Abril - Junio 2010 EDITORIAL • Posco-México, pieza clave para la globalización de nuestra empresa ACERÍA • Reformas en cucharas de acero LAMINACIÓN • Medición de capa y control de producción de aceros de alta tecnología CANACERO • Invertirá siderurgia 10 mil mdd en 5 años ENTORNO DEL ACERO • Comportamiento financiero de la industria del acero en México SEMBLANZA • Historia de Grupo Posco • Posco cuatro décadas de retos y éxitos PROCESOS Y USOS DEL ACERO • Comparación de la calidad de la predicción de la temperatura superficial de la barra de transferencia a la entrada del descascarador secundario usando sistemas lógicos-difusos tipo-2
Vol. XI No. 42
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RESPONSIBILITIES.
POSCO México “creando una historia exitosa, más allá de aquí más allá de ahora”. 3 HIERROy ACERO/AIST MÉXICO
directorio Vol. XI No. 42 Abril - Junio
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índice
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EDITORIAL • Posco-México, pieza clave para la globalización de nuestra empresa
6 ACERÍA
• Reformas en cucharas de acero LAMINACIÓN
14 • Medición de capa y control de producción de aceros de alta tecnología CANACERO
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ENTORNO DEL ACERO • Comportamiento financiero de la industria del acero en México
SEMBLANZA
26 • Historia de Grupo Posco • Posco cuatro décadas de retos y éxitos
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PROCESOS Y USOS DEL ACERO • Comparación de la calidad de la predicción de la temperatura superficial de la barra de transferencia a la entrada del descascarador secundario usando sistemas lógicos-difusos tipo-2
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CONSEJO DE ADMINISTRACIÓN Valente Delgado González, AHMSA Presidente Porfirio González Mier, GRUAS PMP Vicepresidente Ignacio Álvarez Elcoro, FIME, UANL Secretario Héctor Morales González, ACEROTECA Tesorero Félix Cárdenas Villarreal, Consejo Consultivo Rafael González de la Peña, Consejo Consultivo CONSEJO EDITORIAL Ramiro A. García Fuentes, GRUPO CAPSA Miguel A. Muñoz Ramírez, UNIVERSIDAD TECMILENIO Ignacio Álvarez Elcoro, FIME UANL Gerardo Maximiliano Méndez, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE N.L. Myrna Molina Reyna, AIST MÉXICO INTEGRANTES DE COMITÉS Industrial Acerías: Antonio Uribe, MELTER, Marco Herrera, TERNIUM Florentino Luna, TYPSSA Fernando Zapata, METALOIDES. Demetrio Velasco, AMI GE, Luis Jorge Vélez, AHMSA, Rubén Lule, ARCELOR MITTAL, Ramiro García, GRUPO CAPSA, Javier Sandoval, AHMSA Industrial Laminación: Emiliano Montoya, GRUPO CAPSA, Luis Leduc, FIME, Homero Pérez, AHMSA, Enrique Lara, TERNIUM, Fernando Pruneda, AHMSA, Julio Muñoz SMS SIEMAG, Eliseo Gutiérrez, AHMSA, Rafael Colás, FIME UANL, Héctor Morales, ACEROTECA CONACYT, Programas Educativos y Becas: Rafael Colás FIME UANL, Alberto Pérez FIME UANL, Édgar García, FIME UANL. Museo del Acero: Alberto Pérez, UANL Comunicación Electrónica: Ovidio Molina, TERNIUM Relación AIST EU: Felipe Villarreal, MELTER, Relación CANACERO: Porfirio González, GRUAS PMP Octavio Rodríguez, AMI GE Promoción Membresía: Julio Muñoz SMS SIEMAG PUBLICAMOS TUS ARTÍCULOS Publica 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: info@aistmexico.org.mx rgarcia@capsagpo.com Revista Trimestral Abril-Junio del 2010. 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: Tampico No. 218, Col. Las Brisas, Monterrey, N.L. C.P. 64780. 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. Tampico No. 218, Col. Las Brisas , Monterrey, N.L. C.P. 64780. Tiraje: 1,500 ejemplares.
editorial
Pieza clave para la Globalización de nuestra empresa
México, siendo uno de los países más grandes en la producción de automóviles en el mundo, con una mano de obra calificada y con una excelente ubicación —cerca de EUA y Sudamérica—, se convierte en pieza clave para la globalización de POSCO, continuando así con la historia exitosa que inició hace más de 40 años en la República de Corea del Sur. POSCO México se establece en el puerto Industrial de Altamira, Tamaulipas, e inicia operaciones oficialmente en agosto del 2009 produciendo láminas de acero galvanizadas y galvaniladas (GI / GA) destinadas en su mayoría a la Industria Automotriz, esperando grandes resultados ya que se cuenta con tecnología global competitiva, además de tener las instalaciones más modernas en esta parte del mundo.
POSCO México contribuye al desarrollo económico de este país con la creación de empleos, desarrollo de tecnología y capacitando a trabajadores para ser más competitivos, sin olvidar la contribución que también hará a la comunidad participando en actividades de ayuda convirtiéndose en un aliado social.
Min Dong Kim Presidente POSCO-México, S.A. de C.V.
Siendo uno de los mejores proveedores en la producción de láminas de acero en el mundo estoy seguro que esta empresa llegará a ser líder en el desarrollo de la Industria Automotriz Mexicana, ya que abre una cadena de suministros, producción, procesos y ventas en México, país emergente en esta industria.
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acería
Reformas en cucharas de
acero
RESUMEN A partir del año 1994, con el avance de las inversiones de SIDERAR se inicia un proceso de aumento de producción en la Acería. Las cucharas de acero acompañaron este proceso productivo aumentando su capacidad de transporte desde las 180 Ton. de diseño hasta situarse en un promedio de 200 Ton. por colada. Este aumento productivo modificó los ciclos de trabajo (cantidad y frecuencia de coladas-día), y esto trajo aparejado un deterioro de su carpintería metálica, un aumento de consumo de refractarios a causa de la deformación de éstas y una serie de desgastes, producto de este nuevo escenario. Este trabajo intenta explicitar todas las acciones de mejoras que se implementaron para acompañar este nivel de producción, siendo las mismas: 1- Estudio de evaluación de vida residual del parque de cucharas en servicio. 2- Cálculo y repotenciación de los aros de rigidización de la zona de línea de escoria. 3- Mejora en los labios removibles, cambio de diseño a un modelo tipo herradura fija con zona de recambio. 4- Refuerzo en labio superior con aro inserto. 5- Instalación de cartelas de fijación que vinculan el
INTRODUCCIÓN: El escenario de producción de la Acería de Siderar 2,4 MTn /año, hace que el acero producido en los convertidores BOF, se transporte con un parque de 12 cucharas que recorren la metalurgia secundaria en un Horno Cuchara (LF) y en una estación de tratamiento secundario (TS) para luego alcanzar el proceso final de colado en la Colada Continua de Desbastes única máquina de SIDERAR. 6
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Jaime Usart (1) Walter Agnese (1) (1)
Roberto Muñoz Jorge Alonso(1)
(1)
Raúl Topolevsky (1) Roberto Ares (1)
SIDERAR S.A.I.C., P.O. Box 801, 2900, San Nicolás, Argentina.
refuerzo del labio superior con la rigidización de la línea de escoria. 6- Cartelas disipadoras de calor que permitieron reducir la temperatura en la línea de escoria de la cuchara. 7- Repotenciación de la estructura de la cuchara, para mejorar la contención y reducir la rotación de los muñones cuando la cuchara es sangrada y volcada. Con estas acciones se consiguieron los siguientes beneficios: a- Eliminar las variaciones en la posición de los brazos de elevación que en algunas ocasiones NO permitía el izaje de la grúa de carga. b- Aumentar la vida útil de los labios removibles. c- Aumentar la vida útil de las cucharas y de su revestimiento refractario. d- Mejorar la seguridad en el manipuleo de este elemento. e- Reducción de costos de mantenimiento por reducción de consumos de bujes, muñones y labios removibles. Las reformas en las cucharas de SIDERAR se están implementando a un ritmo de dos cucharas por ejercicio, actualmente se está modificando la quinta cuchara, esto permitió obtener una sustancial mejora en los costos y en la disponibilidad de este elemento.
