Steel Times International Spanish October 2018 by Quartz Business Media

FORO FUTURE STEEL 2018

INDUSTRIA 4.0

FABRICACIÓN DE ACERO ELÉCTRICO

COLADA CONTINUA

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NOTICIAS INTERNACIONALES DEL SECTOR DEL ACERO

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índice - OCTUBRE 2018

FORO FUTURE STEEL 2018

INDUSTRIA 4.0

FABRICATIÓN DE ACERO ELÉCTRICO

Imagen de portada cortesía de CMI Groupe

COLADA CONTINUA

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NOTICIAS INTERNACIONALES DEL SECTOR DEL ACERO

EDITORIAL

2 Foro future steel 2018 Industria 4.0... la historia continua

Editor Matthew Moggridge Tel: +44 (0) 1737 855151 matthewmoggridge@quartzltd.com Asesor de redacción Dr. Tim Smith PhD, CEng, MIM

7 Industria 4.0 Educando a los trabajadores del futuro

Editor de Producción Annie Baker

VENTAS Director Ventas Internacionales Paul Rossage paulrossage@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855116

10 Procesamiento de acero Procesos en paralelo

Gerente de Ventas del Grupo Ken Clark kenclark@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855117

Producción de Publicidad Martin Lawrence

Suscripciones Elizabeth Barford Tel +44 (0) 1737 855028 Fax +44 (0) 1737 855034 Email subscriptions@quartzltd.com

18 Control de processos Aumentando la temperatura del viento caliente del alto horno

Publicado por: Quartz Business Media Ltd, Quartz House, 20 Clarendon Road, Redhill, Surrey, RH1 1QX, England. Tel: +44 (0)1737 855000 Fax: +44 (0)1737 855034 www.steeltimesint.com Steel Times International (USPS no: 020-958) es publicado mensualmente, excepto en febrero, mayo, julio y diciembre, por Quartz Business Media LTd y distribuido en Estados Unidos por DSW, 75 Aberdeen Road, Emigsville, PA 17318-0437. Franqueo pagado en Emigsville, PA. POSTMASTER enviar los cambios de dirección a Steel Times International c/o PO Box 437, Emigsville, PA 17318-0437 Impreso en Inglaterra por : Pensord, Tram Road, Pontlanfraith, Blackwood, Gwent NP12 2YA, UK ©Quartz Business Media ltd 2018

12 Informe de la conferencia: AISTECH 2018 “Encontraremos un nuevo equilibrio...”

22 Fabricación de acero eléctrico Beneﬁcios del intercambio de coraza de horno de arco eléctrico en el consumo refractorio 26 Colada continua El gran cambio que los fabricantes de acero ignoran

29 Hierro directamente reducido Fabricación del hierro con una fuente de energía H2

ISSN0143-7798

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FORO FUTURE STEEL 2018

Matt Moggridge, editor y

Pinakin Chaubal,

director de programa, STI

ArcelorMittal

Industria 4.0…la historia continúa Los delegados estuvieron de enhorabuena en el foro Future Steel 2018 en Varsovia, donde los principales expertos en Industria 4.0 y fabricación de acero se reunieron para analizar las últimas tendencias en este dinámico sector del mercado.

como “bien fundado y atractivo”, por no mencionar “estimulante” e “interesante”. En resumen, los delegados estaban contentos con la conferencia. El Foro Future Steel 2018 atrajo a algunos oradores de primer nivel, expertos en el campo de la Industria 4.0 y la fabricación de acero. El evento comenzó con una presentación inaugural del Dr. Pinakin Chaubal, gerente general de ArcelorMittal Global R & D.

PRINCIPIOS de junio y Varsovia disfrutaba de un calor de 28 grados, las aceras estaban abrasadas por el seco sol del verano. El hotel Sheraton Varsovia se preparaba para recibir a su invitado más distinguido de la semana, Frank-Walter Steinmeier, el presidente de Alemania. Había pasado casi un año desde la última vez que crucé el umbral de este fantástico hotel y descubrí que Damon Albarn, antes del grupo Blur, estaba en la ciudad con su banda Gorillaz. Ahora, prácticamente un año después, y la celebridad de la semana del hotel era un destacado político alemán. Estaba demasiado ocupado como para preocuparme por el propósito de la visita de Steinmeier, aunque me preguntaba si se asomaría por la puerta del Gran Salón del Sheraton para mejorar su conocimiento sobre la Industria 4.0 y el proceso de fabricación de acero. El Foro Future Steel es una conferencia sobre acero que se concentra en la industria 4.0 (o “fabricación inteligente”) y su compleja (y creciente) relación con el proceso de fabricación de acero. Para

Tornado de cambios El Dr. Chaubal habló del “tornado de cambios” que se extiende por todo el mundo y advirtió que aquellos que no innoven morirán. Los cambios tecnológicos que están teniendo lugar en el mundo son masivos: fabricación aditiva, macrodatos, coches autónomos, biotecnología, automóviles eléctricos. Estos “disruptores” son característicos de la “era del cambio” en la que todos vivimos, dijo, destacando el desarrollo en impresión 3D, nuevos conceptos en la construcción y tecnologías radicalmente nuevas, como la tecnología de enfriamiento acelerado y la deposición de vapor a chorro. Se refirió a la digitalización como “una tendencia imparable”, citando el hecho de que en 2015 había 25.000 millones de dispositivos conectados y una población global de 7.200 millones. Para el año 2020, la población aumentará a 7.600 millones y la cantidad de dispositivos conectados se duplicará: 50.000 millones. Las tecnologías disruptivas - el internet de las cosas, la simulación, los robots autónomos y la computación en la nube

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muchos delegados, es un comienzo. La revista Steel Times International desarrolló la idea de una conferencia sobre Industria 4.0 y fabricación de acero ya en 2015 y se pasó dos años hablando con expertos líderes en el campo en Europa y EE.UU. y desarrollando un programa que mereciera la pena. Desde que el evento inaugural cerró sus puertas el 15 de junio de 2017, el desarrollo de la conferencia de 2018 a menudo se mencionó alegremente como “el difícil segundo álbum“, pero no tuvimos que preocuparnos porque el programa fue bien recibido por los delegados que calificaron el contenido como “elevado”, “excelente” y “muy bueno”; algunos le dieron cinco estrellas y otros lo describieron

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FORO FUTURE STEEL 2018

Kurt Herzog, Primetals

Mick Steeper, ex presidente

Eric Vitse, director de tecnología,

Jefe de aceleración de valor

Jan Petko de US Steel Kosice habló

Wilfried Runde, grupo

Technologies

Iron & Steel Society (IoM3)

Liberty House Group

digital de Tata, Rajesh Nair

sobre seguridad en la planta

SMS

Emilio Riva, Steel Hub, y Dra. Valentina Colla, Scuola Superiore Sant’Anna

1.Diego Diaz, ArcelorMittal Global R&D 2. Frank Adjogble, grupo SMS 3.Emilio Riva, CEO y fundador de Steel Hub

El Dr. Nils Naujok, PwC (izquierda) con Markus Reifferscheid, SMS

4. Heiko Wolf, FutureLab, PSI 5. Jane Zavalishina, Mechanica AI 6. Dr. Marcus Neuer, VDEh

7. Profesor Dirk Schaefer, Universidad de Liverpool 8. Dra. Chenn Q Zhou, Purdue University Northwest, Indiana, EE.UU. 9.Kristiaan Van Teutem,

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grupo Fives

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El Dr. Chaubal habló del

“tornado de cambios” que se El Dr. Nils Naujok de PwC (izquierda) hablando con el Dr. Joe Flynn, profesor asistente de ingeniería de fabricación en la Universidad de Bath

extiende por todo el mundo y advirtió que aquellos que no innoven morirán.

