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Luego de dos versiones de ABM Week en Río de Janeiro, el evento anual de la Asociación Brasileña de Metalurgia, Materiales y Minería se desplazó a São Paulo, al centro de convenciones PRO MAGNO.
La actividad principal se concentró los días 3, 4 y 5 de octubre. Hubo una jornada previa
destinada a dos cursos de actualización, que se realizaron en la sede de la ABM, y un día posterior dedicado a dos visitas técnicas. Como es usual, se tuvo en cuenta la cadena de valor de los metales, desde la extracción de los minerales, pasando por la elaboración y afino, el conformado y otros procesos, así como el uso final.
Como siempre, el grueso de los trabajos estuvo dedicado al acero. Tuvieron también un espacio temas de logística, automatización, tecnología de la información, energía, gases, entre otros. La disposición física del complejo, con todas las salas, el espacio para pósteres y la exposición en una misma planta, evitó la dispersión facilitando el intercambio de los participantes. Cincuenta y siete empresas patrocinaron el evento y por lo tanto dispusieron de stands.
La presencia extranjera, como en el año anterior, correspondió a especialistas provenientes de empresas proveedoras de tecnología,
equipamiento e insumos. Nuevamente hubo una importante presencia de estudiantes de diversas universidades locales, en esta oportunidad ascendieron a 313.
En la apertura se dirigió a los asistentes el Ing. Sergio Neves Monteiro, Presidente del Consejo de Administración de la ABM y del Instituto Militar de Ingeniería. Se entregó la medalla al mérito a ArcelorMittal Tubarão, recibida por el Vicepresidente de Operaciones Industriales Aceros Planos América del Sur, Jorge Luiz Ribeiro de Oliveira. Finalmente, se homenajeó con la medalla “Hubertus Colpaert” al profesor de la Universidad Federal Fluminense, André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva.
El Ing. Francisco Dornelas, consultor independiente y ex presidente del Comité de Tecnología y Control Ambiental de Alacero, realizó una presentación especial sobre benchmarking de productividad en América Latina, basado en un estudio realizado por Alacero.
Evento ABM Week 2017 en São Paulo
Por Jorge Madías, desde São Paulo, Brasil
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808 trabajos, 1.449 inscritos
Ing. Sergio Neves Monteiro, Presidente del Consejo de Administración de la ABM, inaugurando el evento.
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Ing. Francisco Dornelas presentando el estudio de productividad.
La exposición que acompañó al evento contó con 57 stands de proveedores locales e internacionales.
En la ceremonia de cierre se entregaron diez premios de reconocimiento técnico por trabajos presentados en ABM Week 2016 y se realizaron homenajes a los ingenieros Delmar Barros Ribeiro (ex ArcelorMittal Largos) y Ronaldo Barbosa (UFMG).
La Comisión Internacional de Diagramas de Fase de Aleaciones (APDIC, por sus iniciales en inglés), otorgó su Premio Industrial a TenarisSiderca, recibido por el Dr. Carlos Cicutti, por el uso de conocimiento en los campos de la termodinámica y los diagramas de fase.
A continuación, en diversos recuadros, se analizan algunos de los trabajos presentados en las sesiones técnicas.
Entrega de premio industrial al Dr. Carlos Cicutti, de TenarisSiderca, en relación con la aplicación de termodinámica y diagramas de fase a la resolución de problemas industriales.
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PUESTA EN MARCHA DE LA COQUERÍA DE COMPANHIA SIDERÚRGICA DO PECÉM
Esta nueva coquería es la primera tipo “Jumbo” en las Américas. Cuenta con cien hornos de 7,6 m de alto, 55 m de ancho y una capacidad anual de producción de coque de 1,3 Mt. Se enfrentó el desafío de operar con el 70% de mano de obra local, sin experiencia en ambientes industriales semejantes al siderúrgico, y certificar su sistema de gestión de calidad en paralelo con la puesta en marcha. En el trabajo se detallan las tareas realizadas en las diferentes etapas de preparación de la puesta en marcha.
El principal evento de la puesta en marcha en caliente fue el calentamiento de las baterías de coque, siguiendo una curva de calentamiento definida. Se usó como combustible una mezcla de gas licuado de petróleo y aire (“gas natural sintético”). Para quemar este gas en el interior de los hornos se utilizó un cañón que atravesaba las puertas de los hornos inyectando el gas y el aire. Se montaron hornos falsos que sirvieron de material de sacrificio para que la llama no incidiese directamente sobre el refractario de las paredes de los hornos (FIGURA 1).
El aspecto crítico del calentamiento es la dilatación de los ladrillos de sílice, estimada en el 1,3%. La curva se diseñó para una dilatación del 0,02% por día. Luego de alcanzar los 800°C, se reemplazaron
los cañones por el sistema regenerativo normal de las baterías en operación. La temperatura se mantuvo a 1.050°C hasta el primer enhornamiento, momento en que la temperatura fue ajustada a 1.100°C.
