revista hierro y acero edición 55

Vol. XIII No. 55Julio - Septiembre 2013

... prueba su efi ciencia antes de su instalación.

„Plug and Work“, el producto de probada efi cacia de

nuestros especialistas en automatización. Ya no se requieren largas fases de prueba en la factoría del cliente. El sistema de automatización se conecta al modelo de simulación que corresponda al proceso en su totalidad. Ello permite probar y optimizar minuciosamente los procesos y funciones tecnológi-cas antes de su puesta en servicio.

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directorioCONSEJO DE ADMINISTRACIÓNHugo Solís Tovar, Ternium México, PresidenteRafael Colás Ortiz, FIME UANL, VicepresidenteAndrés Delfino Martínez, Vesuvius México, SecretarioIgnacio Díaz Moreno, GM Vykon, Tesorero

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LAMINACIÓN: Valente Delgado, Homero Pérez, Eliseo Gutiérrez AHMSA, Carlos Baieli, Enrique Lara TERNIUM, Óscar Fco. Villarreal VILLACERO, Emiliano Montoya GRUPO CAPSA, Luis Leduc ALMyM, Julio Muñoz SMS SIEMAG, Rafael Colás FIME UANL, Héctor Morales, Pedro Molina, ACEROTECA, Roberto Laureano

MANTENIMIENTO Y SEGURIDAD: Paloma González, ICE, Alejandro Campos TERNIUM, Roosevelt Pérez AHMSA, Luis Llanes CDI-PYCOPSA

PROCESOS Y USOS DEL ACERO: Alberto Pérez, FIME UANL, Óscar Fco. Villarreal, VILLACERO, Rodrigo Grosso TERNIUM

ESTUDIANTIL, CONACYT, BECAS Y RELACIÓN CON UNIV. Y ESCUELAS TÉCNICAS: Édgar García, Alberto Pérez, Rafael Mercado, Rafael Colás FIME UANL, Demófilo Maldonado UDEM, Jorge Fernández AMI GE, Paloma González ICE, Marco Garza GRUAS PMP

EVENTOS ESPECIALES, ACERO DEL MILENIO, CONAC, CURSOS: Félix Cárdenas CEGI CONSULTORES, Luis Jorge Vélez, AHMSA, Héctor Morales ACEROTECA, Paloma González ICE, Porfirio González, Marco Garza GRÚAS PMP, Luis Llanes CDI-PYCOPSA, Aarón Garza, MELTER

Museo del Acero: Alberto Pérez, FIME UANL, Comunicación Electrónica: Luis Bautista, AIST México, Desarrollo de Cursos: Luis Jorge Vélez, AHMSA

Relación AIST EU: Héctor Morales, ACEROTECA Relación CANACERO: Porfirio González, GRÚAS PMP Octavio Rodríguez, AMI GE

PUBLICAMOS TUS ARTÍCULOSPublica tus artículos e investigaciones sobre la industria del hierro y el acero en nuestra revista. Envía tu material escrito (máximo tres cuartillas) y las fotos e ilustraciones necesarias. Asegúrate de que tu escrito tenga enfoque práctico a la mejora de la calidad, la productividad o la solución de problemas específicos, así como una conclusión. Envía tus trabajos debidamente identificados y firmados a:

[email protected]@capsagpo.com

Revista Trimestral Julio-Septiembre del 2013. Editor Responsable: Myrna Soledad Molina Reyna. Número de Certificado de Reserva otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor: 04-2004-073014323400-102. Número de Certificado de Licitud de Título: 13029. Número de Certificado de Licitud de Contenido: 10602. Domicilio de la Publicación: Av. Fundidora # 501 Local 71, Planta Baja, Col. Obrera, Monterrey, N.L., C.P. 64010. Imprenta: Editora El Sol, S.A. de C.V., Washington No. 629 Ote., Monterrey, N.L. C. P. 64000. Distribuidor, AIST Capítulo México, A.C. Av. Fundidora # 501 Local 71, Planta Baja, Col. Obrera, Monterrey, N.L., C.P. 64010. Tiraje: 2,000 ejemplares.

4 HIERRO ACERO/AIST MÉXICOy

mensaje de la empresa• TalleresyAcerosacería• Implementacióndemódulodecontrol deenergíaquímicaenelhornodearcoeléctricoNo.2(EAF2)deNucorYamatoSteel

museo del acero• Vivenlacienciaylatransmiten

aIsT• Seimpartióelseminario: Themaking,shapingandtreatingofsteel:101•ReuniónconMetalMecánicaUAM•ReuniónconCapítuloUNAM-SIGMA•ReuniónconalumnosdeITQ•PresenciadelaAISTMéxico enelmagnoeventoAISTECH2013• AtiendelaAISTMéxico invitacióndelaUAEH• ConvocatoriadePonenciaConac2014 SextoCongresoyExposicióndelaIndustria delAcero•Conac2014:Stands

lamInacIÓn•EvaluacióndelusoderodillosdetrabajoHSS enlosprimerosstandsdellaminadorencalientedelaPlantaChurubuscoenTerniumMéxico

procesos y usos del acero• Sistemasdemedicióncapacitivosparaelguiadodelabandaconbandacalienteybandafría

índice

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Vol. XIII No. 55

Julio - Septiembre 2013

Talleres y Aceros

5 HIERRO ACERO/AIST MÉXICOyy

mensaje de la empresa

Elfabricantedeproductosparala

construcciónTalleresyAceros(T

yasa)anuncióqueharáunaimpor

tanteinversiónen

elestadodeVeracruz,setratadel

ainstalacióndeunaplantaqueinc

rementarálafabricacióndeprodu

ctossiderúrgicos

enelmunicipiodeOrizaba,dicho

proyectoseencuentraenconstru

cción,porloqueestimamosinici

aroperacionesel

últimotrimestrede2013.

“Vamosa enfocarnosen increme

ntar el volumendeproducción

denuestrocatalogoactualdepr

oductos, como lo

son:lavarilla,elalambrónysusd

erivados:mallas,castillosyalamb

rerecocido.Continuaremosnues

troenfoqueenla

industriadelaconstrucción,que

eselmercadoquehemosatendid

opormuchosaños”,declaróelLi

c.GabrielCosta

Aizcorbe.

Respectoalimpactoenlaregiónc

entrodeVeracruz,CostaAizcorbe

precisóquelanuevaplantagenera

rá500empleos

directosunavezqueentreenope

ración,loscualessesumanalosm

iltrabajadoresqueahoralaboranp

aralacompañía.

“Actualmenteproducimosalrede

dorde450miltoneladasanuales

ylaideaesirconunatendenci

acrecientehasta

alcanzarlacapacidadmáximade

producciónqueseríadeltriplequ

etenemoshastaahora”,estimó.

GabrielCostaañadióquelaexpe

ctativaesquelaIndustriadelaC

onstrucciónrepunteenel2014,p

orloquehacia

finalesdelterceroocuartotrimes

tredeeseañolaempresapodría

operarasumáximacapacidad.

Elentrevistadodetallóqueelmer

cadonaturaldelaempresaTyasa

esenelcentroysurestedeMéxi

co,dondeahora

seráprioridadelestadodeVerac

ruz,perotambiénChiapas,Taba

scoylaPenínsuladeYucatán,ad

emásdealgunos

sitiosdelcentrocomoelDistrito

Federal,EstadodeMéxico,Hida

lgoyTlaxcala.

“Queremos reforzar nuestra presencia de marca e intentar tomar ventaja de lo que puede ser el

crecimiento de la industria de la construcción en esta zona y pensar en participar en algunos otros

estados de la República en los que tenemos baja participación”, puntualizó.


acería

resumenElpresenteartículodescribela implementacióndeunsistemade control de energía química que predice la temperatura delaceroylasppmdeO2,asícomolacalidaddelaescoriaparalo-grarunóptimousodelaenergíaquímicaenelHAEqueredundaenahorrosdeenergíaymenorestiemposdecolada.Sepresentanydiscuten losobstáculos superados y los resultadosobtenidostraslaimplementacióndelsistemaenelHornono.2deNucorYamato.Seconfirmaqueesfactibleutilizarherramientasdelógi-cadifusaparaestimaralgunasvariablesdifícilesdemedirobiencuandonoestándisponibles.