¿Por qué el acero es un adoptador lento ? (por citar solo cuatro) - nos llevan al arco iris, argumentó el Dr. Chaubal, e Industria 4.0 es la base de la innovación en toda empresa. Pinakin marcó el tono de lo que estaba por venir y la Dra. Marlene Arens, investigadora principal del Instituto Fraunhofer de Sistemas e Innovación, tomó el relevo. Su presentación, Acero 4.0: percepciones, actividades actuales y expectativas para Europa, se refirió a una encuesta de Fraunhofer, que analizó la percepción e impacto de la Industria 4.0 hasta 2030. Los resultados preliminares de la encuesta mostraron que, dentro de la industria siderúrgica europea, la laminación y el revestimiento verán los mayores cambios, mientras que el procesamiento de las materias primas es una prioridad menor. Los cambios y actualizaciones afectarán particularmente a la infraestructura TI, y las barreras organizativas serán un problema importante en términos de implementación, particularmente la disponibilidad de personal cualificado, pero también la incertidumbre o la falta de información en torno a los beneficios económicos de la fabricación inteligente. Sabias palabras El jefe de aceleración de valor digital de Tata Steel Ltd, Rajesh Nair, dijo a los delegados que su empresa depende de cuatro principios rectores para su estrategia / transformación digital. Las sabias palabras de Accenture, BCG, McKinsey & Company y Bain & Company concentraron la atención de los ejecutivos de tecnología de Tata. Accenture indica que el 64% de los ejecutivos temen por su supervivencia si no pueden lograr eficiencia y crecimiento a través de sus inversiones digitales, pero el 34% afirma abrir nuevos niveles de eficiencia, mientras que el 43% impulsa nuevas fuentes de crecimiento y el 13% hace ambas cosas. Business Consulting Group dice que los líderes digitales globales gastan el 5% de los gastos operativos en Octubre 2018

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digitalización y asignan roles digitales al 10% de su personal. En otras palabras, “digital” está integrado tanto en negocios como en operaciones. McKinsey afirma que para que las empresas obtengan un 70% de ganancias de las estadísticas, necesitarán una fuerte capacidad de internet de las cosas para la adquisición de datos. Bain & Company habla sobre “Net Promotor Score” (NPS) - la regla de oro de la métrica de servicio al cliente - y afirma que la digitalización es un gran habilitador de NPS. Nair habló a los delegados de los aspectos del programa de análisis avanzado Marvel de Tata Steel y de Aashiyana, el

programa de construcción de viviendas de la compañía, que es un pilar clave del plan “plataforma” de Tata para mejorar la experiencia del cliente. Marvel, por otro lado, trata de crear valor a través de un proceso de “modelización” con miras a desarrollar un “desarrollo de capacidades” multimodal y multifacético. Tata ahora cuenta con 350 miembros del equipo con capacidad de análisis, 65 científicos de análisis predictivo (citizen data scientists) y arquitectos de datos y 16 científicos de datos avanzados; y afirma tener todos los componentes necesarios para una ampliación rápida del negocio. De cara al futuro, Tata está priorizando el desarrollo de una cadena de suministro digital y activos predictivos y gestión de

calidad a través de un funcionamiento inteligente. El análisis M&S, la automatización de procesos y la mejora de la productividad de los trabajadores son prioridades medias, mientras que una fuerza de ventas digital y la “uberización” de recursos compartidos son de baja prioridad. Mientras que el tema constante en el foro Future Steel es la Industria 4.0 y cómo sus tecnologías asociadas pueden beneficiar al proceso de fabricación de acero, Mick Steeper, expresidente de Iron & Steel Society (IoM3) dio la vuelta al argumento, alegando que la industria del acero no era un adoptador natural de la industria 4.0 - un punto de vista que amplió en un artículo para la exclusiva revista Foro Future Steel 2018, distribuido solo a los delegados. ¿Por qué el acero es un adoptador lento? Porque la intensidad de capital es alta, la diferenciación del producto es baja y el exceso de capacidad persistente, por lo que los márgenes son bajos y el retorno de la inversión es poco. Pero eso no quiere decir que no haya “grandes cambios tecnológicos”, los hay, pero son poco frecuentes. La mayoría de las veces, la industria del acero “exprime” sus activos existentes hasta que una ventaja competitiva genera un disruptor y luego, si tiene éxito, le sigue una rápida emulación y se adopta universalmente. ¿Pero aceptará la industria del acero la Industria 4.0? Steeper argumenta que si el acero quiere seguir la ruta de la personalización del producto, es directamente relevante; pero si quiere seguir siendo una industria de productos básicos a granel, la Industria 4.0 podría aplicarse, pero es más probable que sean los clientes de la industria siderúrgica los que lo exijan. Características de “cambio radical” Steeper concluyó que la nueva tecnología del acero se adopta en base al “modelo de cambio radical” y eso no cambiará. La industria 4.0 incorpora las características clásicas del “cambio radical” (lo que www.steeltimesint.com

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significa que si se asienta, toda la industria la aceptará). Además, la Industria 4.0 ya influye en la cadena de valor de la industria siderúrgica y, por tanto, las prácticas cambiantes de los clientes y proveedores “exigirán una respuesta del acero“. Según Steeper, la industria siderúrgica se beneficiaría de seguir una estrategia de mayor personalización. Argumentó que la Industria 4.0 no es un factor de cambio directo, sino un potente habilitador de cambios, que puede facilitar otros cambios radicales. Jan Petko, gerente general de excelencia en tecnología de procesos de US Steel Kosice (USSK) con sede en Polonia, se centró en cómo el internet de las cosas puede mejorar la seguridad de las plantas. La siderúrgica polaca se asoció con IBM y definió un nuevo conjunto de cinco capacidades que, según afirma, conducirán a una mayor seguridad en las instalaciones de los altos hornos. Ya ha implementado una serie de normas y procedimientos de seguridad que incluyen: PPE y detectores de gas; trabajar en parejas; controles (todo el personal que ingresa al alto horno debe usar un sistema localizador de personas y especificar las áreas visitadas); cerraduras de seguridad; walkie talkie; alarma de hombre caído; y evidencia en papel. El alto horno número dos en USSK ha sido seleccionado para un proyecto piloto tras el desarrollo, por parte de IBM y USSK, de cinco nuevas capacidades diseñadas para mejorar la seguridad del alto horno que son: seguimiento de la ubicación del trabajador, monitoreo de ocupación de instalaciones en tiempo real, seguimiento de seguridad y detección de incidentes en tiempo real, guardia personal (los empleados de USSK reciben alertas en caso de incidentes) y reconocimientos de seguridad (en áreas peligrosas donde ocurren incidentes junto con tendencias y frecuencia de incidentes). Generando ideas innovadoras Kirill Sukovykh, líder de NLMK-SAP CoInnovation Lab, habló sobre los objetivos Octubre 2018

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de Co-Innovation Lab, afirmando que su misión es impulsar la generación y facilitar la implementación de ideas innovadoras para apoyar el desarrollo de nuevas capacidades competitivas en NLMK. Dijo que la cooperación con otros socios tecnológicos, como empresas del metal y mineras y universidades, es crucial para el éxito del laboratorio, y que el objetivo final es la creación de una plataforma para el desarrollo de una visión futura para las soluciones SAP de la industria minera y de metales. El jefe de tecnología de Liberty House Group (LHG), Eric Vitse, dijo que la Industria 4.0 tiene un enorme potencial en términos de flexibilidad de materias primas, personalización masiva y precisión en la entrega. Argumentó que el hardware informático moderno es un requisito previo esencial y que las capacidades de modelado de procesos en I + D deben fortalecerse junto con el soporte de automatización para la implementación. Vitse dijo que LHG aprovecharía el enfoque industrial del Reino Unido y Australia, y citó a Jeff Connelly, presidente del grupo de trabajo Industria 4.0 del primer ministro australiano, quien dijo que “Australia debería ver la cuarta revolución industrial como una oportunidad”. Vitse dijo que Industria 4.0 encaja bien con la visión Greensteel de LHG en términos de una fabricación más segura mediante el uso de automatización y robótica y que ofrece una mejora significativa en el rendimiento y los costos operativos. Destacó el mantenimiento predictivo inteligente y los sistemas de seguridad como “áreas de oportunidad” para aplicar sistemas ciberfísicos en las plantas existentes y dijo que las “tecnologías de datos modernas” permitirían a la empresa acceder a la información en tiempo real de manera eficiente y usar datos en modelos de procesos y sistemas de autoaprendizaje “para mejorar el cumplimiento del proceso y la calidad del producto“. El segundo día comenzó con una conferencia magistral del grupo SMS

resaltando los desafíos y oportunidades que afronta la compañía durante el desarrollo del llamado primer “laminador de aprendizaje” del mundo. Frank Adjogble, jefe de ingeniería , control de procesos y planificación de producción de SMS, con sede en EE.UU., dijo que las instalaciones de Big River Steel en Osceola, Arkansas, EE.UU., emplean solo 450 personas, pero manejan toda la planta, que produce 1,5Mt / año. El profesor Dirk Schaefer de la Universidad de Liverpool, Reino Unido, presentó una ponencia sobre innovación abierta y desarrollo de productos sociales, que fue tema de una mesa redonda el año pasado, y después participó en un debate sobre formación en ingeniería y cualificación de la mano de obra en la Industria 4.0. Otros miembros distinguidos del panel fueron la doctora Chenn Qian Zhou, directora fundadora del Consorcio de producción, simulación y visualización del acero, Purdue University Northwest, Indiana, EE. UU. La doctora Zhou también presentó una ponencia sobre simulación, visualización y análisis de datos para fabricación de acero inteligente, y el doctor. Joe Flynn, profesor asistente de ingeniería de fabricación de la Universidad de Bath, sin olvidar al Dr. Richard Curry, director de operaciones del Instituto de procesamiento de materiales. Desarrollo de productos sociales En su ponencia sobre innovación abierta, el profesor Schaefer citó la presión para seguir innovando y un entorno global competitivo como los dos factores tras la necesidad de considerar el desarrollo de productos sociales. Habló de “colaboración en masa”, un gran número de personas que trabajan independientemente en un solo proyecto, y crowd sourcing (proceso de obtención de servicios, ideas o contenido necesarios solicitando contribuciones de un gran grupo de personas). Dijo que el crowd sourcing era una forma de resolver problemas y producir cosas “conectando en línea con personas que de otro modo no conocerías”. Hubo muchas presentaciones interesantes y ni de lejos espacio suficiente para mencionarlas aquí en lo que equivale a una breve instantánea del evento. Baste decir que el foro Future Steel demostró, una vez más, ser una fuerza a tener en cuenta y algo que Steel Times International llevará adelante. El año que viene habrá dos foros Future Steel: el evento europeo tendrá lugar en Budapest en septiembre de 2019 y estamos planeando un evento asiático en noviembre del próximo año � www.steeltimesint.com