El transporte de aproximadamente 7900 toneladas de acero día se realiza con 8 cucharas en servicio y 4 de reserva, estas cucharas tienen una capacidad de 200 Tn, son del tipo de estructura metálica oblonga, su construcción está hecha con material ST 41, y sus dimensiones son 4400 mm de alto y 3800 mm. de diámetro máximo. Las cucharas cuentan con pisos inclinados realizados con refractarios de tipo monolítico, el sistema de izaje
acería es por brazos acoplados a muñones, poseen un sistema de agitado con 2 (dos) tapones porosos, a los cuales se les puede soplar argón por tres vías diferentes, el sistema de detección de escoria es del tipo EMLI y su válvula de control es lineal modelo LS90 de la marca Interstop. Dado que la capacidad original de las cucharas de acero era de 180 Tn y el incremento de producción de la planta del año 1994 demandaba mayor capacidad, se realizaron una serie de acciones para garantizar el almacenamiento y transporte de mayor tonelaje de acero por cuchara, la extensión de la vida útil de todos los componentes que la conforman, y la operatividad de los mismos. En este trabajo detallaremos las acciones implementadas. 1- ESTUDIO DE LA FATIGA ACUMULADA A los fines de realizar una evaluación de la aptitud de servicio y estimación de la vida residual de cada cuchara de acero, se contrató una empresa especializada, para que llevara adelante un estudio que permitiera por una parte definir las causas de las deformaciones observadas en las cucharas, en los muñones y en la carcasa sobre la línea de escoria, determinar el grado de daño acumulado en servicio por el material de las cucharas y estimar la velocidad de acumulación del daño en los puntos críticos de estos componentes.
Para la realización del estudio se utilizó el procedimiento denominado Análisis Crítico de Ingeniería, que se basa en el análisis mecánico de los defectos, considerando la microestructura del material, las condiciones de servicio, la geometría del defecto y el componente, y las condiciones y probabilidades de fallas. Estos estudios tuvieron como objetivos: 1234-
Identificar el estado tensional de origen térmico y mecánico. Establecer la posible evolución de defectos ya creados. Determinar la probabilidad de fallas prematuras. Establecer las posibles soluciones y procedimientos de reparación.
Para ello se realizaron las siguientes actividades: recolección de datos técnicos, revisión de antecedentes, historial de fallas y eventos, obtención de réplicas metalográficas sobre 22 cucharas de acero, evaluación de dureza del material en distintas zonas de las cucharas y para aquellas cucharas que habían tenido filtraciones de acero en el piso se tomaron muestras del fondo para realizar análisis químico por espectroscopia de chispa. Para poder determinar cómo se comporta el material de la estructura de las cucharas, que está sometido al efecto de altas temperaturas y tensiones cíclicas originadas en los gradientes térmicos y cargas mecánicas, se realizó un modelado computacional de las temperaturas y los esfuerzos en el cuerpo de la cuchara, durante las distintas
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acería fases de la operación de la misma. Para definir las condiciones de borde o límites del estudio, se utilizaron datos de seguimientos con termografías durante los procesos de colado, agitado y vuelco. La geometría de la cuchara se modeló en el preprocesador gráfico del programa de cálculo, se realizó la discretización de la región necesaria para la realización del análisis de tensiones mediante el método de elementos finitos. Se realizó un modelado más detallado de las regiones más críticas, especialmente alrededor de los muñones.
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A continuación se ilustra un diagrama de estados de tensiones y deformaciones de la cuchara y sus muñones laterales, en posición vertical, llena a su máxima capacidad de carga de acero líquido 200 ton. Diagramas de tensiones Figura N° 1 Diagrama de deformaciones Figura N° 2 Plantas de Tratamiento de Agua (con la tecnología de Ravagnan, SpA, líder europeo en este campo).
Sirviendo a la Industria Química y Petroquímica con Intercambiadores de Calor, Tanques a Presión, Columnas, Torres y Tapas Formadas en frío.
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Figura 1: Tensión equivalente en la cara exterior de la cuchara con carga máxima y anillos de refuerzo con sus dimensiones originales.
Para la Industria en General: Recuperadores de calor, economizadores y enfriadores de aire. Figura 2: Vista superior ilustrando la geometría deformada de la cuchara con carga máxima y anillos de refuerzo con sus dimensiones originales
Nuestra Política de Calidad
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acería 2- CONCLUSIONES
3- RECOMENDACIONES
1-
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5-
Actualmente la temperatura exterior en la carcasa de las cucharas varía entre 250°C y 450°C, lo que supera en algunos casos el valor límite de trabajo del material ST 41, que es de 350 °C . Las deformaciones en los muñones (corrimientos de hasta 40 mm hacia adentro) principal dificultad originada en los efectos de cargas a altas temperaturas, están relacionadas con la geometría no asimétrica de las cucharas (sección ovalada). Las filtraciones y grietas en el refractario en la parte plana en la región de los muñones están relacionadas con los cambios de curvaturas de la pared de las cucharas. El daño acumulado en el servicio por el material de todas las cucharas es muy pequeño, por lo que el aumento de la temperatura de las paredes originada en el reemplazo del material refractario aún no ha sido suficiente para generar una velocidad de acumulación de daño detectable en los puntos críticos de estos componentes. No se predicen tendencias a la fisuración en ZAC, por lo que se podrá continuar con los procedimientos de reparación habituales.
2-
La solución más viable es reducir las deformaciones y desplazamientos radiales de la pared de las cucharas en la zona de los muñones, duplicando aproximadamente la rigidez de los anillos de refuerzo. Se recomienda realizar extracción de réplicas metalográficas en las zonas críticas (mayores tensiones y temperaturas) en un plazo de cinco años.
4- REFUERZOS ESTRUCTURALES EN LA LÍNEA DE ESCORIA DE LAS CUCHARAS Para alcanzar una capacidad de 200 toneladas en las cucharas se realizaron modificaciones dimensionales en la misma que implicaron entre otras acciones la extensión de su parte superior colocando un anillo de 300 mm de alto, inserto en el labio superior. Esto automáticamente produjo un desplazamiento de la línea de escoria de la cuchara y por lo tanto la zona reforzada a tal fin en los diseños originales quedó desplazada y los refuerzos perdieron efectividad. Esto originó que el efecto balde que produce la sobrecarga térmica en el recipiente cuando es izado se agravara, permitiendo deformaciones importantes en la carpintería metálica que a su vez comprometían la vida útil del reves-
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acería timiento interior de material refractario. Figura N° 3 En definitiva, el hecho de que durante los izajes, la distancia entre muñones se aproxime y la distancia entre extremos de vuelco se aleje, permitió definir un parámetro de caracterización del grado de deformación de la cuchara.
Para esta implementación se realizó una reforma personalizada de cada cuchara, esto consistía en realizar un relevamiento topográfico en frío de la zona superior de la misma, evaluar las deformaciones y llevar la cuchara a condiciones de planos, calcular los aros de refuerzos, construir los mismos y montar de acuerdo con el relevamiento topográfico. En las figuras 5 y 6 se pueden observar detalles de las reformas estructurales de las cucharas de acero, en la zona de línea de escoria (figura 5), y en el labio removible (figura 6).
Refuerzo en labio superior
Figura N° 3
ÍNDICE DE OVALIZACIÓN. A los fines de cuantificar este planteo, la ilustración siguiente muestra un esquema de la cuchara donde se resaltan las zonas de refuerzo (líneas rojas) y los puntos de referencia para evaluar la deformación. Figura N° 4 En el modelo discreto se comparan las deformaciones de la zona de refuerzos entre una cuchara de capacidad ampliada a 200 Tn pero con refuerzos de diseño original y una cuchara con capacidad de 200 Tn con refuerzos modificados. En función de la sobrecarga por la nueva capacidad de trabajo de 200 Tn y por el aumento de frecuencia en sus ciclos operativos, el daño remanente observado en las cucharas fue una reducción de la distancia entre los puntos A-A’ y un aumento de la distancia entre los puntos B-B’. Modelo
Combinación de cargas
Desplaza- Desplaza- Índice miento miento ¨ de Ovalización B-B´ = U A – A¨ = V U-V
Diseño
Con temperatura 36,01 mm.
-14, 29 mm.
51,2 mm.
Modelo reforzado
Con temperatura 4,80 mm.