IntroducciónSeha incrementadoelusodeenergíaquímicaenEAFtratan-dodedisminuirelconsumodeenergíaeléctricaporcolada.Lamayoría de los hornosmodernos emplea una combinación deoxi-quemadores,inyeccióndecarbónpulverizadoeinyeccióndeoxígenoparacomplementar laentradadeenergíaeléctrica; enestoscasos,entreel35%yel60%delaenergíatotalalimentadaesquímica1.Terminar la colada con la cantidad correcta de carbón y a latemperatura adecuada reduce el usode energía y las pérdidasdetiempodecoladaderivadasdelosrequerimientosdede-car-burizaciónu oxidación.Predecir la temperatura del baño y sucontenidodecarbónnoestareasencillaporque,contrariamentealaenergíaeléctrica,laquímicasesuministraalhornopordi-versosmedios,talescomolacombustióndelgasnatural,carbónocoqueylaoxidacióndeelementosquevienenconlachatarra.Lasvariacionesdeltipodechatarra,lacalidaddelaescoriaylaeficienciadecombustióndelcarbónhacenesta tareaaúnmásdifícil.NucorYamatoSteel,comootrasacerías,siempreestáenlabús-quedadealcanzarmejorasensusoperaciones.Inclusocuandosurendimientodeenergíaessatisfactorio,siempresepuedenlo-grarmejoresresultados.AntesdeincorporarelMódulodeCon-troldeEnergíaQuímica,yasehabíaimplementadoSmartFurna-ce,queayudóamejorareintegrartressubsistemasenelEAF:subsistemaeléctrico(TransformadordeEAF),químico(quema-

dores) y sistemade gases de escape (casa defiltros)2.Con laintroduccióndeestenuevosubsistema,NYSpuedemonitorearentiemporealvariablesquenopuedenmedirsedemaneracon-tinua,ademásdeincorporarotrosubsistemaaSmartFurnace:elsistemademonitoreodeescoria.

descripción del sistema ElsistemadecontrolseconstruyómediantelaplataformaVisualKB,comoherramientacomplementariadelSmartFurnaceTMyestáembebidoenelSmartARC™queleedatosdesdelosPLCyotrosdispositivos,losprocesayenvíainformaciónpararegistroaunservidorWebdeWindows.LaaplicacióndeInterfacedeUsuariosuministradaayudaahacerusodela informaciónconcontrolesavanzadosyfácilesdeutilizarcomocuadros,controlesdenavegaciónymás.Laaplicaciónestádiseñadaparaproporcionarunsólidosistemacapazdefuncionarcondistintascondicionesdehorno,mezclasdechatarra,cambiosenlasprácticas,etc.Laprincipaldiferenciaconrespectoaunprogramaconvencionaldequemadores,basa-doúnicamenteenfasesdeenergía,resideenqueestaaplicacióncuenta con varios sub-módulos con funciones específicasparadeterminarlosdiferentesrequisitosdelprocesoafindeoptimi-zarlasprácticasdeoperación.Elsistemapredicealmismotiem-polatemperaturadelaceroycontrolaelcontenidodecarbónylacalidaddelaescoriaafindelograrresultadosóptimos.

Balance de carbón y oxígeno Estesub-módulocalculalaoxidacióndelbañoenfuncióndelacantidadtotaldeoxígenoinyectadodurantelacoladayelquede-mandanlasreaccionesdeoxidaciónademásdeloqueindicanlasherramientasestadísticasydecontrol.Deestemodo,laestima-ciónseusaparadeterminareltimingóptimoparaelarranqueoparadadelaslanzasdeoxígenooparacambiarelflujodeoxígenoydecarbón.Elobjetivoesreducirlasdemorasqueocasionanladescarburizaciónalfinaldelacolada,ademásdeoptimizarelusodeoxígenoyminimizarelcontenidodeFeOenlaescoria.Cuan-doestádisponiblelamuestradelcontenidodecarbón,elmóduloautoajustasusparámetrosafindemejorarlasestimaciones.

Implementación de módulo de control de energía química en el horno de arco eléctrico No. 2

(EAF2) de Nucor-Yamato SteelIsmael Valdez AMIGEBlvd.GustavoDíazOrdaz402Monterrey,N.L.,México,64650Email:[email protected]

Omar Quintanilla Nucor-YamatoSteelCompany5929Highway18EastArmorel,Arkansas,72310Email:[email protected]

Guillermo Fernández AMIGEBlvd.GustavoDíazOrdaz402Monterrey,N.L.,México,64650Email:[email protected]

Eugene PretoriusNucorSteel-BerkeleyP.O.Box2259Email:[email protected]


acería

Fig. 1.- Pantalla de estimación carbón

perfil del oxi-quemador Esteperfilincorporaflexibilidadalosprogramastípicosdeque-madores al permitir cambiar los modos de operación aprove-chandoque cuenta conmás información acercade las condi-cionesrealesdelhorno,comoporejemplo,deteccióndelafasedecolada,condicionesdelaescoria,entradadeenergíaysalidasdelsub-módulodebalancedecarbónyoxígeno.Enlatabla(fig.2),sisealcanzaalgunodeloslímites(celdasazules),elprogramaavanzaráalsiguientepaso.AdemásdelosindicadoresdeenergíaeléctricacomokWh/tonyMWh,estatablaincorporaotrosindi-cadoresimportantescomolaestabilidaddearcoyPPMDiff.Laestabilidadpuedeusarseparaciertosobjetivoscomogarantizarunusosegurodelosmodosdelanza,conelobjetodeprotegerelpanel,asícomodemodificarlosflujosdeinyeccióndecarbónparamejorarelespumadodeescoria.PPMDiffes,básicamente,ladiferenciaentreelnivelobjetivodeoxígenoenppmylaesti-macióndeestevalor;dependiendodeestadiferencia,losflujosdeoxígenoydecarbónpuedenmodificarseparafinalizarlacola-daconlacantidadcorrectadecarbón.

Balance de energía Estesub-móduloproporcionaunbalancede lasentradasysa-lidasdeenergíaqueayudaavisualizarsudistribuciónyadón-de se va la energía cuando seproduceun cambio en el perfilde quemadores. Se consideran entradas la energía eléctricade losquemadores, y la energíaprovenientede las reaccionesde oxidación, conforme al balance carbón-oxígeno, que tam-bién resultaútilparaestimarelcontenidodeFeOen laesco-ria.Porotraparte, lassalidasdeenergíaincluyenlaformacióndeescoria, laspérdidasdeenergíapor lospanelesenfriados ylosgasesdesalidaylaenergíausadaparafundirelmetal.Estesub-móduloestimalatemperaturadelbañoyayudaamedirlaeficienciadelusodeenergíaquímicacuandosemodifican lasprácticasoperativas,asícomoelbalancecarbón-oxígeno.Cadavezque sedisponedeunamuestrade temperaturaelmodeloajustasusparámetrosparamejorarlasestimaciones.Elsistematambién guardaunhistorial de la distribuciónde las entradasy salidas de energía a fin de compararlas a través del tiempo.

Fig. 2.- Perfil de quemadores

análisis de la escoria Estemódulosebasaenelanálisisquímicodelaescoriayreco-miendalacantidaddefundentesquedebenagregarsealhornoparaalcanzarelniveldesaturaciónóptimodeMgOparamejorarelespumadodeescoria, laestabilidaddelarcoy laprotecciónalrefractario.Elsistemageneragráficosdelosdatoshistóricos,loquepermitealosusuariosdecidirlamejorbasicidadobjetivodelaescoria.Estasestimacionessonfundamentalesparalograrunaoperacióndealtoperformance,minimizandoelcontenidodeFeOylaenergíarequeridaparacrearlaescoria.

Fig. 3.- Balance de energía

Integración del sistema DesdeelPLCyotrosdispositivos,elsistemaleetodoslosda-tos relacionadoscon laoperacióndelhornoy losusaparaali-mentar losmodelos. Si alguna informaciónno está disponiblese usauna combinaciónde valores típicos y algoritmosde ló-gica difusa en lugar de los datos faltantes; por ejemplo, si nose dispone de la energía perdida por los gases de salida y lospaneles enfriados, o si esta información no es confiable, esti-mamoslaspérdidasenfuncióndelasdemorasydeltiempodehornoconectado.Todoslosmódulosestáncorrelacionadosentresí,loquepermiteuncontrolintegraldelaenergíaquímica.Lasiguientefigurapresentaunaimagengeneraldeestaintegración.


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Fig. 4.- Saturación MgO

Implementación en nucor-yamato steel (nys)sistema de quemadores Cuatroquemadores localizados alrededorde la coraza generan6.9MW,tresdeellosseusanenelmodoBurnerparacrearcom-bustiónentreeloxígenodebajoflujoyelgasnatural.ElmodoLanceusaflujodeoxígenosupersónicoycarbóninyectado.Losflujosnominalesson:10.5m3/mindegasnatural,42m3/mindeoxígenoy40kg/mindecarbón.

corazaLacorazafuediseñadaparavaciar122toneladasmétricasyma-nejarel10%deHotHeel.

configuración del sistema en la red La Interface de Usuario está diseñada para ejecutarse en unCPUWindowsconelpropósitodepermitirunprocesamientoavanzadodegráficosycapacidadesinteractivas.LaIUdelMó-dulodeControldeEnergíaQuímicacuentaconunáreadevi-sualizaciónde1280x1024pixeles,diseñadaparamonitoresconpantallatáctil.

Fig. 5 -Integración del módulo

Elsistemacuentaconunservidorwebligerocuyoobjetivoprin-cipalestrabajarcomodepósitodeinformaciónpara:•Registrodedatosdecolada•Registrodemuestrasdeescoria•Depósitodeconfiguración•Registrodemensajes•ActualizacionesdelaaplicaciónIU•Basededatosdepáginasdeayuda

Fig. 6.- Distribución de quemadores

Centraliza la informaciónenunsolo lugaralquesepuedeac-ceder con facilidadmediante un navegadorWeb estándar o atravésdel visualizadordeayudaquese incluyeen la InterfacedeUsuario.EnNYS, la información entreSmartArc y el servidorHMI setransportaatravésdelareddecontrolcomosepresentaenlaFigura7.