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INDUSTRIA 4.0

Educando a los trabajadores del futuro A medida que la “fabricación inteligente” o la Industria 4.0 y sus tecnologías asociadas comienzan a transformar el sector industrial, se necesita una estrategia para reeducar y capacitar a los trabajadores del mañana. Por el Dr. Joseph Flynn1 y Prof. Dirk Schaefer2 EN la actualidad, el sector de diseño y fabricación en general está experimentando una cuarta revolución industrial, también conocida como Industria 4.0 (I4.0). Se prevé lograr “la transformación integral de toda la esfera de la producción industrial mediante la fusión de la tecnología digital y de internet con la industria convencional” [1] . Los principales temas tecnológicos que forman I4.0 incluyen: macrodatos, computación en la nube, seguridad cibernética, automatización, sistemas ciberfísicos, fábricas inteligentes, internet de las cosas e internet de los servicios [2]. En muchos sentidos, estos temas no se corresponden con las habilidades de los actuales trabajadores de la industria. Por tanto, se necesita una estrategia para reeducar y capacitar a los trabajadores de hoy y para diseñar los programas de educación de los empleados del mañana. Este artículo se basa en la premisa de que I4 debería, en principio, ser aceptada y que habrá ingresos considerables para aquellos que hagan la transición rápida y con éxito. Esto coincide con los pronósticos recientes, que sugieren que en el Reino Unido, la industria podría recibir un aumento de £ 455.000 millones de la digitalización industrial [3]. Con esto en mente, exploraremos los posibles efectos que I4 podría tener en los roles de trabajo existentes, identificaremos algunas de las habilidades que serán necesarias en el futuro cercano, e invitaremos a la comunidad

a identificar sus futuras necesidades y algunas acciones necesarias para formar una estrategia de trabajadores I4. Industria 4.0 y requisitos de los trabajadores del futuro No hay duda de que la automatización reemplaza varios puestos de trabajo. Sin embargo, tienden a surgir nuevas oportunidades de empleo en forma de puestos de trabajo más cualificados o no previstos. De hecho, un estudio reciente del Reino Unido sugiere que la digitalización industrial podría conducir a un aumento neto de 175.000 empleos en los próximos 10 años en el Reino Unido [3]. Una parte crucial de este período de ajuste es la educación, la reeducación y el reciclaje. Estudios recientes coinciden en que los puestos de trabajo con atributos cognitivos, creativos o empáticos más bajos estarán en mayor riesgo [5]–[7]. Otro estudio presenta esto de manera diferente, afirmando que los altos niveles de rutina son el factor común [8]. Este enfoque es particularmente interesante ya que el nivel de rutina puede ser independiente de la carga cognitiva. En realidad, esto cuestiona la opinión de que el logro académico y los salarios reducen el riesgo del desempleo tecnológico. Algunos casos que respaldan esta afirmación incluyen el uso de inteligencia informática en servicios legales [9] y en el campo médico [10] . Lo que está claro, sin embargo, es que la educación, la reeducación y la

readaptación profesional serán esenciales para que el empleo siga el ritmo del desarrollo tecnológico. Es probable que esta educación y capacitación tengan que cubrir una variedad de habilidades cognitivas, niveles de creatividad y habilidades requeridas. Los autores formularon recientemente la hipótesis de que países como Francia y el Reino Unido obtienen buenos resultados en términos de preparación para I4.0 [11]. Si esto es así, ¿por qué Alemania es ampliamente considerada como la precursora de la carrera I4.0? La respuesta radica en el hecho de que la “disposición” es solo una parte de la historia. Alemania ha sido de los primeros en adoptar I4.0 y ha abierto nuevos centros de formación y educación I4.0 en todo el país, que abarcan desde la formación para menores de 18 años hasta la educación superior y la formación profesional. Las empresas de nueva creación, como el Centro Alemán de Innovación para I4.0, también están abordando la necesidad de mejoras prácticas y educación adicional para acelerar la transición. Esta capacidad de respuesta dentro de la educación es fundamental para garantizar que pueda seguir el ritmo de los ciclos de innovación más cortos de la industria. Después de todo, la educación técnica es un mercado impulsado por la demanda dictada por la industria [12]. Está claro que los imperativos

* 1. Universidad de Bath. 2. Universidad de Liverpool. www.steeltimesint.com

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INDUSTRIA 4.0

tecnológicos y los conjuntos de habilidades necesarios están cambiando como resultado de una mayor servitización dentro de la industria, recopilación y explotación de datos sin precedentes, colaboración global y conectividad a través del internet de las cosas (IoT) y redes sociales, y la creación de sistemas ciberfísicos. Un estudio reciente de Stanton Chase [13] identificó una escasez de talento en el contexto de I4.0. En la misma encuesta, el 30% de los encuestados identificó la falta de habilidades técnicas como la mayor barrera para la innovación industrial, mientras que el 20% de los encuestados identificó la gestión como freno del desarrollo. Las tres habilidades de gestión más buscadas fueron: gestión del cambio (42%), gestión interfuncional (38%) y habilidades técnicas (12%). Como tal, está claro que la educación no solo debe abordar la relevancia técnica, sino también la relevancia empresarial y de gestión. Las empresas I4.0 generarán importantes volúmenes de datos. Sin embargo, es muy difícil valorar si una empresa está maximizando el uso e ingresos potenciales que permiten estos datos [14]. La imaginación y la creatividad son necesarias para explorar en profundidad el uso de los datos producidos en este sentido. El autor piensa que la creatividad en los negocios será vital a medida que I4.0 evolucione. A modo de ejemplo, es razonablemente trivial identificar oportunidades para aumentar la eficiencia en los procesos de producción, el mantenimiento y los requisitos de la trabajadores. Se necesita un poco más de creatividad para identificar mecanismos para recopilar datos de productos que están en servicio para impulsar el desarrollo de productos. Todavía se necesita más creatividad para apreciar cómo se pueden usar los datos para gestionar una cadena de suministro comunicando mejor los requisitos y las fluctuaciones. Sin embargo, todos estos son razonablemente adyacentes al núcleo de la operación comercial. Dónde la verdadera innovación podría tener lugar es menos obvio. Por ejemplo, el suministro de datos para influir en las primas de seguros, la creación automática de documentación de cumplimiento, el uso de datos para dictar la puesta en marcha de nuevas fábricas y la provisión de datos para inversiones y comercialización. Estos son solo ejemplos de cómo el nuevo pensamiento podría abrir flujos de ingresos totalmente nuevos a partir de datos que se utilizan principalmente para controlar el proceso de producción. Octubre 2018

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¿Cómo debería responder la educación? Educar y (re) capacitar a la fuerza laboral I4 del futuro próximo es algo que debe abordarse a todos los niveles. Siguiendo la escuela de pensamiento alemana, las competencias requeridas para tener éxito en el contexto I4.0 deberían convertirse en parte de la educación secundaria y profesional. Las competencias I4.0 no son algo extravagante, son esenciales desde el punto de vista de la empleabilidad. En esta línea, se puede esperar que los grados de formación profesional en el futuro sean cada vez más atractivos. Se insta al sector de educación superior en general a que responda con mayor rapidez a la apremiante necesidad de preparar a la trabajadores del futuro, o nos quedaremos atrás como nación. Uno debe reconsiderar de manera crítica el número de años hasta que un programa de grado se vuelve anticuado o incluso obsoleto. El ciclo se está acortando, y mucho más rápido de lo que muchos quieren creer. Por lo tanto, la idea recientemente expuesta de abandonar los grados tradicionales de tres o cuatro años por programas de base y específicos de dos años tiene mucho sentido. De manera similar, el tema de la educación basada en temas en lugar de en disciplinas abre nuevas vías para la cualificación de los trabajadores. Abordar las necesidades de aquellos que ya están en activo sugiere que la inversión en programas de CPD relacionados con I4.0 y cursos cortos de educación profesional es probable que se conviertan en una vía lucrativa para los proveedores de educación. Esto se ve impulsado por el hecho de que hoy la mayoría de la educación y la capacitación se pueden proporcionar en línea, en entornos virtuales de aprendizaje a distancia. Por ejemplo, algunas universidades estadounidenses ya están experimentando con un modelo conocido como “credencialización”.