-5,56
10,36
Figura N° 4 Esta modelización permitió realizar los cálculos de las dimensiones y montaje de los nuevos refuerzos. Los resultados determinaron la necesidad de duplicar la rigidización para lo cual se procedió a colocar en el aro superior otro anillo de refuerzo inmediato al existente e insertar un tercer anillo de refuerzo y contención en la zona del labio superior. 10 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
Figura N° 5
Nuevo refuerzo Línea escoria
Refuerzo original
Figura N° 6 En las gráficas anteriores se puede observar que además de las reformas estructurales para evitar deformaciones, se decidió modificar la forma y cantidad de piezas que originalmente constituían el labio intercambiable de la cuchara, originalmente la cuchara llevaba un conjunto de 8 piezas, pasando luego de la reforma a un conjunto de 4 piezas. Estas piezas al ser montadas se transforman en dos conjuntos, debido a que se sueldan rígidamente las posiciones B,C,D quedando en forma de herradura y la pieza A de la zona de vuelco actúa como labio de sacrificio, siendo ésta la única parte intercambiable a lo largo de la campaña de la cuchara. Figura N° 6
acería Esta reforma contribuyó a mejorar la contención y rigidización de la parte superior de la cuchara. Con este tipo de labio se extendió la campaña de recambio a 1200 coladas en la zona de la herradura y a 180 coladas la zona de sacrificio, cuando el modelo original de ocho piezas requería de cambios parciales durante las reparaciones de las líneas de escoria de las cucharas, es decir cada 160 a 180 coladas. Con la reforma de los refuerzos se obtuvieron los siguientes diagramas de tensiones y deformaciones.
Figura 8: Vista superior ilustrando la geometría deformada de la cuchara con carga máxima y anillos de refuerzo de espesor duplicado.
5- TENSIONES Y DEFORMACIONES EN POSICIÓN DE VUELCO
Figura 7 : Tensión equivalente en la cara exterior de la cuchara con carga máxima y anillos de refuerzo de espesor duplicado.
Nuestra experiencia mundial en el corazón de su proceso de aceración
Análisis complementarios, permitieron verificar que los máximos esfuerzos que soporta la cuchara se producen durante el vuelco de la misma, permitiendo esto la peligrosa rotación de los muñones en sentido perpendicular. Este defecto en las cucharas NO reformadas generaba serios inconvenientes y hasta incidentes de seguridad, dado que una vez que la cuchara se llenaba con acero a altas temperaturas, se deformaba la zona de los muñones por debilitación de esta zona, permitiendo la rotación de
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acería los mismos, lo que generaba un desplazamiento de los brazos de izaje, haciendo imposible la toma de la cuchara por los ganchos de la grúa, en algunas oportunidades se enganchaba de un solo brazo originando incidentes que afectaban a la seguridad de las personas y de los equipos. La Figura N° 9 muestra las tensiones y la Figura N° 10 muestra las deformaciones de la zona de los muñones en el momento de vaciado de la cuchara, para cucharas de diseño originales. En cambio la figura N° 11 muestra las deformaciones que se producen en una cuchara reformada con nuevos refuerzos.
bio superior. Luego con la utilización de las cucharas se comprobó que estas nervaduras tenían una prestación adicional como aletas disipadoras de calor, las cuales contribuyeron a disminuir la temperatura en dicha zona de la cuchara. En la figura se muestra en detalle el nuevo labio removible, la parte superior de la cuchara donde se aprecia el aro de refuerzo en la zona del labio de la cuchara, las nervaduras de fijación y el aro intercalado (doble rigidización) de la línea de escoria.
Refuerzo labio sup. Nervaduras Refuerzo línea escoria nuevo Refuerzo línea escoria original
Figura 12
Figura 9 : Tensión equivalente en la cara exterior de la cuchara durante el vaciado de escoria con anillos de refuerzo con sus dimensiones originales.
Figura 10: Geometría deformada durante el vaciado de escoria con anillos de refuerzo con sus dimensiones originales.
Figura 11: Geometría deformada durante el vaciado de escoria con anillos de refuerzo de espesor duplicado.
En la Figura 12 se observa el armado de una cuchara en los talleres de la acería durante el montaje de los aros de refuerzo y en particular el ensamble con las nervaduras de rigidización. Estas nervaduras en principio fueron pensadas para vincular el aro de refuerzo original o existente con el nuevo aro de refuerzo y el anillo agregado en el la12 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
6- EVALUACIÓN TERMOGRÁFICA A los efectos de tener un seguimiento de las temperaturas de trabajo de las cucharas, debido a los periódicos cambios de materiales refractarios y teniendo en cuenta que las temperaturas actuales superan los 350°C permitidos por el material ST 41, se decidió generar una actividad de mantenimiento predictivo con seguimientos termográficos de las cucharas, estudiando las temperaturas de las distintas zonas de la misma, teniendo en cuenta distintas vidas de refractario, y cada uno de los principales momentos del proceso, llenado en convertidores, calentamiento en Horno Cuchara, y vuelco para vaciado luego del colado en colada continua. Los defectos reportados por problemas de temperatura incluyen deformaciones de la cuchara en diferentes zonas, particularmente en la zona de los muñones, desgaste del labio de descarga, abarrilamiento sobre la línea de escoria, deformación y aparición de fisuras en el fondo de la cuchara. Un aspecto particular que posiblemente afecte los estados tensionales en las paredes de las cucharas está definido por las tensiones circunferenciales o de suncho del material refractario debido a su dilatación térmica. Por lo tanto se espera que el material de las cucharas esté sometido a daños por Creep o termofluencia. Éstos son los principales mecanismos de fallas de componentes metálicos sometidos a la acción simultánea de esfuerzos mecánicos y temperaturas. Este seguimiento permite obtener con detalle las temperaturas de la carcasa, evaluar los esfuerzos generados en la misma por los ciclos térmicos, y realizar un seguimiento durante la campaña para ver cómo evoluciona con el desgaste del revestimiento de refractario. En estas visiones termográficas se pueden apreciar la
acería reducción de temperatura en la zona de línea de escoria, fundamentalmente en el área de las nervaduras disipadoras, y ver el aumento de temperatura de la carcasa metálica debajo del aro de refuerzo superior. Estas muestras termográficas comparan la situación entre dos cucharas en igual momento de extensión de campaña, una de ellas sin modificaciones en los refuerzos, la otra con todas las mejoras implementadas; se puede observar la diferencia de temperatura exterior de la cuchara fundamentalmente en la línea de escoria.
También se observa el efecto cajón que realiza el brazo de la cuchara en la zona de sujeción de muñones, impidiendo la normal ventilación de la zona y su extracción de calor, siendo este punto mucho más crítico que otras áreas de las cucharas. Este ciclo de reformas de las cucharas de acero SIDERAR, iniciado en agosto del año 2000 con la cuchara N° 17, nos permitió ir optimizando los modelos matemáticos y los cálculos de diseños, en esta dirección las cucharas N° 20 y N° 21, fueron mejoradas aumentando la cantidad de nervaduras; esto se decidió al comprobar un beneficio adicional de disipación que no se había tenido en cuenta en análisis previos.
Durante el ejercicio 2002-2003 se modificaron las cucharas N° 2 y N° 11, y en el ejercicio económico actual hemos previsto continuar las modificaciones en dos cucharas más, actualmente estamos en proceso de modificación de la cuchara N° 15. 7- RESULTADOS ALCANZADOS 1- Definición del índice de ovalización, indicador que nos permite monitorear y calificar el estado de deformación de cada cuchara. 2- El uso de doble rigidización en los refuerzos anulares, permitió reducir la ovalización de las cucharas un 40%. 3- La inserción del aro anular de refuerzo en el labio superior y su vinculación a través de nervadura con los aros de refuerzos de la línea de escoria permitió reducir la ovalizacion un 80%. 4- La inserción de los aros de rigidización mejoró las deformaciones estructurales de las cucharas, a costa de desmejorar la disipación térmica en la zona de los muñones. 5- Que las nervaduras colocadas entre los anillos de refuerzos anulares permiten rigidizar y además disipar mayor cantidad de calor en la línea de escoria. 6- Los resultados de los modelos computacionales fueron verificados y concuerdan con los valores determinados experimentalmente. 7- La reforma en las placas de los labios de la cuchara, trajo dos grandes beneficios, uno la rigidizacion de la boca de la cuchara y el segundo la disminución de consumos de estas placas. A continuación se muestra una cuchara reformada operando en la zona del horno cuchara.
Referencias: 1- Análisis estructural cucharas acerías de SIDERAR, Sánchez Sarmiento, KB Ing, José Otegui GIE, Topolesky Raúl, Usart Jaime, Agnese Walter, Muñoz Roberto. 11 ENERO 2001 2- Evaluación actitud de servicio y estimación de vida residual de cucharas. José Luis Otegui GIE. 25 JUNIO 2000 3- Estudio En-Sheng Chen, “Termomecanical evaluation of SIDERAR ladle” Final Report 17 DICIEMBRE 1998 13 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
laminación
Medición de Capa y Control de Producción de aceros de Alta Tecnología Rainer Fackert, IMS Messsysteme GmbH
Uno de los pre-requisitos esenciales para cumplir con el requerimiento de alta calidad para producciones de alta velocidad como lo son los procesos continuos en la industria del acero es usar nuevos métodos de medición y controladores para la producción de laminación en caliente y fríos.