Fig. 7.- Configuración del sistema


acería

adquisición de datosLosmodelosdeterminísticosexigenunacorrectaentradadelosdatosmás importantesdelprocesoenelmomentoadecuadoyconprecisión.Paraestehornoenparticular,disponíamosdein-formacióndeprocesosrelacionadacon:•Consumodeenergía•Quemadores•Materiasprimas,tiposdechatarra,cal,caldolomíticaycarbón•Temperaturayflujoestimadodelosgasesdeescape•Flujosytemperaturasdelospanelesdeenfriamientodeagua•Muestrasdeescoria•Muestrasdecarbónytemperatura

Implementación del modelo de escoria Elespumadodeescoriaenelhornodearcoeléctrico(EAF)nosoloha reducidoel consumode refractarios y electrodos, sinoquetambiénhatenidounimpactosignificativoenlamejoradelaeficienciatérmicayenladisminucióndeltiempodefusión.Elprocesodeespumadodeescoriapuedeexplicarsesencillamentecomoreaccionesquegeneranburbujasdegasconlaquímicade

escoriaadecuadaparasostenerestasburbujas.3

Conrespectoalaquímicadeescoria,dadoquelamayoríadelosrefractariosenlalíneadeescoriadehornoseléctricossonbási-cos, se requiereentonces la saturacióndeMgOy/oCaOparaminimizarelataquequímicodelosrefractarios.Además,lasatu-racióndelaescoriaconestosóxidos(lapresenciadepartículasde segunda fase) es un requisito esencial para un buen espu-mado.Porlotanto,enfuncióndelaspropiedadesdeespumadorequeridasylaintencióndeprotegerlosrefractarios,serequiereunasaturacióndual(CaOyMgO)oalmenosunasaturacióndeMgO.3

ElmodeloqueseusaparacalcularlasaturacióndeMgOsebasaen estudios anteriores dePretorius yCarlisle3 y en el sistemaCaO-MgO-SiO2-FeO, con elmodelo y usando un enfoque debalancedemasaesposiblecalcularlacantidadnecesariadecalycaldolomíticaquedebeusarseparaoptimizar laquímicadeescoriaadecuada.

dificultades durante la implementación Hacerqueelbalancedeenergíaseadapteaentradasysalidasno esuna tarea sencilla.Por ejemplo, para calcular la entradadeenergíapara lacombustióndelcarbón,alprincipiousamosanálisisdemuestrasdelaboratorioparadeterminarlacalidaddelcarbóninyectado,alimentadodesdeeltechoyelcargadoenlacestadechatarraparamedirelcarbónalinteriordelhorno.Peroestonofuesuficiente,tambiéntuvimosquedeterminarelren-dimientodelosdiferentestiposdecarbónqueelhornoestabausando,porquepartedeestecarbónseperdíaantesdeingresarenelbaño(atravésdelductodegasesdeescape,enelmomentode la carga, o simplementepor variaciones en la calidad).Porlo tanto, fuenecesario llevar a caboun análisis estadístico in-tentandohallarelmejorrendimientoparaelcarbónusadoenlacolada.Aunquelacalidadyrendimientopuedenvariardecoladaencolada,ésteesunbuenpuntodepartida,ycadavezquese

tomaunamuestradetemperaturaydecarbón,laseficienciases-timadasestadísticamentesecompensanpormediodeunoffset,conloqueelresultadomejorasustancialmente.

LoshornosdeNYScuentanconunsensorde temperaturadesalidadelosgasesyunflujoestimadodelosmismos;estonospermitecalcularpérdidassensiblesdeenergíaprovenientesdelgasdeescape;sinembargo,comoNYSnocuentaconunanali-zadordegasesparadeterminarlaspérdidasquímicasporcom-bustiónincompletaenlosgases,fuenecesariodeterminarlapro-porcióndepérdidasquímicasenbasealaspérdidasdeenergíacalculadasapartirdetemperaturayflujo.Laspérdidasdegasesdesalidasonprincipalmenteunafuncióndelflujodebidoasusgrandesfluctuaciones;basándoseenestaobservaciónylascola-dasanalizadascondiferentesprácticasdeoperación,fueposibledeterminar un factormóvil para esta proporción basado en elflujodelosgasesdesalida.

Cuandonosedisponedelainformaciónnecesariaparacalcularlas pérdidas de energía, hemoshalladoque es posible estimardichaspérdidasmediantealgoritmosdelógicadifusabasadosenelciclodelacolada.


acería

resultados

modificación del perfil de acuerdo con estimaciones. Elcorazóndelsistemadependedelaestimacióndelcarbónenelbaño;basadosenestaestimación,podemosoptimizarlaoperacióndelosquemadoresafindeterminarlacoladaconlaoxidacióncorrecta.ElsistemaautoajustalosflujosdeoxígenoydecarbónsegúnlaestimacióndeppmdeO2.NYStienecomoobjetivo450-500ppmdeO2.Amododeejemplo,enlasiguientefigurasepresentaunacoladatípica:Sepuedeobservarque,enfuncióndelaestimación,elsistemacortalalanzasur(LSOJ)ycompensaeloxígenonecesarioconlastreslanzasrestantes.Lacoladaterminacon440O2PPM.

Fig. 8.- Funcionamiento de los quemadores basado en la estimación del carbón

precisión de las estimaciones LaprecisióndelasestimacionesdeO2PPM,temperaturaycarbónsepresentanenlassiguientesfiguras;tambiénsemuestraelrangodedatosynúmerodemuestras.

Fig. 9.- Estimación de O2 PPM


acería

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Nue

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s pr

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tos:

Fig. 10.- Estimación de temperatura

Fig. 11.- Estimación de

carbón

HIERRO ACERO/AIST MÉXICOy14

acería

problema resuelto en la inyección de carbón Ademásdelainformaciónquelasestimacionesarribaindicadasbrindanalosoperadores,tambiénayudanamonitorearlaconfiabilidaddelainformación.Comoejemplo,duranteelmesdeenerode2012elsistemacomenzóatenerproblemasconlaspredicciones;lasestimacionesdelaprimeramuestranoeranconfiables.Luegodeanalizarlosmodelosylosdatosdelproceso,seconcluyóquehabíaproblemasconlosdatoscrudos.Luegodeunaparada lastolvasdecarbónquedaronmalcalibradas;enpromedio, lamedicióndecarbóninyectadoera70%delvalorreal.Lafigura11muestraqueelsistemapredecíaunaoxidacióndelbañomayorqueelvalorreal.Despuésdehallarseyresolverseelproblema,lasprediccionesserealizaronconnormalidad.

Fig. 12.- Problema en la estimación PPM durante enero de 2012

problema resuelto en la inyección de cal Enloreferentealcontroldelaquímicadeescoria,semejoróladiferenciaenlasaturacióndeMgO,serecomiendatrabajarentreel0y1%porencimadelasaturación.Durantemarzode2012,sospechamosquelacantidaddecalycaldolomíticaqueingresabaalhornonoeraexacta.Luegodeanalizarinformaciónrelacionadaconlasmuestrasdeescoria,encontramosquelaconfiguraciónenlaescaladelsistemaHi-CalLimeeraerróneayquelacantidadrealeratansoloel80%delvalormedido.Conestehallazgo,fueposiblerealizarelcontroldelasaturacióndeMgO,yelbeneficiofueunamayorprotecciónderefractariosycoberturadearcodurantelafasefinaldelacolada.


acería

Fig. 13- Historial de la diferencia de saturación en el EAF2 de NYS

Average of MgoSat

MgO Saturation Difference

Total 20 per. Mov. Avg. (Total)

1

0.8

0.6

0.4

0.2

0

-0.2

-0.4

-0.6

-0.8

-1

2-Ja

n22

-Jan

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referencias1.MarcusKirschen,Marcus;Risonarta,Victor;Pfeifer,Herbert,“Energy efficiency and the influence of gas burners to theenergyrelatedcarbondioxideemissionsofelectricarcfurna-cesinsteelindustry”,Energy,Vol.34,2009,pp.1065–1072

2.O.QuintanillayG.Fernández,“EAFEnergyOptimizationatNucor-YamatoSteel”,Enero2009,pp.78.

3. E. Pretorius y R. Carlisle. “Foamy Slag Fundamentals andtheirPracticalApplicationtoElectricFurnaceSteelmaking”,IronandSteelmaking,No.10,1999,pp.79-88.

El pasado agosto, horno3 en conjunto con científicos de la Universidad Autónoma de Nuevo León, aplica-ron a la convocatoria de CONACYT de Apoyo a Pro-yectos de Comunicación Pública de la Ciencia, la Tec-nol y la Innovación.

Con el apoyo recibido se compraron tres microsco-pios (óptico, est reomicroscopio y metalúrgico) que conectados a unas grandes pantallas nos permiten mostrar a niños y jóvenes escolares y público en ge-neral el maravilloso mundo de lo muy pequeño, que es invisible a simple vista, pero que conforma una riqueza sorprendente e inmensa. Podrán preparar muestras de células de plantas y animales, así como los cristales en los minerales, insectos, partes de ob-jetos, entre muchas otras cosas más para observar-las, y posteriormente conocer nuestro impacto sobre ellas.