La mezcla de carbones actual contiene el 11% de carbón alto volátil de América de Norte; el 12% de medio volátil de Australia; el 25% de medio volátil de Mozambique; el 11% de medio volátil de América del Norte (semi-hard); el 7% de carbón semi-soft de América del Norte y el 35% de carbón semi-soft de Australia. Los objetivos de calidad del coque son:• Índice de tambor* (150/15) >85%• CSR**>65%• Tamaño medio>55 mm• Azufre <0,75%• Humedad <4%
Para alcanzar estos objetivos (especialmente el índice de tambor) hubo que hacer varios cambios en la mezcla de carbones, la preparación de los mismos, el muestreo del coque, etcétera.
FIGURA 1. Precalentamiento de los hornos mediante gas licuado de petróleo y aire
* Ensayo que indica la resistencia del coque: a mayor índice mayor resistencia.
** Índice de resistencia del coque en el alto horno: a mayor CSR mayor resistencia.
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Presión negativa
Humoscalientes
Regeneradores
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ALTOS HORNOS DE ARCELORMITTAL TUBARÃO: CONSUMO DE COQUE MENOR DE 290 KG/T
Últimamente se tiende a elevar el caudal de inyección carbón pulverizado a 100 kg/t arrabio y disminuir el consumo de coque por debajo de los 300 kg/t. Pero como el carbón no cumple todas las funciones del coque, a partir de ciertos valores de inyección puede incrementarse el consumo total de combustible, debiéndose evaluar el costo final. También pueden suceder otros problemas operativos que se detallan en el trabajo.
El proyecto CR298 consistió en estructurar las acciones necesarias para obtener la meta de un consumo de coque de menos de 298 kg/t. Se hicieron reuniones para divulgar el proyecto y promover un nuevo modelo mental con todas las áreas involucradas
(altos hornos, coquerías, sinterización, servicios auxiliares, acería, proveedores, contratados). Se hizo un benchmarking con otras empresas del grupo y se trazó un plan detallado con acciones e indicadores para todas las áreas.
Durante el desarrollo del plan surgieron una serie de dificultades técnicas previsibles (ver detalle en el trabajo completo), que se pudieron superar con acciones correctivas sobre distintos aspectos. El objetivo se logró en los tres altos hornos antes de lo programado. En la FIGURA 2 se presenta la evolución del consumo específico de coque y de combustible por tonelada de arrabio, desde el inicio de las operaciones en 1983, hasta el año 2016.
FIGURA 2. Evolución del consumo específico de coque y de combustible por tonelada de arrabio, 1983-2016
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
600
Con
sum
o de
coq
ue (
kg/t
de
arra
bio)
Consum
o de combustible (kg/t de arrabio)
520
510
500 500
490
400 480
470
300 460
450
200 440
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DISMINUCIÓN DE “CHANCHOS” EN LANZA DE CONVERTIDOR DE ARCELORMITTAL MONLEVADE
Durante la operación de los convertidores se produce la adhesión de acero y escoria a la lanza de oxígeno, fenómeno denominado “chancho” (FIGURA 3, izquierda). A medida que esto va ocurriendo, el diámetro de la lanza aumenta y puede dificultarse su paso a través del domo en el movimiento de ascenso, o generar daños en las cañerías de refrigeración. Este fenómeno da lugar a la necesidad de extraer la lanza para proceder a la remoción de las adhesiones. Durante el año 2014 se debieron hacer 40 cambios de lanza mensuales y durante 2015, 46 cambios de lanza mensuales.
Esta situación llevó a considerar la utilización de un “cartucho” de cobre de 3
m de longitud con una cierta conicidad, con una refrigeración que permite extraer calor rápidamente de las adhesiones (FIGURA 3, derecha). De esta forma se produce una rápida solidificación con formación de grietas de contracción, y la lanza se libera. En el diseño se tuvo en cuenta la necesidad de mantener la poscombustión.
Hubo una paulatina mejora de la situación: en 2015, al iniciarse el empleo del “cartucho”, se hizo un promedio de 34 cambios de lanza; en el primer semestre de 2016, 28 cambios y en el segundo semestre, 9 cambios. Esto trajo aparejada una mejora en la productividad y una mayor dedicación del área de mantenimiento a tareas preventivas.