muchas oportunidades para innovar en el ámbito. Una llamada a la acción Los desarrollos técnicos para las tecnologías subyacentes a I4.0 se mueven muy rápido. La velocidad a la que se pueden explotar para crear valor dentro de la industria dependerá en gran medida de la creación de mejores productos y servicios a través de datos y conectividad, y la adopción de nuevos modelos comerciales y enfoques de gestión. Es probable que esto requiera un cambio significativo en el panorama actual de la educación, la reeducación y la capacitación profesional para ser más receptivos. Este escenario revisado debe centrarse en los imperativos tecnológicos futuros, así como en la creatividad dentro de la estrategia y la gestión empresarial. Esta es, sin embargo, solo una perspectiva. Es necesario realizar un esfuerzo concertado y coordinado entre el mundo académico y la industria para identificar un modelo de educación y capacitación que brinde las personas adecuadas, con las habilidades adecuadas en el momento adecuado. �

Referencias seleccionadas [1] R. Davies, “Industry 4.0: Digitalisation for productivity and growth,” 2015. [2] J. Huxtable and D. Schaefer, “On Servitisation of the Manufacturing Industry in the UK,” Procedia CIRP, vol. 52, pp. 46–51, 2016. [3] Department for Business Energy and Industrial Strategy, “Made Smarter Review,” 2017. [4] F. Postel-Vinay, “The Dynamics of Technological Unemployment,” Int. Econ. Rev. (Philadelphia)., vol. 43, no. 3, pp. 737–760, 2002. [5] C. B. Frey and M. A. Osborne, “The Future of Employment: How Susceptible are Jobs to Computerisation,” Oxford, 2013. [6] M. Arntz, T. Gregory, and U. Zierahn, “The Risk of Automation for Jobs in OECD Countries: A Comparative Analysis,” Paris, 189, 2016. [7] R. Berriman and J. Hawksworth, “UK Economic Outlook: Will robots steal our jobs? The potential impact of automation on the UK and other Major Economies,” London, 2017. [8] C. B. Frey, R. Buckland, G. McDonald, R. Garlick, A. Coombs, and A. Lai, “Technology at work,” 2015. [9] K. D. Ashley, Artificial Intelligence and Legal Analytics: New Tools for Law Practice in the Digital Age. Cambridge University Press, 2017.

Certificado de competencia Esto significa que ofrecen programas (presencialmente o en línea), y cualquier persona que quiera hacer el examen / prueba y esté dispuesta a pagar una tarifa determinada, inscrito o no, puede tener la oportunidad de demostrar su conocimiento y, si tiene éxito, recibir un certificado de competencia actual en un área específica. Como se puede ver, existen modelos de educación presencial del pasado que bien podrían estar en vías de desaparecer y hay

[10] R. C. Deo, “Machine learning in medicine,” Circulation, vol. 132, no. 20, pp. 1920–1930, 2015. [11] J. Flynn, S. Dance, and D. Schaefer, “Industry 4.0 and its Potential Impact on Employment Demographics in the UK,” in 15th International Conference on Manufacturing Research (ICMR), 2017. [12] A. Bardhan, D. L. Hicks, and D. Jaffee, “How responsive is higher education? The linkages between higher education and the labour market,” Appied Econ., vol. 45, no. 10, pp. 1239–1256, 2017. [13] Stanton Chase, “2017 Global Industrial Survey,” 2017. [14] D. Schaefer, J. Walker, and J. Flynn, “A Data-driven Business Model Framework for Value Capture in Industry 4.0,” in 15th International Conference on Manufacturing Research, 2017.

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PROCESAMIENTO DE ACERO

Procesos en paralelo Dos procesos que solían pertenecer a dos mundos distintos ahora se están convirtiendo en parte de la misma conversación. PVD (deposición física por vapor) y Pre-Paint (también conocido como recubrimiento de bobinas continuo) han sufrido grandes cambios en los últimos años. Por Aaron Small* DOS procesos que una vez fueron incompatibles y se dirigieron a mercados y proyectos completamente diferentes, PVD y Pre-Paint, se han convertido en técnicas complementarias que se encuentran cada vez más a menudo juntas en iniciativas en construcción comercial a gran escala y sector del automóvil. Esa tendencia seguro que se acelerará. A la vez, vemos que PVD y Pre-Paint se adentran en proyectos que van desde gama alta a gran escala en arquitectura y automoción, y también lo veremos expandirse al sector electrodoméstico y otras industrias de una manera revolucionaria. Tanto PVD como Pre-Paint son procesos que han existido durante décadas. Los directores de diseño que los utilizan con frecuencia los conocen bien y, hasta hace poco, raramente se les veía coincidir en un mismo proyecto. Las campañas eran pequeñas, el alcance limitado, y los horizontes funcionales y estéticos definidos. Dependiendo de las demandas físicas, los requisitos estéticos y la ubicación del proyecto final, los directores de diseño optaban por uno u otro. Sin embargo, para los directores de diseño que desean innovar y llevar lo último en procesos de diseño a sus proyectos, eso ya no es así. A continuación, presentamos un resumen de los enormes avances que PVD y PrePaint han logrado en los últimos años para ser más compatibles, versátiles y diferenciadores. Explicación del proceso PVD El proceso PVD tiene lugar cuando un

disco metálico inerte se selecciona, vaporiza y combina con un gas inerte seleccionado en un ambiente controlado, de alta temperatura, lo que resulta en el recubrimiento de la superficie del metal base por debajo. Dado que el proceso PVD implica la vaporización y la aplicación de un recubrimiento de metal, brinda a los diseñadores la oportunidad de mejorar la apariencia y la funcionalidad del metal base. Podría ser una apariencia de superficie metálica especializada de oro rosa, platino o esmeralda, o podría ser una superficie táctil funcional, o ambas cosas. Un PVD nunca antes visto El proceso fundamental detrás de PVD no ha cambiado, pero ha crecido tanto en funciones como en escala. Si bien la apariencia topográfica de Pre-Paint varía de acuerdo con la formulación previa del recubrimiento, o de cualquier manipulación mecánica realizada después de la pintura, la apariencia del PVD cambia al alterar la superficie del metal incluso antes de que se someta al proceso de PVD. Ahora que las superficies pueden ser pulidas, cepilladas o afectadas mecánicamente en cualquier número de patrones antes de que estén recubiertas de color, los directores de diseño tienen el más amplio espectro de texturas y grosores disponible para ellos. Este nuevo nivel de realismo se puede combinar ahora con una escala de producción sin precedentes. Si bien las industrias médica, industrial, comercial y de joyería han adoptado durante mucho tiempo PVD, éste ha sido ignorado por

otros sectores durante décadas debido a las pequeñas campañas de producción “por lotes” inherentes al proceso. Debido al tamaño de los primeros armarios o recipientes disponibles para vaporizar y aplicar revestimientos de metal, PVD se había limitado a partes y piezas más pequeñas que las que los mercados actuales requieren hoy en día. En los últimos años, el número y tamaño de los armarios y los recipientes han crecido enormemente y pueden producir componentes y láminas mucho más grandes. La escala y tamaño de PVD han abierto la puerta a muchas más industrias y proyectos de lo que se cree. Ahora, los arquitectos, diseñadores y especificadores pueden armar proyectos completos con materiales metálicos de alta gama, y hacerlo al mismo tiempo que emplean un proceso medioambientalmente positivo. Pre-Paint crece Similar a PVD, Pre-Paint comenzó como un proceso selecto para mercados específicos. La técnica consistía en revestir bobinas estrechas de aluminio con acrílico y poliéster. Hoy en día, es un proceso de alta velocidad que puede aplicar en muy poco tiempo pintura o laminado a diferentes tipos de metal. Habiendo sido monopolizado por la industria del toldo de aluminio, ahora es habitual en numerosas industrias que incluyen diseño arquitectónico interior y exterior, productos de construcción, electrodomésticos, HVAC, automoción, muebles de oficina y otros mercados estéticos y funcionales.