Con unas interactivas prácticas y actividades, los participantes desarrollarán habilidades de observa-ción y análisis que les permitirá plantearse hipótesis y buscar soluciones a problemas comunes, guiándo-los a pensar críticamente y a conocer la composición de gran cantidad de los seres y objetos que nos ro-dean.

La adquisición de los microscopios y el desarrollo de las prácticas en conjunto con investigadores de la UANL, es la primera parte del Laboratorio “Ventana a la Ciencia”, cuyo fin es dar a conocer a la comuni-dad las investigaciones que los científicos realizan en nuestra ciudad y motivar a las nuevas generaciones a seguir estos pasos por el desarrollo de la ciencia y la tecnología en nuestro país, que constituye hoy más que nunca, una necesidad evidente.

EL GIGANTE ES CIENTÍFICOExplora con imaginación la ciencia y la tecnología

Por: Dra. Claudia Fernández Limón. Investigación y Diseño de Recursos Didácticos, horno3

Viven la ciencia, y la transmiten

ogía

e


museo del acero

El pasado agosto, horno3 en conjunto con científicos de la Universidad Autónoma de Nuevo León, aplica-ron a la convocatoria de CONACYT de Apoyo a Pro-yectos de Comunicación Pública de la Ciencia, la Tec-nol y la Innovación.

Con el apoyo recibido se compraron tres microsco-pios (óptico, est reomicroscopio y metalúrgico) que conectados a unas grandes pantallas nos permiten mostrar a niños y jóvenes escolares y público en ge-neral el maravilloso mundo de lo muy pequeño, que es invisible a simple vista, pero que conforma una riqueza sorprendente e inmensa. Podrán preparar muestras de células de plantas y animales, así como los cristales en los minerales, insectos, partes de ob-jetos, entre muchas otras cosas más para observar-las, y posteriormente conocer nuestro impacto sobre ellas.

Con unas interactivas prácticas y actividades, los participantes desarrollarán habilidades de observa-ción y análisis que les permitirá plantearse hipótesis y buscar soluciones a problemas comunes, guiándo-los a pensar críticamente y a conocer la composición de gran cantidad de los seres y objetos que nos ro-dean.

La adquisición de los microscopios y el desarrollo de las prácticas en conjunto con investigadores de la UANL, es la primera parte del Laboratorio “Ventana a la Ciencia”, cuyo fin es dar a conocer a la comuni-dad las investigaciones que los científicos realizan en nuestra ciudad y motivar a las nuevas generaciones a seguir estos pasos por el desarrollo de la ciencia y la tecnología en nuestro país, que constituye hoy más que nunca, una necesidad evidente.

EL GIGANTE ES CIENTÍFICOExplora con imaginación la ciencia y la tecnología

Por: Dra. Claudia Fernández Limón. Investigación y Diseño de Recursos Didácticos, horno3

Viven la ciencia, y la transmiten

ogía

e

horno3 y la UANL en su alianza permanente buscan fortalecer la cadena de educación, ciencia básica y aplicada, tecnología e innovación, mediante esfuer-zos de divulgación de la ciencia en beneficio de la

comunidad. Con estas acciones fomentamos una cultura que contribuye a la mejor divulgación, per-cepción y apropiación de la ciencia, la tecnología y la innovación en la sociedad.

horno3 es una asociación civil sin fines de lucro, autónoma e independiente de otros espacios de Parque Fundidora

InformesT (81) 8126.1100www.horno3.org Interior Parque Fundidora

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/MuseoAcero.horno3

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museo del acero

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Co-organizadoporlaAISTdelosEUAy la AIST México se desarrolló congran éxito el Seminario “TheMaking,Shaping and Treating of Steel: 101”queporprimeravezsetraeaMéxico.Lasedefueunhotelde laCiudaddeSanPedroGarzaGarcía,NuevoLeón,que losdíasmiércoles19 y jueves20de junio de 2013 albergó en el salóndestinadoparaeleventoacercade80participantesdedestacadasempresaseinstitucioneseducativas.Elseminarioestabadirigidoaoperariosy supervisores de la industria produc-toradelhierroyelacero,proveedoresdeequiposymaterialespara la indus-triasiderúrgica,personaldecomercia-lizaciónyventasdeacero,operariosdetalleres,técnicos,ingenierosysupervi-soresdecontroldecalidadyotrospro-cesos.Cabedestacarque tambiénse tuvo laasistencia de alumnos becados para

esteSeminarioquefueronseleccionadosdespuésdeunprocesodeevaluación,10estudiantes por parte de laAISTde losEUAy5másporpartedelaAISTMéxi-co,todosellosdediversasUniversidadesincluyendounadelextranjero.Secontócontraducciónsimultáneainglés-espa-ñol.LosconferencistasquetransmitieronsusvaliososconocimientosfueronelDr.Ro-naldJ.O'Malley(PlantMetallurgistdelaCompañía Nucor) y Robert E. Greuter(VPLongProducts-ServicesUSAdelaCompañía Danieli - Morgârdshammar)yporpartedelaAISTdeEUestuvieronalpendientedelaorganizacióndelcursoShannonKileyyKenLandau.Elviernes21dejuniodel2013,concluyóel curso con unamuy interesante visita

a la empresaTerniumPlantaChurubusco. Un especialagradecimiento al Ing. HugoSolís, Director IndustrialTerniumMéxico, al Ing.Luis

Se impartió el Seminario

Salazar,quienesnosotorgarontodaslasfacilidadesparalarealizacióndeestavi-sita,asícomoalosingenieros:(Fotodeizq.ader.)CésarVillanueva,ÉdgarHer-


nández, Manuel Hernández, AlejandroGámez,BenitoGauna,JuanJoséGarcía,BernardoGuerra,RogelioMartínez,Jor-ge Juárez,AlejandroFlores,ArturoGar-cía,FernandoGonzález,JoelNochebue-nayalpersonaldeseguridad,quienesnosbrindaron su tiempo, acompañándonosduranteelrecorridoyexplicándonosde-talladamentecadaprocesodelaproduc-cióndeaceroenesaplanta.Los invitamos a visitar frecuentemen-te nuestra página de internet oficialhttp://www.aistmexico.org.mxparacono-cersobrelossiguientesimportanteseven-tosycursospordesarrollar.

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RECORREN UNIVERSIDADES DEL CENTRO DEL PAÍSREPRESENTANTES DEL CAPÍTULO ESTUDIANTIL AIST MÉXICO

Eldía29deabrildelpresenteañosellevóacabounareunióncondirectivosdeldepartamentodemetal-me-cánicadelaUAMendondeserealizóeltratoconlaDra.MiriamAguilarSánchez (JefadeDepartamentodeMateriales) y elDr. JuanDanielMuñosAndrade(Coordinadorde lacarrerade IngenieríaenMateria-les)en laqueseabordócomopuntoprincipal lane-cesidad de la universidad de contar con un capítuloestudiantilconelobjetivodevincularalosegresadosdelacitadauniversidadconelsectorindustrial.

ReuniónconMetalMecánica

UAM

UAM

Posteriormente,sellevóacabounapláticainformativasobre“LosBene-ficios de formar parte delCapítuloEstudiantildelaAISTMéxico”ylaimportanciadeestableceruncapítu-lo interno en la citada universidad;endondesevioungran interésporparte de los alumnos para crear sucapítulo. Se llenaron las solicitudesyposteriormenteserealizaráunsolodepósitodelasmembresíasdetodoslosalumnos.

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Reunión alumnoscon

de

Reunión con Capítulo

Eldía30deabrildelañoencursosediolugaraunajuntaconelPresidente (JavierEsquivelGuerrero)de lamesadirectivadel ca-pítuloUNAM-SIGMAconelobjetivoderenovareltrabajoquesehabíarealizadoconlamesadirectivaestudiantildelaAISTMéxicoanterior;creandoasíunareddecomunicaciónentreloscapítulosdelazonacentrodelpaísconelnortedelpaís.

To submit a paper, extended abstract or presentation, or to reserve your booth, visit AISTech.org or call AIST Member Services at +1.724.814.3000, ext. 1.

UNAMSIGMA

ITQEldía26deabrildelpresenteaño,sevisitóel InstitutoTecnológicodeQue-rétaro, endonde se impartió la pláticapara dar a conocer los beneficios deperteneceralcapítuloestudiantilAISTMéxico.Enestauniversidadsólosecontabacon2 miembros integrados al capítulo; seestablecióelcontactoconlaDra.MaríaLuisaMendoza(Jefadeproyectosdein-vestigación)paratrabajarconellaenelestablecimientodeuncapítulo internoenlacitadauniversidad.

