nm3/h y 13.400 Nm3/h, respectivamente. Se verificó, por medio de 27 muestreos, una significativa mejora en la calidad de la dolomita (FIGURA 3).

Secuencialidad. Fabricio Fogaça, gerente de la Acería 1, mostró el camino recorrido para llegar al récord latinoamericano de secuencialidad: 1.059 coladas, desde el 12 de diciembre de 2012 hasta el 1 de enero de 2013, sin interrupción. Esto fue logrado por el personal de la máquina de colada continua N° 4, de una línea dedicada sobre todo a planchones para chapa gruesa. Estuvo fuertemente involucrado el personal de las áreas de operación, planeamiento de la producción y mantenimiento. El trabajo se inició con un programa de estabilidad operativa, con la implantación de una metodología de análisis de los cortes de secuencia. De esta forma,

fue posible identificar los puntos críticos y trazar planes de acción para bloquear las anomalías. Este cambio en la filosofía de trabajo y en la manera de tratar los problemas redujo las interrupciones de secuencias, promoviendo la evolución de la secuencialidad media, hasta llegar al récord mencionado. Desgaste de buzas. La empresa presentó dos trabajos relacionados con el desgaste de las buzas sumergidas en la región donde estas sufren el ataque del polvo colador. En uno de ellos, realizado en Ipatinga, se estudiaron tres buzas de diferentes proveedores, procurando determinar en ensayos de laboratorio

FIGURA 3. MEJORA EN LA PÉRDIDA POR CALCINACIÓN CON LA MODIFICACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE OPERACIÓN DEL HORNO ROTATIVO 20 18 Pérdida por calcinación (%)

Disponibilidad de chatarra. Finalmente, personal de la acería eléctrica actualmente en instalación en Volta Redonda presentó un estudio sobre la disponibilidad de chatarra en Brasil, cuya conclusión es que para los proyectos en vías de desarrollo hasta el año 2015 (CUADRO 1) no va a haber inconvenientes con respecto al suministro local de este insumo clave.

16 14

Promedio 9,4%

12 10 8 6 Promedio 2,7%

4 2 0

Valor histórico

Luego de la modificación de los parámetros

DOSSIER TECNOLÓGICO

FIGURA 4. SISTEMA DE MONITOREO DEL DESGASTE DE LA BUZA SUMERGIDA EN LA MÁQUINA DE COLADA CONTINUA DE PLANCHONES N° 3 DE USIMINAS CUBATÃO

La pantalla de la izquierda muestra las variaciones en la posición de la buza sumergida, en tanto que en la pantalla de la derecha se observa el perfil de desgaste calculado por el modelo.

los diferentes comportamientos en servicio y las razones que los justifican. El otro trabajo, realizado en Cubatão, tuvo relación con la práctica de cambiar periódicamente la zona de ataque de la buza por el polvo colador, desplazando verticalmente el repartidor. Se midió el desgaste en cuatro buzas correspondientes a coladas en que se habían realizado diferentes esquemas de movimiento del repartidor. Con base en estas mediciones y en un estudio similar realizado oportunamente en TenarisSiderca, se hizo una modelización del perfil de ataque de las buzas. El sistema se implementó en línea, con una pantalla que informa al operador sobre el estado de desgaste en tiempo real durante la colada (FIGURA 4). Esto permite evitar la utilización excesiva, con el consiguiente riesgo de quiebre de la buza, pero también aumentar su utilización cuando no hay riesgo.

GERDAU Grietas longitudinales en planchones. Este problema afectó la producción de una nueva máquina, particularmente en los aceros llamados peritécticos y los de medio carbono, con tenores de carbono del 0,09% y el 0,17%. Se utilizó el factor F, que agrupa los parámetros geométricos del flujo de acero en el molde en una única ecuación. Para determinar algunos de los parámetros se realizó un trabajo de modelización hidráulica del sistema buza-molde con ayuda de las técnicas de planos láser y velocimetría de imagen de partículas (PIV, por sus iniciales en inglés). Además de los factores relacionados con el flujo, había una incidencia del caudal de agua de refrigeración en el molde, que no se modificaba en condiciones de baja velocidad de colada, para mantener un caudal específico constante.

VALLOUREC SUMITOMO TUBOS DO BRASIL (VSB) Esta planta siderúrgica con capacidad de producir un millón de t/año de tubos sin costura, que se puso en marcha en agosto de 2011, presentó diversos trabajos que muestran la evolución reciente de la acería. Está equipada con un horno eléctrico de arco con precalentamiento de chatarra, del tipo Consteel, un horno cuchara, un tanque desgasificador, una máquina de colada continua de cinco líneas de sección circular y una línea de inspección de barras. Defosforación. Se trata de un tema importante en la producción de tubos sin costura, ya que algunos grados presentan exigencias de bajo contenido de fósforo. El trabajo mostró una composición de escoria atípica, con bajo tenor de SiO2 (reflejando el uso de chatarra muy limpia) y una alta basicidad (CUADRO 2).