FIGURA 3. Izquierda: mecanismo para la formación de chanchos sobre la lanza de oxígeno del convertidor. Derecha: Cartucho con diseño especial para facilitar el desprendimiento de los chanchos
Emulsión
Metal
Slag
Gas
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TENARISSIDERCA: PRECIPITACIÓN DE NITRUROS DE TITANIO EN ACERO MANGANESO-BORO
Los aceros al manganeso y boro, con tratamiento térmico de temple y revenido, presentan ventajas económicas frente a los aceros de baja aleación, con níquel, cromo o molibdeno. Para que el boro favorezca la templabilidad, es necesario que se encuentre disuelto en el acero. Por esta razón se requiere una adición de titanio que fije el nitrógeno en forma de nitruro de titanio, dejando al boro libre. Pero a su vez, los nitruros de titanio pueden ser perjudiciales para las propiedades finales del material, si tienen un tamaño grande.
Un estudio del área de investigación y desarrollo de TenarisSiderca aborda el tema de la formación de los nitruros de titanio. Para entender mejor los mecanismos involucrados en la generación de estos precipitados, se caracterizaron las partículas encontradas en muestras de repartidor, palanquillas y tubos sin costura, en aceros con diferentes contenidos de titanio y nitrógeno. Se empleó un analizador automático de partículas acoplado a un microscopio electrónico de barrido, evaluando la localización, distribución de tamaños y composición de las diferentes partículas observadas.
En los tubos se encontró un alto número de precipitados ricos en titanio, con tamaño de 1 a 10 micrones. La densidad de estas partículas en el tubo fue similar a la medida en las palanquillas, indicando que la laminación y el tratamiento térmico no introdujeron modificaciones importantes en este aspecto. Pero el número de nitruros de titanio medido en las muestras tomadas el acero líquido fue significativamente inferior, sugiriendo que precipitan durante la solidificación del acero.
Un estudio más detallado en las palanquillas mostró que los nitruros de titanio están localizados principalmente en las regiones interdendríticas de la microestructura, conformando que la precipitación tiene lugar principalmente en las etapas finales de la solidificación (FIGURA 4). Además se observó que el tamaño medio de los
precipitados aumenta con la distancia a la superficie del producto, lo que puede explicarse por el hecho de que el tiempo local de solidificación también aumenta con la distancia a la superficie.
Procesando la información recolectada durante los análisis en el microscopio electrónico es posible determinar la fracción de masa de los nitruros de titanio precipitados. Para los aceros evaluados, la fracción de nitruros aumentó con el producto de la concentración de titanio y nitrógeno en el acero.
Finalmente, se implementó un modelo de la microsegregación para predecir la formación de nitruros durante la solidificación. El moldeo mostró un acuerdo razonable con la cantidad de nitruros medida en el tubo.
FIGURA 4. Localización de los nitruros de titanio en la estructura de las palanquillas. Arriba: en la zona segregada de la estructura de solidificación (ataque con reactivo de Oberhoffer). Abajo: en la superficie del frente dendrítico (muestra del centro de la palanquilla)
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CONCLUSIONES
El evento anual de la ABM se realizó por tercer año consecutivo, unificando todos los seminarios y el congreso anual bajo el mismo techo. En el evento se reflejó un moderado optimismo, relacionado con una mejora en la demanda local de acero.
Hubo sesiones plenarias de alto interés y en las sesiones técnicas se cubrieron aspectos relevantes de la mejora continua en las plantas. Se destacó la participación de profesores universitarios y estudiantes de las universidades locales. También estuvieron presentes proveedores locales e internacionales. ••
DESARROLLO DE ACERO S700 EN ARCELORMITTAL TUBARÃO
El acero grado S700 de la norma europea EN 10149 es demandado por la industria de maquinaria agrícola y vial, remolques de camiones, grúas y otras (FIGURA 5). Se está produciendo en el tren de laminación en caliente de ArcelorMittal Tubarão, con espesores de 3 a 10 mm.
Se diseñó un acero aleado con cromo para los espesores menores y con molibdeno para los mayores. Durante el desarrollo se realizaron cambios en las temperaturas del terminador. La temperatura de bobinado es baja (menor de 600°C).
Se realizaron ensayos de resistencia al impacto Charpy para evaluar la tenacidad
del material. Los requisitos de la norma se cumplían, pero se observó una reducción en la energía absorbida para los materiales que tenían resistencia mayor que 840 MPa. Esto se atribuyó a la formación del microconstituyente martensita-austenita y la posible formación de precipitados groseros de carburo de titanio. Con vistas a aumentar la tenacidad, se están haciendo ajustes con foco en la minimización del mencionado microconstituyente y la disminución del tamaño de los carburos.
No se reportaron problemas en operaciones de corte en los centros de servicio que adquirieron el material (Steel Warehouse y Triches Ferro e Aço).
FIGURA 5. Utilizaciones del acero grado S700 según norma EN 10149
Semirremolque Maquinaria vial Lanza telescópica
Maquinaria agrícola Grúa