* Director corporativo de servicios de revestimiento de bobinas Octubre 2018

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PROCESAMIENTO DE ACERO

A medida que se expande Pre-Paint, surgen en todos los mercados topografías y texturas de superficies nunca antes vistas. Ya sean diseños, texturas, colores pigmentados, patrones de relieve o superficies de menor mantenimiento, los diseñadores y arquitectos están sacando al máximo provecho de las nuevas formulaciones de Pre-Paint. Además de las superficies antihuellas, antimicrobianas y antigrafiti, por nombrar algunas, PrePaint está ahora disponible en anchos de recubrimiento de hasta 72 pulgadas, lo que permite una gama de superficies y grosores sin precedentes en lo que respecta a láminas planas en forma de bobina. Al igual que con PVD, las opciones para los diseñadores y arquitectos son casi ilimitadas. Cualquiera que sea el alcance del proyecto, ahora se puede sentir que todo es posible. PVD y Pre-Paint entran pronto en escena Pre-Paint y PVD fueron relegados a proyectos separados durante mucho tiempo debido a sus diferencias estéticas, pero esto ya no es así. Cuando se trata de iniciativas de construcción comercial a gran escala y en el sector de automoción, los directores de diseño innovadores han descubierto que gracias a los recientes avances son, de hecho, técnicas complementarias. En los últimos años, es frecuente encontrar Pre-Paint y PVD en complejos comerciales de alta gama o estadios de atletismo profesional o universitario, especialmente en proyectos que demandan una estrategia de marca definitiva. Los arquitectos y diseñadores están descubriendo que el uso conjunto de PVD y Pre-Paint es la fórmula perfecta para una fuerte presencia del logotipo. Hoy en día, esa tendencia se extiende a las muestras de diseño de electrodomésticos y se muestran en exposiciones de todo el mundo. Hay interés por parte de fabricantes y diseñadores en todo el espectro de industrias y mercados, pero el potencial para los electrodomésticos de alta gama es claro y se nota el entusiasmo. A medida que los fabricantes de electrodomésticos se embarcan en pruebas y prototipos, y los primeros productos obtienen reconocimiento en diseños arquitectónicos galardonados, la industria en su conjunto comienza a definir procesos en torno a la incorporación de PVD y Pre-Paint en los mismos proyectos. Los directores de diseño www.steeltimesint.com

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que ya están experimentando con estas posibilidades fijan nuevos referentes para el diseño de vanguardia. Desafíos Aunque las posibilidades de diseño para Pre-Paint y PVD crecen, sus limitaciones previas continúan impidiendo la compatibilidad total. No importa lo alto que sea el número de armarios y recipientes, ni su tamaño, PVD todavía es en esencia un proceso por lotes. Los arquitectos, diseñadores y especificadores que buscan dos o tres paneles para mejorar la estética de su diseño probablemente inicien y terminen su búsqueda en PVD. Sin embargo, en comparación con PVD, Pre-Paint es algo muy rápido que típicamente requiere lotes más grandes debido a la cantidad mínima de metraje lineal requerida en el equipo / línea de procesamiento. Dependiendo del calibre y el ancho necesarios para el trabajo y el tipo de recubrimiento que se aplicará en la superficie de la bobina, las líneas de revestimiento de bobina individuales aplicables pueden variar significativamente en sus respectivos metrajes lineales mínimos por trabajo. PVD es, y será siempre, más apropiado para volúmenes más pequeños y, necesidades específicas del trabajo. Los profesionales que diseñan a gran escala a menudo buscan solo Pre-Paint debido a su capacidad para procesar rápidamente mayores cantidades por lote. Ambos tienen su lugar en base a los atributos estéticos y de rendimiento de los proyectos, y las calidades de ambos son fantásticas. Incluso con estos desafíos, ahora no es el momento de descartar uno u otro para un proyecto. Las posibilidades de diseño han superado con creces los paradigmas y las normas de fabricación. Entre PrePaint y PVD hay infinitas combinaciones de proyectos con variaciones únicas de color, topográficas y funcionales. Lo que es más importante, los directores de diseño no deberían descartar uno u otro hasta que las necesidades de cada proyecto hayan sido determinadas y expertos con experiencia en ambos hayan buscado sus aportaciones. De lo contrario, los proyectos corren el riesgo de perder oportunidades importantes tanto en diseño como en funcionalidad. Próximos pasos Si está buscando aportar innovación a sus prácticas de diseño y aún no ha estudiado

Pre-Paint, PVD, o la combinación de ambos, hay una serie de cuatro preguntas esenciales que debe hacerse tanto del proyecto en general como de sus partes individuales y que son: • Durabilidad: ¿Se colocará el producto final dentro o fuera? ¿Qué durabilidad se requiere del material? • Dinamismo: ¿Cuál es la dinámica de lo que estamos tratando de hacer? ¿Cómo se va a fabricar? ¿Hasta qué punto necesita curvarse o es plano? • Estética: ¿Cuál es la estética que quiere lograr? ¿La estética deseada requiere un revestimiento pigmentado, una apariencia inoxidable metálica o sombreada, o tiene algún otro requisito topográfico? • Tamaño: ¿Cuál es el tamaño total del proyecto? Una vez que se responda a estas preguntas en términos del proyecto en general y de cada parte en forma aislada, los diseñadores y arquitectos habrán avanzado sustancialmente hacia la decisión de si PVD, Pre-Paint o ambos son lo más apropiados para su proyecto. Las posibilidades de diseño se han disparado y la estética de ambas técnicas se ha expandido, pero las fortalezas aún prevalecen y las debilidades limitan. Otro punto de vista es, por supuesto, el presupuesto. Para aplicaciones específicas o demandas estéticas, uno u otro pueden seguir siendo los mejores. Responder a preguntas sobre funcionalidad y diseño y emplear a un experto con experiencia en ambas, y sin agenda en ninguna de ellas, facilitará el proceso. Independientemente de su decisión final en proyectos en curso y futuros, este es un momento emocionante para diseñadores y arquitectos. Los directores de diseño tienen más opciones que nunca para guiar la dirección creativa de sus proyectos, y nuevos casos de uso aparecen a diario en todo el mundo. La clave para aprovechar estas nuevas oportunidades es profundizar en los detalles de PVD y Pre-Paint para entender cómo las consideraciones de cada uno pueden afectar a sus proyectos en curso y futuros. Como siempre, no olvide que puede buscar expertos con conocimiento en ambos productos para consultar la mejor opción. Con PVD y Pre-Paint al borde de tantos nuevos y emocionantes desarrollos, nunca ha sido más emocionante trabajar en diseño de electrodomésticos.� Octubre 2018

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“Encontraremos un nuevo equilibrio...”

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TRUMP Y LA SECCIÓN 232 ARANCELES DE ACERO – ¿DECISIVOS O DIVISIVOS?

AISTech 2018 atrajo a más de 6.000 visitantes y se suele considerar como la conferencia técnica más grande del mundo para la industria del acero. Matthew Moggridge* fue a Filadelfia, EE.UU., donde conoció (y escuchó) a algunos de los principales protagonistas en Estados Unidos. LA mejor manera de comenzar cualquier convención y exposición importante de acero es inspirar a la audiencia y eso es exactamente lo que hizo el Dr. John Speer cuando pronunció el discurso de apertura de AISTech 2018, la Conferencia Conmemorativa de J Keith Brimacombe titulada “El desarrollo continuo de los productos modernos de acero”. Una audiencia que se embarca en un evento de tres días como AISTech necesita algo inspirador para llevarla a cabo y el Dr. Speer no defraudó, brindando a los asistentes mucha información para reflexionar. Imaginen un mundo sin acero, preguntó, después de haber mostrado algunas imágenes sorprendentes de acero en obras; hubo imágenes de estructuras emblemáticas, como puentes y edificios,

barcos y petroleros, automóviles, oleoductos y equipos de minería, prueba (de ser necesaria) de que el acero es omnipresente y de que el mundo sería un lugar aburrido sin él. Como, de hecho, sería la ciudad de Filadelfia, que abrió sus bares y restaurantes a la élite de la industria mundial del acero que se había reunido en el impresionante Centro de Convenciones de Pensilvania durante tres días de presentaciones, discursos de apertura, visitas a fábricas y, desde luego, una exposición vibrante. El Dr. Speer mencionó a personas que, en el pasado, habían desempeñado un papel importante en el desarrollo de la industria mundial del acero; gente como Bessemer que, en 1856, había desarrollado el convertidor Bessemer, permitiendo la

producción de acero de gran volumen. O Robert Woolson Hunt, que dirigió las primeras obras de Bessemer en los EE.UU. y se convirtió en presidente de AIME en 1883. Y luego hubo otro ex presidente de AIME, Alexander Lyman Holley, quien compró los derechos para EE.UU. del proceso Bessemer en 1875. Speer dijo a los delegados de AISTech que los primeros pedidos de rieles de acero se produjeron en un convertidor Bessemer en la empresa PA Steel en Steelton, que ahora es parte de ArcelorMittal. A finales del siglo, según el Dr. Speer, el 85% de la producción de acero de Bessemer era para la producción ferroviaria. Se mencionaron otras grandes celebridades del pasado, como John Fritz, el llamado “padre de la industria siderúrgica