2 Tecnología de Medición de Capa IMS. Varios sistemas son usados para medir la capa (Fig. 1.). Cada uno es usado dependiendo del tipo de material de la capa y el espesor del recubrimiento o en base al peso del recubrimiento. • Sistema infrarrojo es usado para medir aceites y ceras. • Sistema ultravioleta visible son usados para medir humedad y película seca delgada de recubrimiento. • Sistema de rayos X, son usados para medir capas metálicas. • Sistema de medición con isótopo radiactivo, son usados para medir capa humedad, capa seca de pintura y capa metálica.
La generación de resultados de medición se vuelven más confiables debido al aumento de la información recabada al incrementar la velocidad en las mediciones. Esto asegura un alto nivel de estabilidad de las lecturas y garantiza una inspección y control continuo. Este artículo se enfoca en mediciones de capa y sus controladores.
Fig. 1. Proceso de medición para diferentes recubrimientos y capas de aceites. 1 Introducción. El acabado de superficie es ahora un tema de gran importancia en muchos campos de aplicación tecnológica, incluyendo, la industria automotriz, aplicaciones para los hogares, construcción e industrias de embalaje. Procesos continuos de generación de capas como, por ejemplo, el galvanizado por inmersión, la creación de hoja de metal (foil) y la generación de capa de pintura sobre el acero y lámina de aluminio pueden producir superficies que mejoran significativamente las características de aplicación y la resistencia a la corrosión en láminas. La responsabilidad de la industria manufacturera ha crecido inmensamente con la creciente demanda en cuanto a la calidad de la capa. El aumento en cuanto a la calidad y el achorro de materia prima demanda una máxima precisión y una fiabilidad de operación del equipo de medición. 14 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
3.- Galvanizado por Inmersión. Fig. 2. Muestra la configuración de la línea de galvanizado con su sistema de medición correspondiente.
Fig. 2 Configura de línea de galvanizado por inmersión. Medición de Capa El espesor de capa de zinc es medido directamente sobre el baño de zinc (medición de punto caliente) y en la sección de tratamiento posterior (medición de punto frío).
laminación Medición de Punto Caliente. La medición ocurre a espaldas del baño de zinc a temperaturas cerca de los 400°C. Un cabezal de medición de dispersión es empotrado entre el fondo y en la parte superior de la lámina en movimiento, la estructura de medición es enfriada por agua. De este modo el espesor de capa de cada lado de la lámina es medido en el centro del mismo. Dos cámaras de ionización son alojadas en cada cabezal de medición de dispersión. Con esto los errores de medición pueden ser rastreados para cambiar la posición de la lámina y compensar la variación correlacionando las dos señales de los recolectores de datos. Medición de Punto Frío. La configuración y estructura de los cabezales de medición corresponde a la medición del punto caliente. La medición es efectuada en el fondo y las partes superiores de la lámina con una estructura de medición de oscilación o con dos travesaños. Esta configuración permite que el perfil de capa sea medido sobre el ancho de la lámina. Cuatro cámaras de ionización de medición de espectro miden el material galvanizado. Mediante la correlación de las señales de medición individual, la cantidad de zinc contenida en el hierro puede ser determinada.
3.1 Mediciones Principales y Factores Físicos de Influencia. Efecto de la dispersión de onda Durante la radiación sobre el material con iones, una radiación secundaria se dispersa en dirección de la fuente de radiación. Partículas de radiación Beta de radiación de Rayo X fluorescente es usado para grabar el espesor del recubrimiento con la aplicación de técnicas de medición. (Fig. 3 ).
Fig. 3: Efecto de dispersión
Radiación Beta. Si rayos Beta golpean la pieza de trabajo, una cierta cantidad puede ser dispersada. La cantidad de partículas betas que son dispersadas esencialmente dependen del número atómico del material.
15 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
laminación Radiación Fluorescente de Rayos X. La radiación fluorescente de rayos X ocurre como radiación secundaria cuando el haz de rayos X de alta intensidad golpea la pieza de trabajo. Las longitudes de onda y energía de la emisión secundaria serán características de qué tanto fue recubierta la pieza de trabajo. Mediciones Principales. Uno o más cabezales de medición son requeridos para la medición radiométrica de espesor de capa. Los cabezales son hechos de una fuente de radiación iónica (Tubo Rayos X o isótopo) y un detector (cámara de ionización). Si la base y el número atómico de la capa son diferentes a la intensidad de la dispersión, fluctúa entre dos valores límite: el comportamiento de la dispersión del material base y del material que cubre. Fig. 6: Diseño Mecánico de Travesaño. 1.- Proceso de Emisión. (Fig. 4) El cabezal de medición dispone de una base de datos de referencia a las bandas de energía de capas relevantes de materiales. Capas delgadas crean baja intensidad y capas gruesas crean altas intensidades. 2.- Proceso de Absorción. (Fig. 5) El proceso de Absorción usa la energía de bandas que es característica del material base. Capas delgadas crean altas intensidades y capas gruesas crea bajas intensidades.
Fig. 4 Procesos de Emisión
Fig. 5 Procesos de Absorción
3.2 Diseño mecánico para el sistema de medición de capa. IMS utiliza tres variantes de sistemas de medición para capas metálicas. 3.2.1 Sistema de Medición Frío 1. Travesaños, para mediciones en S-Roller (Fig. 6) Ventajas: constantes mediciones de la posición del objeto) 2. O-Estructura (Fig. 7) Ventajas: simple aprovechamiento de espacio de instalación a través de construcciones compactas. 3. C-Estructura (Fig. 8) Ventajas: Buena accesibilidad para mantenimiento de los componentes. 16 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
Fig. 7: Diseño Mecánico de O-Estructura.
Fig. 8: Diseño Mecánico de C-Estructura
3.2.2 Sistema de medición en frío. 1. C-Estructura (Fig. 9) Ventaja: Punto de Medición cerca de la cuchilla de aire. 3.3 Control de Zinc Las más importantes exigencias en el proceso de galvanizado por inmersión en caliente son; 1-. La uniformidad en capa, (mejora el espesor del producto terminado) 2-. Reducción de la tolerancia de espesor de capa (reduciendo el consumo de zinc) 3-. Una excelente calidad en la superficie. Los medidores de capa han ido mejorando en general pero la rápida y exacta adaptación de modelos probó ser el cuello de botella en los sistemas de control. Los nuevos sistemas de control desarrollados por IMS vence el problema de estos modelos con controles de última tecnología y mejora los resultados de operación. 4 Tecnología de pintado Comenzando con una lamina rolada en frío, la línea de recubrimiento de lámina da un producto con una cubierta semiterminada en sólo unos cuantos minutos.