CUADRO 2. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA ESCORIA DEL HORNO CONSTEEL DE VSB CaO (%)

SiO2 (%)

FeO (%)

MgO (%)

Al2O3 (%)

MnO (%)

P2O5 (%)

CaO/SiO2

37 - 50

9 - 17

15 - 31

7 - 13

1-4

5-9

1-2

2,3 - 4,3

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CUADRO 3. COMPONENTES DE LA CARGA METÁLICA DEL HORNO CONSTEEL DE VSB Y SU CONTENIDO DE NITRÓGENO

La media de fósforo en 801 coladas fue del 0,008%. Las coladas con valores de fósforo más elevados tuvieron también tenores de cromo y manganeso más altos que los usuales. Nitrógeno. El estudio presentado se basó en el análisis de los resultados obtenidos en 1.300 coladas. Los resultados reflejaban la posibilidad de obtener tenores de nitrógeno de sangrado muy bajos, 35 ppm como media del período estudiado. Debe tenerse en cuenta que la carga metálica durante dicho período incluía porcentajes importantes de chatarra de alta calidad y de arrabio sólido (CUADRO 3). Desoxidación. El trabajo sobre este tema reflejó la necesidad de reducir la adición de aluminio, para la obtención de un acero más limpio. En la evaluación de inclusiones sobre

Porcentaje

Tenor de nitrógeno (ppm)

Recortes de estampado

32

50

Oxicorte

15

70

Tubos

15

70

Arrabio sólido

38

25

el material laminado, de acuerdo al método A de la norma ASTM E45, se deseaba mejorar los resultados de inclusiones de tipo B (alúmina) serie fina. El medio empleado fue el reemplazo parcial del 70% del aluminio por carburo de calcio y la modificación de la secuencia de adición de ferroaleaciones, utilizando el siguiente orden: 1) desoxidantes; 2) ferroaleaciones; 3) carbono; 4) fundentes; 5) desoxidantes.

de ellas con termopares y se lo sometió a diversas condiciones de calentamiento, con el objetivo de obtener 800°C en el inserto al finalizar el precalentamiento. De esta forma se evita el riesgo de agrietamiento por choque térmico. Durante los ensayos previos se pudo establecer, mediante corte y observación visual de las buzas, que no se presentaba decarburación interna luego del precalentamiento.

Buzas sumergidas. Personal de VSB presentó también un trabajo sobre el precalentamiento de las buzas sumergidas mediante el método Venturi. El distribuidor tiene una capacidad de 40 t y un diseño delta, e incluye un inhibidor de turbulencia con planta cuadrada, que recibe el chorro de acero de la cuchara (FIGURA 5). Para evaluar el precalentamiento de las buzas y barras tapón se equipó un juego

APERAM SOUTH AMERICA Desulfuración. El primer trabajo tuvo que ver con la obtención de bajo azufre en aceros de grano no orientado para uso eléctrico. Para esto se hacía normalmente la desulfuración del arrabio en la cuchara de transferencia. A partir de la puesta en marcha del Alto Horno 2, en junio de 2011, se comenzó a producir arrabio con menor contenido

FIGURA 5. ESQUEMA DE CALENTAMIENTO DE LAS BUZAS SUMERGIDAS POR MÉTODO VENTURI Y FOTO DEL SISTEMA EN VSB Aire calentado por el sistema de precalentamiento del repartidor

Barra tapón

Buza sumergida

Aire comprimido

Eyector

Aire calentado

DOSSIER TECNOLÓGICO

PRESENCIA BRIC EN ARAXÁ Calificadas delegaciones de China, India y Rusia se hicieron presentes en el Seminario y tuvieron una destacada participación en las sesiones técnicas y en una mesa redonda específica sobre los BRICs. En la mesa redonda intervino en primer lugar el Ing. Sharif, Director de Tecnología de MECON la empresa estatal india de ingeniería para plantas siderúrgicas. Se refirió a la evolución de la tecnología y de la producción en las instalaciones de aceración, metalurgia de cuchara y colado en su país. Luego se escuchó al Dr. Konstantin Kosyrev, Director General del TsNIIChermet (Instituto Central para Metalurgia Ferrosa de Rusia). Se refirió al equipamiento de las acerías integradas de su país y luego se extendió sobre el desarrollo de aceros estructurales

soldables de baja aleación, realizado en el Instituto que dirige. El Prof. Zhao Pei, Secretario General de la Sociedad China de Metales (CSM, por sus iniciales en inglés), hizo una presentación mostrando las particularidades de las elecciones tecnológicas que ha hecho China en el área de aceración al oxígeno y colada continua. Finalmente el Ing. Marcelo Carboni, de la CBMM, coordinó un debate que sumó preguntas del público y entre los propios panelistas. La barrera idiomática presentó una dificultad concreta a los intercambios, pero no impidió que se lograra un ambiente de mutua comprensión y de interés en conocer las problemáticas específicas de cada país.

FIGURA 6. EVOLUCIÓN DEL PORCENTAJE DE DESVÍO POR EXFOLIACIONES DE BOBINAS LAMINADAS EN CALIENTE DE ACERO INOXIDABLE AISI 304 24,0 Inicio del proyecto. Diciembre de 2009

Degradación de bobinas laminadas en caliente por exfoliación (%)

20,0

16,0

Homologación de buza sumergida 70/15 mm. Enero de 2011

12,0

8,0

% degradación % peso insp. total (t)

Meta del proyecto