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Jon Delano en plena acción de EE.UU.” y presidente de AIME en 1894. Fritz desarrolló el tren de laminación trío, que en ese momento se utilizó para hacer rieles de mejor calidad. También fue el nombre detrás de la Medalla Fritz, que se le otorgó a Alexander Graham Bell en 1907 (sí, el inventor del teléfono) y después al ya mencionado Robert Woolston Hunt en 1912. El Dr. Speer dijo que la aleación era clave para el desarrollo de productos de acero. Agregó que el acero de alta resistencia con agregado de vanadio era una parte importante del modelo Ford T en 1906, y en 1920 Climax Molybdenum Company y American Metal Company usaron acero de molibdeno para producir “el coche de peso ligero”. Habló del progreso reciente y de como las torres eólicas utilizan aceros de alta calidad y alto rendimiento para sus complejos sistemas de engranajes. Según el Dr. Speer, “la comunidad de desarrollo de acero está trabajando febrilmente para desarrollar nuevos productos que ayuden a los fabricantes de automóviles a cumplir los agresivos objetivos federales de ahorro de combustible para futuros vehículos”. Dijo que aunque la competencia sigue siendo intensa entre el acero y otros materiales, su rentabilidad y rendimiento es cada vez mayor y que los miembros de AIST juegan un papel importante en estos desarrollos. “Todos los laboratorios industriales [están] desarrollando nuevos aceros de alta resistencia en todas las formas de productos. Mientras la metalurgia física es fundamental para muchos de estos esfuerzos, los desarrollos de procesos son importantes en toda la cadena de suministro, incluyendo las tecnologías de aplicación de “clientes”, como la conformación y la soldadura. Casi todos los procesos involucrados en la producción de acero influyen en las características finales del producto de alguna manera, por lo que una gran parte de la comunidad de la tecnología del acero contribuye www.steeltimesint.com

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significativamente a los nuevos productos“, explicó el Dr. Speer. La industria del automóvil, dijo el Dr. Speer, se ha beneficiado rápidamente de los nuevos conceptos exitosos de acero, pero los nuevos desarrollos también están en curso en otros mercados. Citó ejemplos de exploración, producción y conversión de energía y dijo que el acero se usa en tubos de alta resistencia para la producción de petróleo y gas, en turbinas de alta temperatura para la generación de electricidad, en equipos de extracción de carbón, en torres eólicas y en turbinas eólicas. “Los aceros para tuberías son una aplicación de acero de alta resistencia particularmente importante que también requiere dureza (resistencia a la fractura), donde una mayor resistencia permite mayores presiones operativas y una economía mejorada”, dijo el Dr. Speer, añadiendo que la llegada de aceros microaleados, termodinámicamente procesados y controlados y refrigerados durante las últimas décadas han conducido a combinaciones mejoradas de resistencia, tenacidad y soldabilidad. Concluyó su ponencia afirmando que el trabajo de los desarrolladores de productos de acero ha permitido movilizar a la sociedad moderna, y agregó que estamos viviendo momentos emocionantes y que el desarrollo de productos y procesos están estrechamente relacionado: “todos tenemos un papel que desempeñar”, dijo. Abundan las perspectivas positivas Por una vez, no fue todo condena y pesimismo sobre China. O tal vez lo fue, pero indirectamente. La gran noticia en AISTech de este año fue Donald Trump y sus aranceles de acero, de los cuales, hablaremos más adelante. Hubo otras

cuestiones, como la seguridad, que surge todos los años, con el objetivo siempre de cero accidentes. En el desayuno del premio de presidente (President’s Award Breakfast), celebrado el martes 8 de mayo (segundo día del evento) Roger K Newport, director ejecutivo de AK Steel, informó a los asistentes que su empresa ocupaba un puesto de liderazgo con una seguridad cuatro veces superior al promedio de la industria. Dijo que una tasa de accidentes cero era la prioridad número uno en AK. Hablando de la Sección 232, Newport dijo que no se trataba de proteccionismo, sino de seguridad nacional y crecimiento económico, y que un mercado justo permitiría a AK (y a otras siderúrgicas) fabricar productos innovadores. Newport estaba interesado en señalar que el acero sigue estando en la cima y que los aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) fueron los materiales de más rápido crecimiento en la industria automotriz. En una conferencia de prensa despues del desayuno del premio de presidente, Newport destacó la gama Nexmet de productos AHSS de AK para la industria automotriz y dijo que la sostenibilidad era una parte clave de la ecuación, destacando el ciclo de vida del producto desde la fabricación hasta el reciclaje y no solo dependiendo de las emisiones del tubo de escape. Trump y aranceles en el foro Town Hall En el Foro del Town Hall, en la opinión de Steel Times International, lo más destacado de cualquier evento de AISTech, el moderador Jon Delano, editor de dinero y política de KDKA, un afiliado de CBS, recordó como el año pasado preguntó a los panelistas qué le dirían al presidente. Donald Trump si tuvieran 30 segundos de su tiempo.

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Randy Skagen (izquierda) con el CEO de AK Steel Roger Newport, ganador del premio a la ponencia SJ William T Hogan

Dr. John Speer: ‘Imaginen un mundo sin acero.’

Mark Millet: “A nivel mundial, todas las economías han superado lo peor.”

La pregunta está relacionada con el tema del Foro de este año 2018: Trump y la Sección 232 aranceles de acero: ¿decisivo o divisivo? Los panelistas de este año fueron Mark Millet, presidente y CEO de Steel Dynamics Inc; James L Bruno, vicepresidente sénior de automoción de US Steel; Lourenco Goncalves, CEO de Cliffs Natural Resources; y Thad Solomon, vicepresidente y gerente general de Nucor-Yamato. Mark Millet citó la devastación causada por las presiones a la importación de los últimos años y cómo, a principios de la década de los noventa, la mitad de la industria siderúrgica estadounidense se encontraba en situación de insolvencia. James L Bruno, dijo que las acciones tomadas por Trump hasta ahora eran correctas y que se necesitaba su apoyo continuo. En una línea similar, Thad Solomon dijo que agradecería al presidente Trump las acciones tomadas hasta el momento y, agregó, “por favor, termine el trabajo”. Lourenco Goncalves, sustituyendo a Anand Sen de Tata Steel, brindó un toque de comedia al acto. Dijo que antes de decir algo serio a Trump, primero lo alabaría y le diría lo guapo que es.

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Thad Solomon: “Si se permitiera que las fuerzas del mercado funcionaran, encontraríamos un nuevo equilibrio.”

¿Eres optimista? Lo que Delano quería saber era simple: ¿el panel es optimista? Thad Solomon proporcionó la respuesta: “Sí, más de lo que he sido nuca”, dijo, y agregó que Trump estaba poniendo los problemas sobre la mesa y trayendo a otros países a la mesa también. También elogió las recientes reformas tributarias de Trump y lo elogió por crear optimismo. Lourenco Goncalves enfervorizó a los patriotas y afirmó que los Estados Unidos es una potencia de fabricación y seguirá siéndolo. “La industria del acero tiene un lugar destacado en nuestra vibrante economía”, dijo entre una ronda de aplausos de los delegados. James L Bruno describió las acciones de Trump como “energizantes”. “Piensen en toda la innovación, la tecnología de procesos y las grandes oportunidades para nosotros”, dijo. Mark Millet contribuyó, alegando que era optimista hace un año y aún más hoy. “A nivel mundial, todas las economías han superado lo peor”, dijo, argumentando que el halo de positividad era global. Lourenco Goncalves argumentó que la Sección 232 era solo una pieza del rompecabezas, afirmando que Estados Unidos “finalmente tiene un presidente que está presionando duro”.

¿232 – efectos inmediatos? Delano quería saber cuál había sido el efecto más inmediato de 232 en las compañías de los panelistas. Para Millet, la demanda es fuerte y 232 debería evitar que las importaciones inunden el mercado. Goncalves lo contrarrestó diciendo que la demanda siempre había estado ahí, pero una gran parte de ella fue absorbida por las importaciones. Afirmó que los medios de comunicación estaban haciendo que la industria siderúrgica de los EE.UU se viera como un grupo de incompetentes. “Somos competentes, pero no podemos competir contra los salarios absurdamente bajos de China y su carencia de controles contra la contaminación, ni sus subsidios diseñados para crear sobreproducción.” Thad Soloman estuvo de acuerdo y afirmó que la industria siderúrgica de los Estados Unidos puede competir con cualquiera del mundo, pero no si se emplean medios “no naturales” y se aplican reglas injustas. Para Mark Millet, 232 era un mal innecesario. “Las economías de libre comercio de fuera no lo entienden”, dijo. “Están preocupadas por una guerra comercial y estamos en guerra con China y lo hemos estado durante años”, agregó, alegando que la Organización Mundial del Comercio era “totalmente ineficiente” y que es necesario que haya alguna estructura. www.steeltimesint.com

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James L Bruno: “Las acciones tomadas por Trump hasta ahora son correctas y se necesita su apoyo continuo.”