laminación Básicamente toda lámina de acero o de aluminio con terminación metálica puede ser usada como material base. Materiales orgánicos para recubrimientos son del tipo de pinturas termoplásticos y termofijos, en esta forma de dispersa o distribuye tan bien como una película termoplástica. El término “Recubrimiento de Rollos” (coil coating) describe la aplicación de recubrimientos orgánicos protectores sobre láminas de metal (rollos pintados) y en líneas de tratamiento. En este proceso la lámina es limpiada y recubierta con una capa intermedia de un material nometálico. El recubrimiento (primer) es aplicado en forma de líquido o sólido en una o más películas y por último es horneado. Esto puede ser seguido de otros tratamientos como el pintado. 4.1 Línea de recubrimiento de lámina. Los indicadores de espesor están nuevamente instalados de la entrada del material y enfrente y por abajo del final de la lámina. Un indicador base es usado para determinar la dispersión de partículas características del material. En la sección de pre-tratamiento nuestro inspector óptico de medición de recubierto IMSpect es usado para medir el recubrimiento sobre el material base o “primer”. Este “primer” es usado para aportar adhesión a la capa de pintura hacia el material base. Detrás del indicador IMSpect llega la primera capa de pintura, donde la primera capa es medida primero en húmedo y después de pasar por el horno de secado, se mide en seco. En la segunda capa de pintura (que es la capa final) es nuevamente medida en húmedo y en seco. En la sección de salida el color puede ser medido y determinado, nuevamente con un sistema IMSpect. Un medidor para laboratorio se entrega también con el sistema de medición completo, así que la certeza en la absorción y los factores de corrección pueden ser determinados. 4.2 Recubrimiento de lámina. La Fig. 10 muestra una perspectiva de la medición de pintura usando un isótopo y espectroscopio UV. En términos generales el espectroscopio de UV es utilizado para capas extremadamente delgadas, mientras que técnicas de medición con el isótopo son ideales para capas medianas y gruesas. Cabezal de medición UV-VIS Fig. 11. Isotop IMSpect Kr 85 UV-Spectroscopy Water soluble lacquer and containing solvent
Coating material
Water soluble lacquer and containing solvent
Layer thickness
Lacquer till 60 µm Pre-treatment till 30 mg/m2 Primer tll 10µm
Size of measuring area
90 mm
10 mm
Distance measuring head 20 mm to material
100 mm
Measuring time constante
1s
200 ms
Fig. 10 Medición de capa en lámina 17 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
laminación Fig. 11 Cabezal de Medición UV espectrómetro IMSpect
4.3 Control de Resultados. Fig. 12 Muestra la desviación de la capa de pintura proveniente del valor objetivo con y sin control. La línea roja muestra la desviación con
Fig.12 Control de resultados
control y la línea azul la desviación sin control. Juntas con la instalación de un nuevo sistema de espesor de capa y sus controladores, el cliente puede salvar un total de 10% del costo de pintura por año. Esto significa un retorno de inversión de cerca de 12 meses al cliente. Conclusión. El sistema de medición de alta tecnología es una solución para el campo tecnológico de recubrimientos. Estos equipos han sido desarrollados específicamente para líneas de recubrimientos con la finalidad de obtener una alta fiabilidad de operación y la eliminación de errores. La alta exactitud de las mediciones y la reducción de tiempos de respuesta han sido logrados mediante el uso de la más moderna tecnología de Rayos-X, detectores rápidos, aunado al desarrollo de nueva tecnología de proceso de cómputo. Sistemas como éstos son absolutamente esenciales para producir con alta calidad en líneas de recubiertos. Una inversión continua en la investigación y desarrollo ha contribuido a un constante mejoramiento en las capacidades de realización del producto que se describió. El complemento de calidad y rentabilidad para dar solución a los requerimientos individuales del cliente es la meta de IMS.
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MUNDO DE
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Siendo un proveedor líder de cilindros de hierro y acero por fundición centrifugada y estática y cilindros forjados de alta calidad, damos servicio a más de 200 clientes en 40 países. Innovar es una prioridad para BRC y nuestros clientes se benefician del embalaje reciclable de acero, del rastreo en línea de la producción y de nuestro nuevo sistema de iroll. Con un equipo de expertos Europeos y oficinas regionales estratégicamente localizadas alrededor del mundo, aseguramos el mejor soporte técnico de nuestra industria.
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BDBCBEP Los acabados actuales de alta calidad y rendimiento exigen una mayor precisión en la capa de recubrimiento. IMS responde al cambio, los medidores de espesor de recubiertos. IMS incrementan la exactitud de las lecturas y mantienen un espesor uniforme. Al ofrecer velocidades de medición de tan solo 10 milisegundos, los medidores IMS incrementan el control del espesor y disminuyen la cantidad de residuos con la modulación sincronizada de la cuchilla de aire de nuestro sistema de control de ciclo cerrado. Los medidores sin contacto IMS incrementan al máximo la uniformidad y la economía, al ofrecer –
• Niveles de recubrimiento óptimos • Tiempo más corto para cambios de tipo de recubrimiento • Tecnologías de medición mediante rayos X, dispositivos infrarrojos y ópticos (IMSpect) • Adquisición continua de datos sin contacto Los medidores de servicio pesado IMS han sido fabricados para entornos de laminación severos y ofrecen mediciones exactas y repetidas de – Capas metálicas Capas orgánicas
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Los medidores IMS han sido utilizados durante muchos años en la industria automotriz, de aparatos eléctricos, en la construcción y el empaquetado en Europa. Los medidores ópticos y de rayos X IMS son hoy los primeros disponibles en Norteamérica listos para cumplir con los estrictos requisitos y altas tolerancias que requieren nuestros clientes en los Estados Unidos y México.
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aist La AIST Capítulo México y la CANACERO se complacen en invitarle a participar al Cuarto Congreso y Exposición de la Industria del Acero.
Usted puede participar como conferencista, enviándonos un correo electrónico antes del 15 de mayo, 2010, a: paper@aistmexico.org.mx, incluyendo sus datos y el resumen de alguna ponencia que desea compartir sobre los siguientes temas: Proceso Básico: • Minas y peletizado • Fabricación de hierro - Horno Alto - Reducción Directa Aceración • Convertidor al oxígeno (BOF) • Horno de arco eléctrico (EAF) • Metalurgia secundaria • Colada continua - Tocho y palanquilla - Planchón Laminación: Laminación en caliente • - Productos largos - Productos planos •
Laminación en frío y acabado - Molino frío - Recocido - Temple - Tenso nivelado
Transformado y Aplicaciones del Acero • Recubrimientos - Galvanizado - Pintado - Estañado
O enviarlo directamente por medio de la página de internet de la AIST www.aistmexico.org.mx en la sección del CONAC y dando clic en “regístrese”, “Registre su Abstract”. Antes del 18 de Junio, del presente año será notificado por la AIST México, si su ponencia
20 HIERRO y ACERO/AIST MÉXICO
g
CONVOCATORIA DE PONENCIAS
• Formado - Troquelado y estampado - Soldadura Aceros Especiales Seguridad • Normas • Programas de entrenamiento • Equipo de protección personal Mantenimiento • Automatización • Energéticos • Protección al Medio Ambiente • Grúas • Manejo de Producto • Regulación de transporte de rollos en plataforma Organización • Grupos de Trabajo • Seis Sigma • Mejora Continua • Recursos Humanos • Capacitación
fue aceptada para participar dentro del programa de conferencias. El texto final de los trabajos técnicos debe ser entregado antes del 31 de agosto de 2010, para la edición de las memorias del congreso.
Invertirá siderurgia
10 mil mdd en 5 años •
1 mdp invertido en el sector genera 2 mdp en el resto de la economía y 3 mil empleos: GEA
•
“Sin nuestro acero, México no sería competitivo en construcción, automotriz, manufactura”: Raúl Gutiérrez
•
Busca la siderurgia no sólo exportar más, sino sustituir importaciones.