21 yHIERRO ACERO/AIST MÉXICO

b

Presencia de la AIST Méxicoen el magno evento AISTECH 2013

Comoyaesunaacostumbradayespera-dapresencia,laAISTMéxicoinstalósucorrespondientestandenlainstitucionalexposición y conjunto de conferenciasAISTech que en esta edición 2013 sedesarrolló en la emblemática ciudad dePittsburgh,PA,enlosEUAdellunes6almiércoles8demayode2013.Losobjetivosprimordialessecumplieronsatisfactoriamenteyconsistieronenpro-mocionarlaventadeespaciosparaeláreadeexhibicióndelpróximoSextoCongre-soyExposicióndelaIndustriadelAceroCONAC 2014 y también promover lacontratación de anuncios en la revista“HierroyAcero”denuestraasociación.Se tuvo también participación oficialde la AIST México como asistentes a

eventos programados, tales como elPresident’sAwardBreakfast, laReunióndelosRepresentantesdelosCapítulosylaRecepcióndeBienvenida;enesteúlti-moeventosetuvounmomentoespecialpara laAISTMéxico al entregársele alIng.FelipeVillarreal(delaempresaMel-ter)unreconocimientoporsutrayectoriacomoenlaceyfacilitadorenlasactivida-desconjuntasentreAISTdelosEUAyelCapítuloMéxico.Alacudiraesteimportanteeventoanualsemantieneelespíritudecolaboraciónybeneficiosmutuosquedesdehacebas-tantetiempoexisteentrelaAISTdelosEUAylaAISTMéxicoelcualsehabus-cadoy logradoademás incrementarcongranéxito.

Dentrode las actividadesprogramadasque realizó el capítulo estudiantil, sellevaron a cabo el pasado 30 de abrildelpresenteañoenlasinstalacionesdelaUniversidadAutónomadelEstadodeHidalgoconferenciasimpartidasporin-genierosinvolucradosdirectamenteconla industriadel acero, esto conmotivode laXIIISemanadeGeología,Mate-riales,MetalurgiayMinería."Evaluacióndelaentradadeoxígenoypérdida de carbonodurante el vaciadodelconvertidorBOFalaolladeacero",fueeltemaqueimpartióelMI.Nephta-liCalvilloRamírez,SuperintendentedeControl deCalidad de Laminación enFríoPlanta2,enAltosHornosdeMéxi-co,y"LafabricacióndeaceroenTer-nium"ofrecidaporelM.enC.MarcoAntonioHerreraGarcía,JefedeDepar-tamentodeProcesosCalientesenTer-niumPlantaGuerrero.Estasconferen-cias fueronofrecidas a los alumnosdeIngeniería Minero Metalúrgica dondesetrataronaspectostécnicosqueforta-lecióengranparteelaprendizajedelosalumnos.

Atiende la AIST México

invitación de la UAEH

Los conferencistas en todo momento semostrarondispuestos a compartir sus co-nocimientos y experiencia en la industriasiderúrgica con los alumnosde laUAEH,yaquefuelaprimeraocasiónenquevisita-ronestacasadeestudios,dondeseleshizolainvitaciónparaparticiparnuevamenteenotroseventosdelÁreaAcadémicadeCien-ciasdelaTierrayMateriales,yaqueesmuyimportantepara losalumnosmiembrosdelaAISTestarrecibiendoinformaciónconti-nuamenteacercadelosprocesosqueinvo-lucranlaproduccióndelaceroenMéxico.

Agradecemos la entusiasta colaboración de los ponentes, así como a la AIST México por la gestión que realizó para llevar a cabo las conferencias, y al Ing. Alberto Perea Garduño, Subdirector de Control Calidad por las facilidades brindadas.


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Nuestra experiencia mundial en el corazón de su

proceso de aceraciónSocios en Desempeñowww.vesuvius.com

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Convocatoria de PonenciaCONAC 2014

Sexto Congreso y Exposición de la Industria del Acero23 al 26 de Marzo, 2014, Monterrey, N.L., México

Si usted está interesado por favor envíenos el resumen del tema, máximo una cuarti-lla, para su evaluación y aprobación por el comité técnico antes del 14 de octubre de 2013. Una vez que se haya seleccionado la ponen-cia, será notificado por escrito por la AIST México. Algunas de las ponencias seleccio-nadas serán publicadas en la revista trimes-tral “Hierro y Acero” de la AIST México.

Nota importante: en caso de varios autores para un mismo artículo técnico, en sólo uno de ellos será aplicable el descuento que el congreso ofrece a los expositores en la cuota de inscripción.

Para el envío del resumen de ponen-cia, venta de stand o información de este evento contactarse a:

AIST México.Tel (+52 81) 8479 3077Fax (+52 81) 8479 3067e-mail: [email protected] o directamente en la página de internet www.aistmexico.org.mx

Proceso Básico:

l Minas y peletizado l Fabricación de hierro - Horno Alto - Reducción Directa

Aceración

l Convertidor al oxígeno (BOF ) l Horno de arco eléctrico ( EAF) l Metalurgia secundaría l Colada continua - Tocho y palanquilla - Planchón

Laminación:

l Laminación en caliente - Productos largos - Productos planos

l Laminación en frío y acabado - Molino frío - Recocido - Temple - Tenso nivelado

Transformado y Aplicaciones del Acero

l Recubrimientos - Galvanizado - Pintado - Estañado

l Formado - Troquelado y estampado - Soldadura

Aceros especiales

Seguridad

l Normas l Programas de entrenamiento l Equipo de protección personal

Mantenimiento l Automatización l Energéticos l Protección al medio ambiente l Grúas l Manejo de Producto l Regulación de transporte de rollos en plataforma

Organización

l Grupos de Trabajo l Seis Sigma l Mejora continua l Recursos Humanos l Capacitación

La AIST México invita al personal de la Industria del Acero, a fabricantes, proveedores y usuarios, así como a instituciones académicas a presentar trabajos prácticos y teóricos relacionados con los procesos de la industria del Acero, en el Sexto Congreso y Exposición de la Industria del Acero, CONAC 2014.Los temas solicitados de las ponencias son los relacionados con desarrollos tecnológicos, aplicaciones prácticas, proyectos de automatización, nuevas instalaciones e investigaciones científicas en las áreas de:

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laminación

resumen

Lafatigatérmicabajolacualestánsometidoslosprimeroscasti-llosdeunMolinoAcabador,determinaengranmedidalacalidadsuperficialdelacintalaminadaencaliente.Factoresrelaciona-dosconlosrodillosdetrabajotalescomosuresistenciaaldes-gaste,latemperaturadeoperación,lapresiónejercidaduranteladeformación,loskilómetroslaminados,entreotros,influyenenla aparicióndedefectos superficialesen la láminacomoóxidoderodillos.Laaparicióndeestedefectoademásdeafectarne-gativamentelacalidaddelalámina,representaunadisminuciónimportanteenlaproductividaddebidoalcambioderodillosqueinterrumpelamanifestacióndedichodefecto.Conelobjetivodedisminuirlaaparicióndeóxidoderodillosenlacintalaminadaencaliente,seevalúoelusoderodillosHSS(HighSpeedSteelporsussiglaseninglés),enlosprimeroscas-tillos(F1aF3)delmolinoacabador.EstosrodillosposeenmejordesempeñoquelosrodillosdeAltoCromo(HiCr)(normalmen-teutilizadosenlosprimeroscastillos),loqueproveemayorre-sistenciaaldesgaste.Fueronutilizadosconlarestriccióndenocontarconunsistemadelubricaciónenelmolinoacabador.Laspruebasserealizaronencampañasqueexigíanaltosnivelesdecalidadsuperficialenlacinta.Atravésdeunsoftwaredeinspecciónqueemiteimágenesdelacintalaminadaalasalidadelmolinolaminadorydelanálisisdelasvariablesdeproceso, fueposibleobservarunadisminuciónconsiderabledeldefectoóxidoderodillosencampañasdondeseutilizaronrodillosHSScontrarodillosHiCr,asuvezlasdemorasporcambioderodillosprematuramenteseredujeronconsidera-blemente.

1. Introducción.

ElprocesodeproduccióndeaceroenTERNIUMMéxicoPlantaChurubuscoestábasadoenunlaminadorconvencionalconpro-veeduríadeplanchónnacionalyextranjera.Estáintegradopor2hornosderecalentamiento,unotipoempujadorde280tons/hryotrodetipovigacaminanteconcapacidadde300tons/hr.Adi-cionalmentesecuentaconunlaminadorreversibletipocuatro,

con2motoresde6000HPyunmolinocanteadorintegradocondosmotoresde1200HP.A la entrada delmolino acabador se tiene un coilbox con ca-pacidadmáximade23 tons, elmolino acabador cuenta con6castillosentándem,elcualtieneunapotenciatotalinstaladade37500HP.Lamesadeenfriamientoesdeflujolaminarconunflujomáximode6,330m3/hr.Alfinaldelalíneasetieneunpardeenrolladores con2motoresde1200HP.Paracadaunadelasseccionesdelproceso,secuentaconunmodelomatemáticoadaptivo.

Figura1. Layout, Planta Churubusco México.

2. deterioro de los rodillos utilizados en laminación en caliente.

Losrodillossonherramientasquesevensometidasatodotipodeesfuerzos,cargasasociadasalascondicionesnormalesyanor-malesdelaminaciónquevaríanamedidaquelosrodillosempie-zanatrabajar[1],estoconstituyeunarestricciónimportanteenlaoperacióndelalaminaciónencalienteencuantoaladuracióndelascampañas,yaqueestáfuertementelimitadaporlascon-dicionessuperficialesdelosrodillosdetrabajoqueseutilizan[2].Duranteelprocesodelaminaciónencaliente,lasuperficiedelrodillodetrabajosecalientahastaalcanzarunatemperaturame-dia, lacual seestabilizaunavez transcurridocierto tiempodeproceso.Laaltatemperaturadelmaterial(alrededorde1080°Cenelprimercastillo)máslatemperaturaasociadaconladefor-mación se transfiere a los rodillos y penetra a través de ellos.