¿Son los aranceles el remedio adecuado? Delano recordó a la audiencia y a los panelistas que EE.UU. importa más acero que nadie en el mundo y se preguntó si los aranceles sobre el acero ofrecen el remedio adecuado para reducir la dependencia de Estados Unidos del acero extranjero. Para Lourenco Goncalves, es un comienzo. Argumentó que el 232 ha puesto la cuestión sobre la mesa. “No podemos permitirnos que nuestro país sea inundado”, dijo. Thad Solomon estuvo de acuerdo en que es un gran comienzo. Dijo que estas cuestiones son el camino a seguir. “Y con suerte todos jugaremos con las mismas reglas del juego,”agregó. Luego Delano se centró en el exceso de capacidad, argumentando que Estados Unidos no puede consumir todo el acero que produce el mundo. China, dijo, era el principal culpable y también el mayor exportador, pero ¿cómo pueden los aranceles abordar la sobrecapacidad global? James L. Bruno comentó: “Debemos trabajar con nuestros socios para contrarrestarla, pero no es solo una cuestión de sobrecapacidad global, sino de producción global. Si no tenemos mercado, cerramos nuestras instalaciones, pero China sigue presionando debido a los subsidios. No se trata de eliminar las importaciones, sino de hacer que vuelvan a la normalidad para que podamos reinvertir, desarrollar nuevos productos y hacer crecer nuestro negocio”, dijo. Lourenco Goncalves dijo que tal vez la administración Trump estaba creando demasiadas excepciones a 232. James R Bruno dijo que esa era una preocupación, argumentando que la industria siderúrgica estadounidense se enfrenta a muchas incertidumbres, particularmente a la incertidumbre que rodea la práctica del transbordo, según la cual naciones “rebeldes”, como China, intentan engañar www.steeltimesint.com

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Lourenco Goncalves: “Finalmente, EE.UU. tiene un presidente que presiona duro.”

a las autoridades estadounidenses exportando su acero por la puerta trasera y a través de otro país. “Queremos que nuestra industria funcione al 80-85% de capacidad para crear un campo de juego uniforme”, dijo. Sobre la cuestión de las excepciones, Thad Solomon dijo que no debería haber ninguna excepción. “Cualquier cosa que hagamos tendremos que hacerla cumplir”, dijo. “Necesitamos mantenernos firmes”, agregó Goncalves. ¿Desaparecerá NAFTA? Delano pasó al tema de TLCAN (NAFTA) y Mark Millet dijo que cualquiera que sugiera que el TLCAN desaparecerá está loco. “Debería modificarse”, argumentó, afirmando que existían trillones de dólares de comercio entre los países del TLCAN. También dijo que el 232 había puesto la cuestión sobre la mesa y había dado ventaja a la industria siderúrgica de los Estados Unidos por primera vez. Poner la cuestión sobre la mesa y afinar fue muy importante, dijo Thad Solomon. La conversación pasó a los mercados y James L. Bruno dijo que el acero estaba ganando la guerra al aluminio, alegando que había alrededor de 200 diferentes grados de aceros de alta resistencia en oferta, pero admitiendo que podría estar equivocado en esa cifra. Dijo que había impulso para una gran innovación de productos y procesos, y que Ford estaba poniendo mayor énfasis en los camiones y SUV y abandonando el mercado de pasajeros. Los vehículos más grandes podrán usar más acero, pero aún así necesitan ser eficientes en combustible, dijo. Thad Solomon dijo que la industria automotriz era un mercado importante y representaba una gran oportunidad. “Nos dimos cuenta de las ganancias ahí, no es ningún secreto, y hemos desarrollado algunos buenos materiales, pero la eficiencia del combustible y los estándares

CAFE siempre serán un factor”, dijo. El desarrollo de los vehículos autónomos y eléctricos y el fenómeno de compartir el coche no importan a Mark Millet. Dijo que el consumo de acero podría bajar “unos pocos millones de toneladas” pero no una cantidad masiva. Laurenco Goncalves dijo que las últimas tendencias significan que se producen más automóviles, lo que a su vez significa más acero en fabricación. James L. Bruno dijo que había muchas oportunidades, pero argumentó que estamos frenando al aluminio, pero ¿y ahora qué? ¿Qué hay de la fibra de carbono? Para Goncalves, si existe un problema, tiene que ver con la comunicación. “El acero es mucho mejor que el aluminio”, dijo. “Pero tenemos que hacer un mejor trabajo comunicando el mensaje”. Construcción La industria de la construcción también es un gran negocio para la industria siderúrgica, y aún más cuando se tiene en cuenta la propuesta de ley de infraestructura del presidente Trump. Para Mark Millet, el mercado hoy está relativamente saludable y será impulsado por los planes de infraestructura de Trump. Solomon de Nucor dijo que la construcción juega un papel importante en los negocios de Nucor. Dijo que es necesaria una propuesta de ley de infraestructura vinculada a la defensa nacional. Para Goncalves, el hecho de que cualquier ciudad mediana en China tenga una estación de trenes mejor que las que se encuentran en Estados Unidos es motivo de preocupación y evidencia que se necesitaba una propuesta de ley de infraestructura. “Se construye cuando estamos de humor para el desarrollo”, dijo, y agregó que la infraestructura debe abordarse. “Trump hizo comparaciones similares, pero ¿por qué no estamos haciendo nada?” James L. Octubre 2018

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Bruno dijo que el gasto en infraestructura era necesario, pero ¿de dónde proviene el dinero? “Se necesita una planificación a largo plazo y debe ser impulsada a largo plazo. Tenemos que responder a nuestros accionistas, debemos planificar para el futuro, a largo plazo “, dijo. Para Mark Millet, el gasto en infraestructura es la “guinda sobre el pastel”. Dijo que debemos reconocer que la reforma tributaria debería impulsar la inversión en activos fijos y él cree que hay “grandes tiempos por delante”. Thad Solomon dijo que era optimista sobre la propuesta de ley de infraestructura. “Es muy importante, la necesitamos y esperamos tener un Congreso que la ponga en marcha”, dijo. Delano cambió el tema a la industria de la energía, lo que provocó que Solomon

crecimiento de los hornos de arco eléctrico (EAF) en China, muy por encima de otros mercados en desarrollo y la mayor víctima será Australia”, dijo, refiriéndose a la reducción de la demanda de mineral de hierro australiano.

de Nucor-Yamato dijera que estaba en una situación “muy positiva”. Citó la transmisión de energía eólica y solar como dos sectores muy importantes del mercado consumidor de acero. James L. Bruno dijo que estaba “comenzando a volver” y Millet citó la fábrica Columbus, Mississippi de Steel Dynamics, comprada en 2014, un año antes de la implosión del mercado energético. “Transformamos la mezcla de productos allí y ahora no dependemos totalmente de la energía en la planta”, dijo. El legendario ex director general de Nucor Dan DiMicco apareció en las pantallas gigantes detrás de los panelistas, como el mago de Oz propio de la industria siderúrgica estadounidense. Le preocupaba la enorme montaña de chatarra nacional de China y, por lo tanto, su movimiento hacia el mundo de la fabricación de acero eléctrico. Para Goncalves, es simple: China se convertirá en el mayor productor mundial de chatarra, pero la gran mayoría se usará en China. “Veremos un increíble

la industria siderúrgica necesitaba mejorar su mensaje. “No somos la industria sucia del pasado y necesitamos comunicar eso”, exclamó.

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La importancia de la digitalización La importancia de la digitalización fue una prioridad en la agenda de AISTech de este año y no escapó a los panelistas del foro. Mark Millet dijo que la industria ya era “increíblemente avanzada” y que los sensores y controles en las fábricas ya eran excepcionales. Millet argumentó que la digitalización cambiará las cosas por el lado de la comunicación y el suministro del negocio. Lourenco Goncalves continuó insistiendo en su mensaje de comunicación, alegando que

El entorno regulatorio James L. Bruno dijo que, hasta ahora, la administración de Trump parece ser favorable a los negocios. “Espero que siga así”, agregó. Thad Solomon dijo que era alentador ver una disminución de la burocracia, pero Mark Millet dijo que no había sido testigo de un gran cambio. “Creo que depende de dónde se encuentre uno, pero algunos estados se han “institucionalizado” y se necesita tiempo para cambiar esa mentalidad”, dijo. Seguridad de la planta Sobre el tema eterno de la seguridad de las plantas, Millet dijo: “Cada individuo debe regresar a casa con sus familias igual que entra”, lo que significa que cuando sale de su hogar sano y con vida debería