•
Debe evitarse la indiscriminada apertura comercial y la entrada de acero de países que no cumplen reglas México, D.F.- “Por cada millón de pesos invertido en el sector siderúrgico se generan dos millones de pesos en el resto de la economía y casi 3 mil empleos de manera directa e indirecta, con una derrama salarial importante”, afirmó Raúl M. Gutiérrez Muguerza, al anunciar la inversión de 10 mil mdd que ejercerán las empresas del ramo en los próximos 5 años. El empresario, electo presidente de la Cámara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero (CANACERO), durante la LXII Asamblea General Ordinaria del organismo, explicó lo anterior con base en datos del INEGI, analizados en un estudio de competitividad que el Grupo de Economistas y Asociados (GEA) realizó para la industria del acero, en la que reconoce a ésta como eslabón clave para el resto de la cadena productiva. “Sin nuestro acero, difícilmente vamos a poder ser competitivos en muchas de nuestras industrias, como la automotriz, electrodomésticos, construcción y manufactura pesada”, dijo Raúl M. Gutiérrez Muguerza, quien agregó que como industria estratégica del país, la siderurgia no sólo busca exportar más, sino también sustituir importaciones. “Creemos que es justo en la recuperación de México donde están las oportunidades de crecimiento, como industria y como país”. En el 2009, detalló, en México se produjeron
14 millones de toneladas de acero, lo que significó una contracción del 18.9% respecto a 2008. Asimismo, se exportaron 3.9 millones de toneladas y se importaron 5.5 millones de toneladas. Sin duda, añadió, la crisis del año 2009 tuvo un gran impacto en la industria siderúrgica global y en nuestro país. El año pasado la producción de acero mundial fue de 1,120 millones de toneladas, lo que significó una reducción del 8% respecto al 2008. Pero si excluimos a China de la ecuación, la reducción fue de 21.1 %, puntualizó el dirigente empresarial. Ahora, agregó, si consideramos únicamente la región de Norteamérica, la producción de acero en el 2009 fue de 82.3 millones de toneladas, lo que implicó una reducción del 33.9%, “una de las mayores del mundo”. El quitar los resultados de China de la producción mundial evidencia cómo ése y algunos otros países definitivamente han impactado las condiciones de mercado del resto del mundo, incluyendo México. Explicó que en China hay más de 250 medidas repartidas en 93 programas de subsidios a la exportación, como control de precios en factores de producción, como luz y agua, exenciones fiscales a productores locales, así como préstamos y créditos en tasas preferentes y hasta transferencias de capital directas, lo que está causando un incremento de precios generalizado mundial debido a su demanda voraz de materias primas y de otros insumos. Asimismo, continuó, su política de sobrevaluación de la moneda y la de algunos otros países tiene como efecto final servir como un arancel a la importación y como un subsidio a la exportación. Mientras que la industria siderúrgica sólo compite impulsada por subsidios y bajos salarios que tiene, en México sí somos competitivos, porque tenemos una industria productiva, tanto en la organización como en las inversiones en tecnología. “Nuestro sector cuenta con empresas de clase global, con un perfil de empresas fuertes y robustas que luchan día a día por incursionar en un sano escenario de 21 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
canacero competencia, tanto doméstica como internacionalmente; que participan en un mercado abierto y libre de prácticas monopólicas o de concentración económica”. Al señalar que en los últimos 5 años esta industria ha invertido 9 mil millones de dólares y que existen planes para invertir 10 mil millones de dólares durante los siguientes 5 años, el presidente de la CANACERO hizo un llamado para desahogar las reformas estructurales, tanto energéticas, laborales y fiscales y, por supuesto, una mayor seguridad para todos en México. Asimismo, citó cuatro puntos básicos clave para la siderurgia, que debe contener una política industrial: ✔ Insumos energéticos con esquemas tarifarios de largo plazo, que se basen en el mercado nacional y que permitan a las empresas hacer una verdadera planeación. ✔ Reglas claras de competencia internacional. “No podemos mantener políticas indiscriminadas de apertura comercial, sólo para acceder al acero más barato del mundo, cuando éste no compite con las reglas de mercado. Concordamos en que necesitamos firmar acuerdos bilaterales con otras naciones siempre y cuando sea en beneficio de ambos países”. ✔ Una agenda de expansión de mercado conjunto, en lo que es relevante la coordinación con EUA y Canadá y en donde se definan los elementos estratégicos para aprovechar las oportunidades y la relevancia del sector para hacer más competitiva a la cadena productiva. ✔ Acuerdos entre industria y gobierno para firmar protocolos como los de Copenhague, es decir, los vinculados con el medio ambiente. No hay que olvidar que el sector siderúrgico en México está muy adelantado en las acciones para mitigar los efectos del cambio climático, ventaja que ha logrado al ser una industria que compite en el mercado global. Hoy en día, México está por debajo del promedio mundial de emisión del CO2 por tonelada de acero producido; 1.3 contra 1.7 a nivel global, esto de acuerdo con el calculador y reporte de sustentabilidad del 2007 del World Steel Association (WSA). 22 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
A la LXII Asamblea de la CANACERO asistió también Paolo Rocca, presidente de la World Steel Association, así como la subsecretaria de Industria y Comercio de la Secretaría de Economía, Lorenza Martínez Trigueros.
Raúl M. Gutiérrez, sustituyó en el cargo a PS Venkataramanan, director general de Largos para Norteamérica de ArcelorMittal, quien estuvo en la reunión ofrecida por el director general de la CANACERO, Octavio Rangel Frausto.
Asistieron también Alonso Ancira, Presidente Ejecutivo de Altos Hornos de México; Julio César Villarreal Guajardo, director general de Grupo Villacero; Guillermo Vogel, de Grupo Collado; William Chisholm, de ArcelorMittal México; Julián Eguren, de Ternium México; Sergio de la Maza, de TenarisTamsa, y Samuel Nanes, de GerdauSidertul.
canacero
23 HIERROy ACERO/AIST MÉXICO
entorno del acero
Comportamiento financiero de la
Industria del acero en México Lámina Rolada en Caliente en México (dólares por tonelada métrica)
1,200
600
La mejoría en el consumo ha sido producto de una reactivación económica en México, donde la actividad industrial se ha recuperado desde agosto
24 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
El precio del acero en México acumuló un aumento de 32% durante los primeros tres meses del 2010.
Ene-10
Oct-09
Jul-09
Abr-09
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Jul-08
Abr-08
Ene-08
Oct-07
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Oct-06
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Abr-06
0
Ene-06
Los precios de los productos de acero plano en México han crecido durante el primer trimestre del 2010, después de haber registrado declives durante los últimos tres meses del 2009. El precio de la lámina rolada en caliente ha acumulado un incremento de 32% durante el periodo diciembre 2009 − enero 2010, dando lugar a un alza promedio de 14% durante el primer trimestre del 2010, comparado con el primer trimestre del 2009. La recuperación en el precio del acero en México ha sido impulsada por una recuperación continua en las industrias intensivas en acero, lo cual ha hecho que la demanda de acero se recupere sostenidamente, aunque a un ritmo modesto. Así también, el incremento sustancial del precio de las materias primas, un balance entre la oferta y demanda, así como un entorno internacional favorable, con recuperación económica y precios internacionales del acero al alza, han sido variables que han sustentado las alzas registradas en el precio del acero en México.
Fuente: HARBOR intelligence
del 2009, acumulando un incremento de 4% hasta enero 2010, de acuerdo a las ultimas cifras por parte del INEGI. Aunque la recuperación ha sido modesta, la actividad industrial ha mostrado mejoría durante los últimos meses. En enero 2010 la actividad industrial creció 3.6% comparado con el mismo mes del 2009, lo cual fue su segundo incremento anual consecutivo, tendencia que no sucedía desde febrero del 2008. La mejoría en la actividad industrial ha incluido una recuperación en industrias intensivas en acero, como es el caso de la industria automotriz. La producción de autos en México ha crecido de forma continua, después de tocar fondo en enero del 2009, acumulando un crecimiento de 105% hasta febrero 2010. Así también, la cifra de producción alcanzada durante febrero 2010 se encuentra 14% por encima del promedio histórico de producción mensual, lo cual
entorno del acero
Producción de Acero en México (miles de toneladas) 1,800 1,600 1,400 1,200 La producción ha registrado
1,000
un aumento moderado, de 1% 800
de Dic09 -Ene10
Ene-10
Oct-09
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Oct-07
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Oct-06
Jul-06
600
Abr-06
Produccion Automotriz en México
en el precio de la chatarra, así como en los precios de otros insumos en la producción del acero, hizo que los molinos buscaran incrementos sustanciales en el precio del acero, lo cual lograron sustentados por fundamentos positivos en el mercado del acero en México.
Ene-06
es señal de recuperación en una de las industrias clave en el consumo del acero en México. Sin embargo, no todo es positivo en el entorno de la industria automotriz. Existe preocupación en el futuro cercano para las ventas, tanto domésticas como foráneas, lo cual determina el ritmo de producción automotriz en México. Un indicador adelantado de las ventas es el índice de confianza del consumidor, el cual no ha registrado una recuperación sustancial, ya que en febrero 2010 alcanzó un nivel de 53.8 puntos, nivel que se encuentra -49% debajo de niveles pre-crisis y muy por debajo del promedio histórico de 94.2 puntos. La misma situación prevalece en Estados Unidos, a donde se ha dirigido cerca del 70% de las exportaciones de autos durante los primeros dos meses del 2010. El índice de confianza del consumidor en Estados Unidos registró una caída sustancial durante febrero del 2010, a un nivel de 46 puntos, comparado con un nivel previo de 57 puntos. Esto pone cierta duda en las perspectivas de crecimiento del sector automotriz en México. (miles de unidades)
Fuente: HARBOR intelligence con datos de CANACERO.
250 200 150 100 50
La industria automotriz ha registrado un aumento
0
Ene-06 Mar-06 May-06 Jul-06 Sep-06 Nov-06 Ene-07 Mar-07 May-07 Jul-07 Sep-07 Nov-07 Ene-08 Mar-08 May-08 Jul -08 Sep-08 Nov-08 Ene-09 Mar-09 May-09 Jul -09 Sep-09 Nov-09 Ene-10
continuo, después de tocar fondo durante el 2009.
Fuente: HARBOR
intelligence con datos de AMIA.