Evaluación del uso de rodillos de trabajo HSS en los primeros stands del laminador en caliente de la Planta Churubusco

en Ternium MéxicoBernardo Guerra [email protected] Ternium México. Tel. 83295382. Planta Churubusco. Av. Churubusco 1000 Nte., Fracc. Santa Fe, Monterrey, N.L. Méx. CP 64560

Carlos Baieli [email protected] Ternium México. Tel. 88655201. Planta Churubusco. Av. Churubusco 1000 Nte., Fracc. Santa Fé, Monterrey, N.L. Méx. CP 64560

Monserrat S. López [email protected] Ternium México. Tel. 88652046. Planta Churubusco. Av. Churubusco 1000 Nte., Fracc. Santa Fe, Monterrey, N.L. Méx. CP 64560

Luis Toledo [email protected] Ternium México. Tel. 83295195. Planta Churubusco. Av. Churubusco 1000 Nte., Fracc. Santa Fé, Monterrey, N.L. Méx. CP 64560


laminación

Cuandoelsistemadeenfriamientoporaguaproduceunefectodetempladosobrelasuperficiedelrodillogenerandoungradien-tetérmicoperpendicularalasuperficieduranteunciclo,estoau-mentalastensionesdetracciónanivelsuperficial.Duranteesteperiodo se generan severas condicionesde fatiga térmica,me-cánica y algunos factores tribológicoscomo impacto, abrasión,adhesiónyoxidación.Comoconsecuenciadelafatigatérmica,laparteexteriordeunrodillopresentaunmayorgradodedilata-cióntérmicaquelainterior.Deestemodo,secreaunatensióntérmica,alexistirunesfuerzodecompresiónenlasuperficieyunesfuerzodetensiónenelnúcleodelrodillo,debidoaestosegeneraunagrietadeorigentérmico,dañandolacalidadsuperfi-cialdelrodillo,queasuveztransfieredefectossuperficialesalproductofinal[1].

3. ecuación para el cálculo del desgaste. ActualmentelarelaciónqueexisteeneldesgastegeneradoenlosrodillosdetrabajosedaporelcálculodeKilómetrosdedesgaste(Kides)queselaminanencadacastillo[3]siendocomopivoteloskilómetrosdelcastillo6.

(1)

Dondel=Eslalongitudlaminada(km).W=Elpesodelrollo.A=elanchodelacinta(mm)Cal=Elespesordelacintaenesecastillo(mm).=Densidaddelacero.

Laecuación1asuvezesmodificadaporunfactorquedependede ladurezadelacero laminadoendondepara losacerosbajocarbonocomercialessufactoresde1.

Kides = Km * Factor (2)

LaecuaciónanteriorrepresentalosKides(Kilómetrosdedesgas-te)generadosporelacerolaminadoyésteeselparámetroprin-cipalpararelacionareldesgastedelosrodillos.Estaecuaciónnoconsidera algunos otros factores importantes como el esfuerzosobrelasuperficie,losciclostérmicosylaabrasiónentrealgunosotros.Duranteellaminadoencaliente,ademásexistedesgasteabrasivoporelóxido,ésteestáintrínsecamentepresenteyaceleralavelo-cidadalacuallasuperficiesedesgasta,losóxidosquesegeneransonextremadamentedurosyporlotantocreancondicionesmuyabrasivasenelrodillo.Laecuaciónparaelcálculodedesgasteutilizadaenestetrabajosepresentaacontinuación.[4,5]:

(3)

Donde:W=Anchodelacinta(mm).ld=Longituddecontacto(mm).FW=Fuerzadelaminado(kN).Lg=Longitudtotaldelaminado(m).DWr=Diámetrodelrodillodetrabajo(mm).KWr=Coeficientededesgaste(mm3/kNkm).WW=Profundidaddedesgaste.n=0.3

4. ecuación de cálculo de los ciclos en los rodillos de trabajo (Fatiga Térmica).

La fatiga térmica es conocida por ser uno de losmecanismospredominantesdedegradacióndelosrodillosdetrabajoenlosprimeroscastillosdelmolinoacabador.Laafectaciónenelrodi-llodetrabajoporlosefectostérmicosesfuncióndeladifusivi-dadtérmicadelrodilloydesuperíododerotación.Lafigura2representalaszonasdeenfriamientoycalentamientodelrodillodetrabajo(ciclostérmicos)[6].

Figura 2. Zonas de enfriamiento y calentamiento del rodillo de trabajo en sus diferentes ciclos de laminado.

Ladiferenciaentre la superficie y la temperaturapromedioesunamedicióndelgradientetérmicoexperimentadoenlasuper-ficie, la deformación térmica está dadapor la siguiente expre-

sión[7].(4)

DondeelcoeficientedeexpansióntérmicadelmaterialsobreunrangodetemperaturadeTsaTavesdefinidopor[8].

(5)

Para casos prácticos este valor oscila entre 1.10 x 10-5 a1.10 x10-5 (1/K) [9] asumiendo que los efectos térmicos sonsuficientesparaproducirunadeformaciónplásticasobrelacintaladeformaciónmecánicaes igualadaa ladeformación térmicaqueestádadapor:

(6)


laminación

Ladeformaciónplásticaenelprimerestadodecalentamientoseobtienecomo:

(7)

Cuandoelrodilloseempiezaaenfriaralsalirdelazonademor-didasereducenlosesfuerzosdecompresión,incrementándosepaulatinamentelosesfuerzosdetensión,porloquelaexpresióndeladeformaciónporelenfriamientoestádadapor[10]:

(8)

(9)

De laecuación (9), sedefinióunparámetroque representaeldañoporfatigatérmicaconsiderandoelefectodelatemperaturasuperficialylaprofundidaddepenetracióndelcalor[8],derivaronunaecuaciónparaelnúmerodeciclosparaque se inicieunagrieta,tantoparaaltoscomobajosciclosusandolaecuacióndeCofin-Manson, la cual relaciona el rango para la deformaciónplástica(ep)yelnúmerodeciclosparaquefalle(Nf)como:

(10)

Dondeepesladeformaciónrealalafractura,nesunaconstante(0<n<1)usualmentede0.5paraacerosyCesunaconstantede

(0<C<1)estoes:

(11)

Considerandoel∆Tcomoelefectomásimportanteenlazonadelamordida,Cyefiguala1,con=a=1.20x10-6y1.1X10-6 (1/K),paraun rodilloHiCr yHSS respectivamente, con∆Tcalculadodelcastilloendondeseencuentrelacintaenbaseaunamodelaciónfueradelíneadelastemperaturas.ParaunaceroHiCr(HighChromium)yHSS(HighSpeedSteel),seconsideraelmódulocomoE1=2.26x105y2.35x105(MPa)[11]respectiva-mente,yv1=0.3, a=F/A(MPa),conFcomolafuerzadelami-naciónentreeláreadecontactodelacintaenlazonadelamor-

didaqueasuvezeselanchodelacintaporelarcodecontacto[7]:

(12)

5. resultados.

En octubre del 2011, el laminador en Caliente de la PlantaChurubuscoseenfrentóconunproblemaseverodeóxidodero-dillo,manifestándoseenproductosquedemandabanaltacalidadsuperficial.Debidoaello,seemprendieronpruebasconrodillosHSSenlosprimeroscastillosdelMolinoacabador,partiendodelapremisadequeestetipoderodillosposeenmayordurezaquelosrodillosHiCr(utilizadosnormalmente)loqueconllevaaunmenordesgasteydisminuyelaprobabilidaddequesepresenteoxidoderodilloenlacintadeformaprematura.LaspruebasconrodillosHSSseiniciaronen15campañasdon-deseutilizaronenloscastillos1,2y3demaneraalternada.ParacompararsudesempeñoconlosrodillosHiCr,seutilizaronencampañasdelmismotipodeproducto.Durante las pruebas se analizaron variables de proceso talescomofuerzasdelaminación,espesorfinaldelacinta,tempera-turasdeacabado,áreadecontactoentrelacintayrodilloyvelo-cidadesdereducción,paralostresprimeroscastillosdelMolinoTándem.Utilizandoestosdatosenlaecuación(12)yconobser-vacionesdelacalidadsuperficialdelacintaentodalacampañahastalaaparicióndeldefecto,seobtuvieronlosciclostérmicospromediodondeocurreundesgastemásseverodelrodilloparaambascalidades.Comoseobservaen laFigura3,para los ro-dillosHSSsuprobabilidaddefallasealcanzaenunacantidadmayordeciclos,comparadosconlosobtenidoscuandoseusanrodillosHiCr.Estosresultadospresentaronlamismatendenciaparalostrescastillosenambostiposderodillos.

Figura 3. Posibilidad de falla del rodillo por ciclos térmicos en los castillos F1, F2, y F3.