Otra industria clave dentro del consumo del acero que ha registrado mejoría ha sido el sector de la construcción. La inversión en proyectos de construcción durante el primer trimestre del 2010 registró un aumento de 16% comparado con la inversión registrada durante el primer trimestre del 2009. El nivel de inversión en proyectos de construcción alcanzado durante marzo 2010 es 23% superior a la inversión registrada durante el mismo mes del 2009. Sin embargo, el ritmo de crecimiento se ha visto mermado por una disminución en el apoyo del sector público. En marzo del 2010 la inversión en proyectos de construcción por parte del sector público registró un decremento anual de 2%, y su participación dentro de la inversión de proyectos de construcción nacional disminuyó a 28%, cuando en el 2009 promedió cerca del 34% en participación. El alza en los precios del acero plano en México ha sido impulsada por un incremento sustancial en el precio de las materias primas. Los precios de la chatarra en los Estados Unidos (usados como referencia para los precios de chatarra en México) tuvieron un aumento de 65% durante el periodo noviembre 2009 - marzo 2010. Dicho incremento
Mientras tanto, los molinos en México han mantenido sus niveles de producción sin aumentos sustanciales, conscientes que la mejoría en la demanda ha sido modesta. La producción de acero crudo en México ha acumulado un aumento de sólo 1% de diciembre 2009 a febrero 2010. Esto ha conservado un balance entre la oferta y demanda de acero en México. También ha ayudado el comportamiento de los distribuidores y usuarios finales con respecto a sus inventarios, ya que no se han efectuado compras con fines especulativos, conservando sus inventarios en línea con la dinámica de la demanda real. Esto ha facilitado a los molinos transferir las últimas alzas en el precio del acero. Es necesario que las industrias intensivas en acero continúen recuperándose, ya que es necesaria un alza significativa en la demanda para que mayores alzas en el precio del acero sean sustentadas. Esperamos que los precios del acero en México continúen creciendo principalmente durante la primera mitad del 2010, sustentado también por mayores precios de las materias primas y un balance entre la oferta y la demanda. Este artículo fue elaborado por HARBOR Intelligence, empresa que publica el Reporte Mensual de Aceros Planos en México, como parte de su servicio de Steel Outlook para México. Steel Outlook es un servicio proporcionado por HARBOR Intelligence enfocado en optimizar la compra de acero. El servicio de Steel Outlook proporciona a los compradores de acero una perspectiva clara de lo que está aconteciendo en el mercado del acero, así como una perspectiva del precio del acero en México. Para más información favor de consultar nuestra página: www.steeloutlook.com o a nuestros teléfonos: (81) 8363-8360 y 61. 25 HIERROy ACERO/AIST MÉXICO
semblanza
Se fundรณ Pohang Iron and Steel Co. 1970 Junio 1970 Julio 1973
Mayo 1976
Diciembre 1978
26 HIERRO yACERO/AIST Mร XICO
Pohang Etapa 1 inicia operaciones Pohang Etapa 1-1 alcanza la capacidad de producciรณn de 1.03 millones de toneladas anuales Pohang Etapa 2 alcanza la capacidad de producciรณn de 2.6 millones de toneladas anuales Pohang Etapa 3 alcanza la capacidad de producciรณn de 5.5 millones de toneladas anuales
semblanza
DE GRUPO 1980 Febrero 1980
Mayo 1983
Marzo 1985 Abril 1986 Diciembre 1986 Mayo 1987
Junio 1988 Julio 1988
Pohang Etapa 4-1 alcanza la capacidad de producción de 8.5 millones de toneladas anuales Pohang Etapa 4-2 alcanza la capacidad de producción de 9.1 millones de toneladas anuales Gwangyang Etapa 1 inicia operaciones Se establece POSCO Industries Apertura de la Universidad de Pohang Ciencia y Tecnología Gwangyang Etapa 1-1 alcanza la capacidad de producción de 11.8 millones de toneladas anuales POSCO Industries es enlistada en la bolsa de valores de Corea Gwangyang Etapa 2 alcanza la capacidad de producción de 14.5 millones de toneladas anuales
1990 Diciembre 1990
Octubre 1992
Octubre 1994 Julio de 1995 Octubre 1995 2000 Octubre 2000 Marzo 2003 Julio 2003 Agosto 2004 Sept 2007 Agosto 2009
Gwangyang Etapa 3 alcanza la capacidad de producción de 17.5 millones de toneladas anuales Celebración del 25 aniversario con Gwangyang Etapa 4 alcanzando la capacidad de producción de 20.8 millones de toneladas anuales Gwangyang es enlistada en la bolsa de valores de Nueva York Apertura de POSCO Center en Seúl POSCO Industries es enlistada en la bolsa de valores de Londres Se completa la privatización Se cambia el nombre de Gwangyang a POSCO Apertura del Museo de POSCO FINEX Plant inicia operaciones Colocacion de la 1a piedra de POSCO Mexico Inauguracion oficial de Posco Mexico
27 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
semblanza
POSCO es un líder dentro de la Industria del acero a nivel Mundial, actualmente ocupa el cuarto lugar con una producción anual de 31.1 millones de toneladas métricas de acero crudo. Tiene presencia en 11 países, donde tiene instaladas 37 plantas manufactureras. POSCO es una empresa creada y establecida en Corea del Sur en abril de 1968 en la ciudad de Pohang, lugar importante para el establecimiento de las primeras plantas de producción de acero, las cuales fueron apoyadas por el gobierno y la comunidad, convirtiéndose en el orgullo nacional para todos sus ciudadanos. En México la empresa cuenta con 3 plantas, una dedicada a la fabricación de rollos de acero en Huejotzingo, Puebla; mientras en sus instalaciones en Villa de Reyes, San Luis Potosí, fabrica láminas de acero.
¡CUATRO CUATRODécadas
de Retos y Éxitos!
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MISIÓN, VISIÓN y VALORES Misión > Llegar a ser una empresa querida por sus clientes y Mexicanos. Contribuir con el bienestar de los desamparados. Visión > Crear una nueva historia exitosa, más allá de aquí,más allá de ahora. Valores > Honestidad y Sinceridad / Respeto a la humanidad / Creatividad.
canacero
La nueva historia que se empieza a escribir en este país es con sus nuevas instalaciones de POSCO México con una inversión muy importante para el Estado de Tamaulipas -de 250 millones de dólares- , se dedica a la elaboración de láminas de acero galvanizadas y galvaniladas para abastecer a la industria automotriz mexicana y del sureste de los Estados Unidos. Esta inversión ha generado hasta el momento 250 empleos directos y alrededor de 500 indirectos; además durante su construcción, que inició en 2007, laboraron más de 1,500 personas. POSCO México se instaló en el puerto Industrial de Altamira, Tamaulipas, en donde además de abastecer a la industria automotriz, se complementará con las industrias de electrodomésticos y electrónica. El 60 por ciento de la producción de la planta de Altamira servirá para abastecer el mercado mexicano, el resto será destinado a los mercados norteamericano, suramericano y europeo. La planta fue inaugurada en agosto del 2009 por el Presidente de la República, el Lic. Felipe Calderón Hinojosa, la cual es la primera de tres etapas que componen el proyecto de Altamira, por ello los planes de la empresa en producción del 2009 fue de 110,000 toneladas de lámina en 2010 aumentará hasta 300,000 y finalmente en 2011 alcanzará su capacidad total de 400,000 mil toneladas anuales de láminas.
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procesos y usos del acero
Comparación de la calidad de la predicción de la temperatura superficial de la barra de transferencia a la entrada del descascarador secundario usando sistemas lógicos-difusos tipo-2
Dr. Ing. Gerardo Maximiliano Méndez The Fuzzy Systems Col. Linda Vista. Guadalupe, N.L. Mex. ,gmm_paper@yahoo.com.mx,
RESUMEN Se comparan gráficamente el error de predicción de varios modelos inteligentes basados en lógica difusa tipo-2 TSK: con entradas de variables tipo singleton, no-singleton tipo-1 y non-singleton tipo-2 para predecir y controlar la temperatura superficial de la barra de transferencia a la entrada del descascarador secundario, en base a la medición, con grado de incertidumbre, de la temperatura superficial de la barra de transferencia realizada por los pirómetros localizados a la salida del castillo del reversible de un molino de laminación en caliente. Incertidumbre En general, en toda actividad humana y en nuestro mundo cotidiano, tratamos permanentemente con la incertidumbre. A nivel empírico, la incertidumbre es un inseparable compañero de toda medición: • errores inevitables de la medición 30 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
• •
la aleatoriedad los límites propios de resolución de los instrumentos de medición.