16000

14000

12000

10000

8000

6000

4000

2000

0

8947.16

10762.14 10423.79

12594.21 12073.26

14400.24

F1 F2 F3

Promedio rodillo HiCr Promedio rodillo HSS

Laformamásfactibledecorrelacionarlosciclosalosquepuedefallarunrodilloyempezaragenerardefectossuperficialesenlacinta,secompruebaconsudesgastealolargodeunacampaña.Aplicandolaecuación(3),seobtuvounaproyeccióndeldesgas-teesperadoparalostrescastillosutilizandoambascalidadesderodillos.EnlaFigura4seilustraelcomparativodedoscampañasde lamisma longitud. Se observa unmayor desgaste en estoscastillosparalosrodillosHiCrencomparaciónconlosrodillosHSS.Enamboscasoseldesgasteesprogresivoalolargodelos3castillos.


laminación

Figura 4. Desgaste generado en los castillos F1-F3.

EllaminadorencalientedelaplantadeChurubuscocuentaconun equipode inspección en línea, a través del cual es posibledetectarlaaparicióndedefectossuperficialessobrelacintaenlasalidadelmolinoacabador.Esteequipoidentificaeltipodedefec-todetectado,suposiciónalolargodelacinta,sufrecuenciadeapariciónysugravedad.Enestetrabajo,seanalizaronlasimáge-nesobtenidasdurante lascampañas laminadasconambostiposderodillos.Lacorrelacióndelaaparienciasuperficialdelacinta

coneldesgasteacumuladoobtenidoapartirdelaecuación(3)alolargodeunacampaña,semuestraenlaFigura5.

Figura 5. Evolución de la aparición de RGA en una campaña en el castillo F2.

Para la campaña laminada con rodillosHSS, lamanifestacióndeldefectoóxidoderodillofueenpromediohastalos47kides,acomparacióndelacampañalaminadaconrodillosHiCr,don-de este defecto apareció en promedio desde los 40 kides. Sinembargo,talvezlaprincipaldiferenciaeslaprofundidaddelde-


laminación

fecto,queaunquesedetectaparaambascampañas,cuandoseutilizanrodillosHSSsugravedadesmenor.EnlaFigura6a)semuestralaimagendelacintaalos44kideslaminadosutilizandorodillosHiCrdondeseapreciaclaramentelaaparicióndeldefec-todeóxidoderodillo.ParaunacampañautilizandorodillosHSS,enlos50kideslaminadosaúnnosepresentanindiciosdeóxidoderodillotalcomoseilustraenlaFigura6b).

Figura 6.Calidad superficial de la cinta laminada con rodillos a) HiCr a 44 Kides laminados y b) HSS a 50 Kides Laminados.

a) b)

LaFigura7ejemplificaclaramenteladiferenciaenaparienciasparaambostiposderodillosalconcluirunacampañadelamina-ción.EnlaFigura7a)semuestraelrodilloinferiordelcastillo2deltipoHSSenunacampañade65kides.Comosepuedeapre-ciar,suaparienciadenotapocodesgaste.Encontraste,laFigura7b)muestraelacercamientoalrodilloinferiordelcastillo2deltipoHiCr,dondeseobservaundesgasteseveroenunacampañade57 kides.Algo característico que se observa en estaFiguraesqueeldesgastedelrodillosegeneraensusextremos,locualcoincideconlasfotografíasqueseobtienendelequipodeins-pección,dondesedetectaquelapresenciadeóxidoderodilloesmáscomúnenlosextremosdelalámina.

a) b)Figura 7. Vista frontal de los rodillos inferiores tipo a) HSS en una campaña

de 65 kides y b) HiCr en una campaña de laminación de 57 kides.

Elefectodelafuerzadelaminaciónesimportanteenlafabrica-cióndeespesoresdecintamuydelgados,loquerequieretenerunabuenadistribucióndefuerzasentodosloscastillosdelmo-linoacabadorparaevitardefectosenlacinta[2].LosrodillosHSSpresentan unmayor incremento en la fuerza, debido a que alremoverselaspartículasdecarburosentrelosrodillosyéstosalsermuydurosaumentanlafricciónqueexisteentrelacintayelrodillo.Esteefectodefricciónsereducesignificativamenteconlalubricaciónentrecastillosalllenarlasasperezasconaceitelu-bricante,sinembargohastaahoranosecuentaconestesistemaen laplantaChurubusco.LaFigura8muestra el comparativodel incrementodelafuerzaenlosdostiposderodillos,dondeseobservaunmarcadoincrementoenlasfuerzasdelosrodillosHSSenlostrescastillos,locualenlaactualidadlimitaríasuusoenalgunosproductosdelgadosalnoteneraceitederoladoenloscastillosdelaminación.

16500

16000

15500

15000

14500

14000

13500

13000

12500F1 F2

CastilloF3

HiCr HSS

Figura 8. Comparativo de fuerzas de laminado en los diferentes castillos.

6. discusión

Enlostresprimeroscastillosdelmolinoacabador,eldesempeñodelosrodillosdetrabajosevefuertementeafectadoporlosciclostérmicosalosquesonsometidos.Unaalternativaparadisminuireldefectodeóxidoderodilloquesepresentacomoconsecuenciadelafatigatérmica,esemplearrodillosqueproveanunadurezamayorconelobjetivodereducirsudesgasteduranteelprocesodelaminaciónyobtenerunamejorcalidadsuperficial.Atravésdelaspruebasrealizadas,seencontróqueenlascampañasdon-deseemplearonrodillosHSS,sudesgastefuemenorenunpro-mediode24.6%(Figura4.)acomparacióndelosrodillosHiCr.Con el usodel equipode inspección se detectó el defectodeóxidoderodilloaparecealos40y447kidespromedioparalosHiCryHSSrespectivamente,porlocualalutilizarlosrodillosHSSfueposibleprolongarlascampañasdelaminaciónsinestedefecto y por ende unamejor calidad superficial. Estamejorasereflejaenlascaídascualitativasdebidoaestedefecto,enlascampañaslaminadasconrodillosHSSalolargodelmesdeoctu-bredel2011,elporcentajedegeneracióndeóxidoderodillofuede6.58%,acomparacióndelascampañaslaminadaselmismomesconrodilllosHiCr,dondesepresentóun11%degeneracióndeestedefecto.Sibienesdifícilqueestedefectonoestépresenteenlacinta,atravésdelequipodeinspecciónfueposiblecomprobarquelagravedad del defecto disminuyó en las campañas en donde seutilizaronrodillosHSS.El aumento en las fuerzas de laminación fue en promedio de3.9%más alto que los rodillosHiCr, debido al aumento en elcoeficientedefricciónparalosrodillosHSS.Aunadoaesto,losespesoresfinalesenlascampañasdepruebafuerondehasta1.9mm,loqueaumentaconsiderablementelasfuerzasaplicadasenelmolinoacabador.Unaalternativaparadisminuirlafriccióneneste tipoderodilloses implementarunsistemade lubricaciónentrecastillos.Esteproyectoestácontempladoparaunainstala-ciónfuturaenellaminadorencalientedeChurubusco.


7. conclusiones

1.-LosrodillosHSSenlos3primeroscastillosdelmolinoacaba-dorpresentaronenpromedioun24.6%menosdedesgasteencomparacióncon losrodillosHiCr.Estadisminuciónrepre-sentareduccionesimportantesenlafrecuenciaderectificadoderodillosdetrabajo,disminuciónendemorasoperativasporconceptodecambioderodillosyaumentoenlaprogramacióndeKidesporcampaña.

2.-LautilizacióndelosrodillosHSStienequesercomplementa-daconunsistemadelubricaciónentrecastillos,debidoaqueestetipoderodillospresentamayoresfuerzasdelaminado,dehastaun3.9%mayorqueenelcasodelosrodillosHiCr.

3.-Semejoró la calidad superficial en las campañas laminadasconrodillosHSS.Estaprácticapermitiómodificarloskidespromedioporcampaña,aumentandohasta65kideslamina-dos.Loskideslaminadosporcampañaparaeltipodeproduc-toanalizadoeranenpromediode60.

8. reconocimientos.

Estetrabajohasidograciasalapoyo,orientaciónycolaboracióndetodaslasáreasdeTerniumMéxico.AladirecciónindustrialyalagerenciadelaminaciónplanosdeChurubusco.

9. referencias.

[1] KarlHeinrichSchröder.“Descripciónbásicadelosfundamentosmecáni-cosde loscilindrosde laminación”.ManualdeDistribuciónESW.Julio2003.57-80

[2] JorgeRamírezCuéllar, LuisA.LeDucLezama, Ignacio Sandoval y aut.,“MecanismosqueinfluyeneneldesgasteenlosrodillosdetrabajodelosprimerosstandsdellaminadorencalientedelaplantadeChurubuscoenTerniumMéxico”.4ºCongreso yExposiciónde la IndustriadelAcero”,CONAC,2010.

[3] ReporteinternolaminaciónencalienteChurubusco.[4] InformacióntécnicadellaminadorcompactoSMS-DEMAG1995[5] JoséOlveraBriceño."Coeficientededesgasteenrodillosdetrabajopara

unlaminadordeaceroencaliente"Tesislicenciatura,UDEMDivisióndeArquitectura,DiseñoeIngeniería.Diciembre2002.

[6] ElietteMathey,ChristopheCerayaut.“Atooltoevaluateworkrolldama-geduetothermalfatigueinhotstripmill”.ISIJInternational,2-3.