Al nivel cognitivo, la incertidumbre aparece debido a la vaguedad y ambigüedad inherentes al lenguaje natural. Las palabras significan cosas diferentes a personas diferentes A nivel social, la incertidumbre tiene usos estratégicos. Es creada y mantenida por las personas para diferentes propósitos: • • • •
privacidad secrecía propiedad negocios
procesos y usoslaminación del acero En general, la incertidumbre es el resultado de la poca eficiencia en la información, y ésta puede ser:
rado, definitivamente con la expectativa de maximizar las ganancias
• • • • • • •
La mayoría de los procesos industriales tanto en su operación como en su administración, presentan todo tipo de comportamientos inevitablemente con características:
incompleta fragmentada no cierta vaga contradictoria imprecisa aleatoria
Debido a la incertidumbre, los datos se pueden clasificar de la siguiente manera: • Difusos: vago, poco claro, nebuloso, confuso, indistinto •
Ambiguos: - Inespecífico: variado, general, diverso, equivocado, impreciso - Discordante: disonante, incongruente, discrepante, contrario
La incertidumbre afecta permanentemente y en todo momento la productividad lograda en los procesos industriales; y por otro lado una de las mayores preocupaciones de la industria de manufactura es la de minimizar los desperdicios, mermas e irracionalidad en las áreas de trabajo, y maximizar la consistencia y calidad en el producto gene-
• • • •
no lineales variables en el tiempo con ruidos no-estacionarios y con alta incertidumbre
Proceso de Laminación en Caliente El proceso de laminación de acero en caliente, presenta características no-lineales, variables en el tiempo, ruidos no-estacionarios y alta incertidumbre. Sus sistemas de control se basan en modelos matemáticos muy sofisticados, que logran producir la cinta de acero con cierto grado condicionado de calidad, ya que se deben procesar lotes continuos de producción con las mismas características. Estos modelos sufren ante todo tipo de variaciones controladas (planeadas) y variaciones no controladas en el proceso. Una de las variables críticas de este proceso es la temperatura superficial de la parte frontal de la barra de transferencia a la entrada del descascarador secundario (DS),
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procesos y usos del acero ya que es el fundamento para determinar las referencias de operación del molino acabador (MA). Esto se puede explicar fácilmente a través de la dependencia que existe entre las siguientes variables: las cargas encontradas durante la laminación son fuertemente dependientes de la resistencia a la deformación, la resistencia a la deformación es fuertemente dependiente de la micro estructura del material, y las dos últimas, son fuertemente dependientes de la temperatura de la cinta [1,2,3]. Lógica Difusa Sistemas Lógicos Difusos Tipo-1 Son aquellos sistemas cuyas variables de entrada se modelan como números absolutos discretos singleton Nombrados por sus siglas en inglés como T1 SFLS
Representación funcional para sistemas difusos singleton tipo-2
Sistemas Lógicos Difusos Tipo-2 No-Singleton Tipo-1 Son aquellos cuyas variables de entrada se modelan como gaussianas con media y desviación estándar en sistemas tipo-2 Las funciones tipo-2 modelan y reducen la incertidumbre de las mediciones y de los datos de entrenamiento que presentan ruido aditivo estacionario Nombrados por sus siglas en inglés como IT2 NSFLS-1
Representación funcional para sistemas difusos tipo-1 singleton.
Sistemas Lógicos Difusos Tipo-1 No-singleton Son aquellos sistemas cuyas variables de entrada se modelan como gaussianas con media y desviación estándar Nombrados por sus siglas en inglés como T1 NSFLS1
Representación funcional para sistemas difusos tipo2 no-singleton tipo-1 Sistemas Lógicos Difusos Tipo-2 No-Singleton Tipo-2 Representación funcional para sistemas difusos tipo-1 no-singleton Sistemas Lógicos Difusos Singleton Tipo-2 Son aquellos cuyas variables de entrada se modelan como valores singleton en sistemas difusos tipo-2 Nombrados por sus siglas en inglés como IT2 SFLS 32 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
Son aquellos cuyas variables de entrada se modelan con dos gaussianas con medias diferentes y desviación estándar iguales en sistemas tipo-2 Las funciones tipo-2 modelan y reducen la incertidumbre de las mediciones y de los datos de entrenamiento que presentan ruido aditivo estacionario y no-estacionario Nombrados por sus siglas en inglés como IT2 NSFLS-2
procesos y usos del acero la respuesta-salida a un conjunto de entradas, aun y cuando no hayan sido conocidas previamente por el sistema. Los sistemas de lógica difusa IT2 se diseñaron usando dos variables de entrada: 1. La temperatura superficial de la barra de transferencia medida con pirómetros localizados a la salida del molino reversible
Representación funcional para sistemas difusos tipo2 no-singleton tipo-2
Simulación y Modelado de Sistemas de Ingeniería Usando Lógica Difusa Tipo-2 Modelado y predicción de la temperatura de la parte frontal de la barra de transferencia a la entrada del descascarador secundario utilizando sistemas IT2 SFLS, IT2 NSFLS1 y IT2 NSFLS2, con el mecanismo de aprendizaje llamado propagación del error (BP). El mecanismo de aprendizaje del sistema lógico difuso, es el medio a través del cual el sistema captura el conocimiento del proceso a modelar y controlar. Los pares de datos entrada-salida obtenidos del comportamiento real del proceso a través de mediciones de las variables involucradas se suministran al sistema para su aprendizaje. Si las mediciones sólo contemplan el valor promedio, son entradas tipo singleton. Si las mediciones incluyen el valor promedio y la desviación estándar, entonces son entradas no-singleton tipo 1, y finalmente si los valores de las mediciones incluyen un intervalo de valores de medias y un intervalo de desviaciones estándar, entonces son entradas tipo no-singleton tipo-2. Una vez que el sistema difuso está entrenado o captura la mayor cantidad de conocimiento a través de su entrenamiento, éste puede ser utilizado fácilmente para predecir
Entrada 1 – Temperatura medida con los pirómetros 2. El tiempo estimado de traslación de la barra de transferencia desde la salida del MR hasta la entrada al descascarador secundario
Entrada 2 – Tiempo de traslación estimado
Carretera Mty-Laredo km 22.7 Ciénega de Flores N.L., C.P. 65550 Tels. (81) 8329-8412, (81) 8329-8407 Fax. (81) 8329-8413 jfespinosa@itw.com.mx cdojeda@signode.com.mx jagarcia@signode.com.mx
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procesos y usos del acero Cada espacio de entrada se dividió en 5 funciones de membresía, resultando 25 reglas con la forma:
l = 1, 2, 3.., 25
RMSE
Los resultados de la estimación se pueden apreciar en la siguiente gráfica a través de la raíz del error cuadrático promedio (RMSE), obtenidos durante el proceso de entrenamiento de los sistemas lógicos difusos tipo-2.
error. Los valores de sus dos variables de entrada tanto la temperatura como el tiempo de traslación se componen tanto del promedio como de la desviación estándar de las mediciones de los instrumentos sensores. El sistema difuso no-singleton tipo2, presenta grandes variaciones en las primeras tres etapas de entrenamiento, y posteriormente se estabiliza y minimiza el error de la predicción a niveles menores de dos grados centígrados de error. Los comportamientos de alto grado de error en la primeras corridas de entrenamiento de los sistemas no singleton, se explican por el hecho de que los valores de sus mediciones incluyen la desviación estándar, y errores no lineales; requiriendo por lo tanto tan sólo de dos corridas para que los sistemas no-singleton atrapen y reduzcan las incertidumbres naturales contenidas en las mediciones. La gráfica nos demuestra que es conveniente para minimizar el error de predicción de la temperatura y maximizar la estabilidad de la misma, el incluir al menos la desviación estándar de las mediciones de las variables utilizadas como entradas a los sistemas de modelado y control de los procesos industriales. Referencias
Ciclos de aprendizaje
(*) RMSE IT2 SFLS (+) RMSE IT2 NSFLS1 (o) RMSE IT2 NSFLS2 Se puede observar que los errores de predicción son grandes en las dos primeras corridas de entrenamiento. El sistema con entradas singleton presenta el mayor error durante todo el entrenamiento, ya que los valores de sus dos entradas sólo presentan valores discretos. El sistema con entradas no-singleton tipo1, presenta un comportamiento variable durante las primeras cinco etapas de entrenamiento, posteriormente logrando estabilizar su error de predicción a tan sólo dos grados de
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[1] Harding, R.A., Ph.D. Thesis, Temperature and Structural Changes During Hot Rolling, University of Sheffield, 1976. [2] GE Models, Users reference, Vol. 1, Roanoke VA, (1993) [3] Bissesur, Y., Martin, E.B., Morrison, A.J. and Kitson, P., Fault detection in hot steel rolling using neural network and multivariate statistics, IEE 2000. Proc.Control Theory Appl., Nov. 2000, Vol. 147, No. 6, pp. 633-640.
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