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[8] Malm,S.J.yL.A.Norstrom(1979),”Materialrelatedmodeledforthermalfatigueappliedtotoolsteelinhot-workapplications”.MetalScience13(9):544-550.

[9] Boley,B.A, y J.H.Weiner ,”Theory of thermal stresses”, JohnWiley&Sons.

[10] Ryu,J.H.O.Kwon,yaut,”Evaluationofthefinishingrollsurfacedeteriora-tionathotstripmill.ISIJInternational32(11):1221-1223.

[11] R.LeticiaCorralBustamene,“Desarrollodeunmodelomatemáticoparaelestudioysimulacióndelcomportamientotermo-elásticodeunrodillodetrabajodeunmolinodelaminacióndeaceroencaliente”,Tesis.CentrodeInvestigaciónenMaterialesAvanzadosCIMAV,abril2002.

laminación

Sistemas de medición capacitivos para el guiado de la banda

con banda caliente y banda fría


procesos y usos del acero

Lossensoresópticosparaelcentradodebandasonsistemasbienconocidosenlaindustriadelmetal.Sinembargo,estossistemastienenvariasdesventajasencompa-raciónconlossensorescapacitivos,talescomolasensibilidadalasinterferencias,menorvidaútilymayoresexigenciasdeman-tenimiento.Además, el sensor capacitivopuedeutilizarseparaladeteccióndelcentrodelabandaenlíneasdetratamientoqueoperanatemperaturasnormales,asícomolasquetrabajancontemperaturassuperioresa1000°C.Estoesdebidoaqueelprin-cipiodeoperacióndelsensorcapacitivonoseveafectadoporlaluzexterna,lacontaminaciónoloscamposmagnéticos.Elsensorcapacitivo es totalmente libre demantenimiento y además nodisponedepartesmóvilesquesedesgastanconeluso.

1. IntroducciónEnuncorrectopasodebandaenoperacióncontinua,lossiste-masdebandasignificanunparámetrodecalidadadicional.Enlosúltimosañoslasvelocidadesdeprocesamientohanau-mentadoy sehan introducidonuevosprocesosde tratamientodelabanda.Conelloelregistrodeladesviacióndelabandaylaregulacióndel paso de dicha banda toman un significado especial, tantopara aumentar la capacidaddeproduccióncomoparamejorarlascondicioneseconómicas.Uncomponenteimportantedelossistemasderegulacióndelabanda son los sensores para la detección de la posición de labanda.Lossensoresmásconocidossonlosdetipoóptico,perodebidoasususceptibilidadalasinterferenciasdelaluzexterna,lavidaútildelaslámparasyelmantenimiento(limpiezadeloselementosópticos)lasdesventajasqueadquierensonconsidera-blesencomparaciónconelsistemademedicióncapacitivoquesepresentaenestedocumento.

2. sistema capacitivo de medición de banda Elobjetivoeneldesarrollodelossistemascapacitivosdemedi-cióndelcentrodebandafuelacreacióndesensorescompactosparaladetecciónsincontactodelaposicióndelcentrodelaban-daenbandasmetálicasometalizadas,ademásdeserinsensiblesa las influencias perturbadoras externas, lo cual se traduce enunagransensibilidadaladeteccióndeloscambiosdeposiciónlateralesdelabanda.El principio de funcionamiento de los sensores capacitivos semuestraeneldibujo1.Elsensordisponededoselectrodosemi-sores(1,2)yunelectrodoreceptor(3).Elemisortieneunapan-tallamientosimpleyelreceptortieneunapantallamientodoble,ademásalmismotiempoformanlaparteexteriordeunapantalladechapaenelbastidordelsensor.Eltransmisorestáalojadoen

unacarcasabienposicionadaenelperfildelmarcodeprotección(dibujo2.).Amboselectrodosemisoresestánalimentadosporunosciladorconungeneradordealtafrecuenciaalterna,enelquelasten-sionesdeloselectrodos(1y2)estánencontrafaseporefectodelosamplificadores(6).Latensióndelaseñaldelelectrodoreceptoressuministradaalamplificador(9)yluegoaldemodulador(10).Alestarlabandacentradaenmediodelsensor, loscamposcapacitivosentrelosdoselectrodossoniguales.La influencia de ambos campos en contrafase en el electrodoreceptorsubeylatensióndeseñalescero.Enposicionesnocen-tradasdelabandapredominalainfluenciadeunodeloselectro-dosemisoressobreelelectrodoreceptoryelsignodelatensióndeseñaldependedeladesviacióndelalíneacentraldelabanda.Latensióndeseñalesderivadaauntransformadordetensión-corriente(11)convertidaenunaseñaldecorrienteestándaryquealimentaalamplificadordeseñaldelarmarioeléctrico,don-deesprocesadaparaelcontrolderegulacióndelabanda.Lasinfluenciasperturbadorasexternascausadasporpiezasme-cánicasopersonascercanasalsensorysuscamposcapacitivosformadosenel electrodo receptor (3) seránexcluidos.Esto seconsigueatravésdepantallasespecialesquecontienentantoelelectrodoreceptorcomoelelectrodoemisor.Camposeléctricosgeneradosporejemploporequipoderadioteléfonodemanoquesonutilizadosporelpersonaldeserviciodirectamentejuntoalsensor, bajo ciertas circunstancias pueden perturbar al sensor.Elsensorrecibeunainterferenciafuerte,estainterferenciaseproduceparamostrarelfalloyparabloqueareléctricamentelaregulacióndelabandahastaquedesaparezcalainterferencia.

Dibujo 1. Principio de los sensores capacitivos para centrado de banda (1,2 electrodos emisores, 3 electrodo receptor, 4 pantalla del receptor, 5 oscilador, 6, 7, 9 amplificador, 8 condensador, 10 demo-dulador, 11 transformador de intensidad de corriente.

Dipl. Ing. Ronald Urbaniak- RegionalSalesManager-FIFE-TidlandGmbH,Germany

3. uso del sensor capacitivo de centrado de bandaLossensorescapacitivossegúnelprincipiodefuncionamien-todescritoarriba(dibujo2)yahansidoprobadosconéxitoenlaindustria.Ellospuedendeterminarelcentrodebandaenlaslíneasdetratamiento,comoporejemplosonlasincan-descentes, de galvanizado,de revestimientoo líneasdede-capado.Laseñaldesalidadelsistemademediciónseutilizaparacontrolarelpasodelabanda.Conestesensorlabandamantiene las condiciones normales de calidad de la plantaconunatoleranciamáximade±5mmdelalíneacentro.Conuncambioenlaalturadelabandaseconsiguequelaseñaldesalidadelsensornoseveaafectadaynohayaundesplaza-mientoenlabandaqueseasignificativo.

Lossensoresdependende losdiseñosconstructivosyde laseleccióndelosmateriales–ysonutilizadosparaanchurasdebandausualesquevandesde40mmhasta2200mmyparaunrangodetemperaturasdesde80°Chasta400°Cydesde400°Chastaunmáximode1200°C.El sensor capacitivopara el rangode temperaturadehasta80°Cesadecuadoparasuusoenzonasdedifícilacceso,yaque su diseñopermite un ahorro de espacio y gracias a sulibertaddemantenimiento,comoporejemploenunacumu-ladordebanda.Unaaplicaciónespecialmenteimportanteparalossensoresdealtastemperaturaseslaregulacióndelabandaenhornosdepasocontinuo incandescenteo líneasdegalvanizado,yaqueel pasode labandapor elhornoes el puntomás críticodeestas líneas.Hasta ahora sehabíanutilizado los sistemasdemediciónópticosparaelcontroldelabanda,querequierendeequiposcostososcomovideosocámarasdediodos,carcasasrefrigeradasparalascámaras,sistemasdeiluminación,venta-nasenhornoparaelcontroldelascámaras,yquedebidoalacontaminaciónenelhorno,sonpropensosafallar.Lossensorescapacitivosparaelcentradodebandapuedeninstalarseenhor-nosyaexistentesdondeelpasodelabandanoessatisfactorio.Elsensorseinstalaíntegramenteenelhorno,yaquelosdife-renteselementosdedichosensorsondeaceroyresistentesalcalorademásdeaisladoresdecerámicaespeciales.Lossensorescapacitivosparaelcentradodebandatienenunprincipiodefuncionamientolibredemantenimientoysonin-sensiblesalaluzambiental,suciedadycamposmagnéticos.Debidoaestaspropiedadesventajosaslesconviertenenunacontribuciónparalamejoradecalidadenlasbandasmetáli-casyahorroenloscostes,yaquesereducenalmínimolostiemposdeparada.Para una mayor información sobre este artículo contactarse con: Dipl. Ing. Ronald Urbaniak- Regional Sales Manager - FIFE-Tidland GmbH, Germany. Ph: +49 6195 7002 - 423, [email protected]. En México TTEM, S.A. de C.V. Contacto: Ing. Israel Rodríguez, (81) 8421-9984, [email protected]


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1-. Monitoreo del flujo de Lubrican-te, aviso en caso de bloqueo de línea (no más calentamientos de equipos o baleros pegados).

2-. Se programa la cantidad de lubri-cante en cada punto de manera independiente (ahorro en el uso de lubricante y mayor limpieza de línea).

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revista hierro y acero edición 55

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