esperar volver a su casa en el mismo estado. “Debemos esforzarnos por conseguir cero accidentes”, dijo. “Debemos luchar por el cero y esto solo ocurre cuando la seguridad entra en el tejido empresarial. Los gerentes generales hablando con los gerentes de operaciones a diario y, de no ser así, no se está haciendo lo debido“, dijo Millet. Delano preguntó si era posible lograr cero accidentes y James L. Brown respondió diciendo que comienza con el liderazgo. “Debemos mantener el debate, hacerlo interesante y estar atentos todo el tiempo”, dijo. Thad Solomon dijo que cero era alcanzable y estuvo de acuerdo con Brown en que comienza por el liderazgo y responsabilidad personal. Goncalves estuvo de acuerdo (¿quién no?) y dijo que se debe poner mucho empeño desde arriba. “Lo importante es que sea una prioridad”, dijo. Otro tema regularmente debatido por los foros de AISTech Town Halls es el de los llamados “millennials” y como tienen un futuro en la industria del acero, pero solo si la industria del acero se organiza y les comunica sus grandezas. Delano apuntó que la tecnología reduciría la dependencia de la industria siderúrgica de las personas en el futuro y que las plantas serían más automatizadas, algo que Lourenco Goncalves refutó. “Confiamos más y más en las personas”, dijo, y agregó que la tecnología no excluye a las personas. Thad Solomon tomó el relevo, y agregó: “Se necesita una gran variedad de habilidades”, pero estaba interesado en enfatizar la necesidad de comunicar “lo que hacemos, explicar lo que hacemos y, luego, ser capaces de atraer”. Necesitamos personas fuertes, dinámicas y trabajadoras que trabajen en equipo e innoven“, dijo. Millet dijo que Steel Dynamics estaba buscando espíritus positivos que no ven una pared frente a ellos, pero admitió que la rotación del personal es baja (la señal de un buen empleador). James L. Bruno dijo que US Steel necesitaba “innovación continua”. Alguien planteó una pregunta sobre China y los electrodos de carbono y si China había destruido ese sector determinado de la industria. Mark Millet dijo que sí. “Probablemente agregaron de cuatro a cinco dólares por tonelada a los costos de conversión”, pero de una manera extraña, Thad Solomon resumió los desafíos que enfrenta la industria mundial del acero en el siglo XXI en una frase. “Si se permitiera que las fuerzas del mercado funcionaran, encontraríamos un nuevo equilibrio”, dijo.� www.steeltimesint.com

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CONTROL DE PROCESOS

Aumentando la temperatura del viento caliente del alto horno La optimización del proceso en las estufas de precalentamiento del alto horno de la planta de acero de SAIL en Durgapur ha permitido elevar la temperatura del chorro de 910° a 1000°C, aumentando la productividad del horno en 257t /d o 10.8%, junto con una reducción en la ratio de coque del 5.2%, un aumento en la inyección de carbón del 450% y un enriquecimiento del O2 en un 42%. Por R K Singh, S Sudhir, R R Kumar, V K Jha, B K Das, A Mallick, S K Pan & A Arora

LA temperatura del viento caliente (HBT, por sus siglas en inglés) es el parámetro más importante y utilizado para controlar el suministro de calor térmico en el alto horno. Una temperatura del viento más alta o una mayor entrada de calor térmico a través de las toberas disminuyen las necesidades totales de calor generadas en el horno. Una alta temperatura del viento caliente es uno de los habilitadores que mejora la inyección de carbón pulverizado (CDI, por sus siglas en inglés). La temperatura del viento caliente también influye directamente en la temperatura de la llama adiabática del dardo de combustión (RAFT, por sus siglas en inglés). Un aumento en la temperatura del viento de 10°C aumenta la temperatura de combustión en el dardo en 8,4°C. Tal aumento en la temperatura del viento reduce la ratio de coque en 1,23kg/thm, disminuye el volumen del viento en 5,65Nm3/thm y reduce el volumen del gas de tope (base 800Kcal/ Nm3) en 4,04 Nm3/thm. La HBT es, por tanto, un parámetro importante para controlar el contenido de calor dentro del alto horno. Una serie de ventajas están asociadas a una alta HBT en el funcionamiento del alto horno. Para lograr una mayor HBT, las estufas de precalentamiento deben manejarse de manera eficiente. Los principales factores que afectan a la HBT son, entre otros, el consumo de gas, la ratio aire/ gas (coeficiente de exceso de aire), la temperatura del gas residual, el tiro de la chimenea, la temperatura del viento frío

y su fuga al conducto de humos, el valor calorífico del gas de tope del alto horno (gas BF) y la temperatura del gas del alto horno. El uso de viento de alta temperatura causa ahorros de coque y aumentos de productividad. El ahorro se debe principalmente a un mayor suministro de calor sensible del chorro que reduce el consumo de coque en la tobera. En general, el 85% del calor del horno es suministrado por el consumo de coque en la tobera y el 15% por el viento caliente. La temperatura del viento influye directamente en la temperatura de combustión teórica en el dardo, ejerciendo una sustancial influencia sobre la configuración de la zona cohesiva y también sobre el descenso de la carga. El chorro entra a través de las toberas y causa la combustión del coque y los combustibles auxiliares en la zona de

Ratio gas BF/gas del horno de coque

Valor calorífico

combustión o dardo. El carácter del dardo juega un papel vital en la intensificación de la fundición. El dardo es una cavidad, justo delante de las toberas, en donde las partículas de coque se encuentran sueltas. La temperatura de llama adiabática del dardo (RAFT) es la temperatura máxima de la llama, que se obtiene quemando coque incandescente frente a las toberas usando oxígeno atmosférico o enriquecido en el viento caliente. La RAFT se determina en función de la temperatura del viento, la humedad del viento, la inyección de carbón granulado o pulverizado (CDI, por sus siglas en inglés) y el contenido de oxígeno del viento. Se asocian una serie de ventajas a una alta HBT. Para lograr una alta HBT, las estufas de precalentamiento de aire deben manejarse eficientemente, pero otros factores importantes son, entre

Máx. temperatura

(kcal/Nm3) alcanzable en la bóveda (0C)

α= 1.1

Llama adiabática BF temperatura a α = 1.1(0C)

α = 1.2

1:0

800

1200

1169

1364

50:1

868

1240

1205

1409

45:1

875

1243

1208

1413

40:1

885

1248

1213

1418

35:1

896

1255

1218

1426

30:1

912

1257

1226

1429

25:1

933

1275

1236

1449

20:1

965

1290

1250

1466

15:1

1016

1315

1272

1494

10:1

1114

1357

1311

1542

Tabla 1. Temperatura máxima de la bóveda para distintos valores caloríficos del gas combustible

Los autores colaboran con R & D Centre for Iron and Steel, Steel Authority of India Ltd, Ranchi-834002, India e-mail: rajusingh@sail-rdcis.com Octubre 2018

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otros, el consumo de gas, la ratio aire/ gas (coeficiente de exceso de aire), la temperatura del gas residual, el tiro de la chimenea, la temperatura del viento frío y su fuga al conducto de humos, el valor calorífico y la temperatura del gas de tope del alto horno. Medidas para mejorar La condición de las estufas requiere tomar una serie de medidas tanto operativas como de mantenimiento. Aquí solo veremos los aspectos operativos. Alta temperatura de la bóveda La HBT resultante depende de la temperatura de la bóveda de la estufa y del grado de absorción de calor de los ladrillos refractarios jaquelados de las estufas. Se deben hacer esfuerzos para maximizar la temperatura de la bóveda. Esto depende del valor calorífico del gas combustible utilizado para calentar las estufas, normalmente una mezcla de gas de tope del alto horno (BF) y gas de horno de coque. Sin embargo, no debe excederse la temperatura máxima permitida para el refractario utilizado en la cámara de combustión, la bóveda y las capas superiores de los ladrillos refractarios. Puede maximizarse mejorando la combustión del gas combustible mediante el ajuste correcto de la ratio aire/gas, o usando gases de mayor valor calorífico para precalentar el viento del horno. La temperatura correcta de la bóveda protege a los refractarios del sobrecalentamiento y así impide fallos prematuros y la aparición de puntos calientes en la cámara de combustión y la bóveda. Normalmente, la temperatura de la bóveda se mantiene unos 150-200°C más alta que la temperatura de viento caliente (HBT) necesaria. La temperatura de la bóveda se reduce aumentando la ratio aire/gas combustible (α). Una vez que la temperatura de la bóveda alcanza su valor establecido, la ratio aire/gas aumenta automáticamente para mantener la temperatura de la bóveda establecida. Esto reduce el combustible de gas de tope del BF en las estufas para mantener el gas residual total generado a un nivel constante. Es esencial mejorar el aislamiento de la estufa y el sistema de suministro de viento caliente para lograr una mayor HBT. La Tabla 1 muestra el efecto del valor calorífico del gas combustible de la estufa y la ratio aire/gas (α) en la temperatura de la bóveda de la estufa. www.steeltimesint.com

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Ratio exceso aire (a)

Aire necesario

Gas residual generado

(Nm3/Nm3 de gas)

Caudal de gas

Temp. llama

Temp.

(Nm3/hr) adiabática (0C) bóveda (0C)

1.1

0.70

1.58

93671

1346

1211

1.2

0.76

1.64

90244

1306

1175

1.3

0.83

1.70

87059

1268

1141

1.4

0.89

1.77

83616

1232

1109

1.5

0.95

1.83

80874

1199

1079

1.6

1.02

1.89

78307

1167

1050

1.7

1.08

1.96

75510

1137

1023

Tabla 2. Efectos del exceso de aire en la entrada de calor en la estufa

Valor calorífico del gas El valor calorífico (CV, por sus siglas en inglés) de la mezcla de gas combustible determina la máxima temperatura alcanzable en la bóveda. La temperatura de la llama es simplemente una función del valor calorífico del gas y la cantidad de coeficiente de exceso de aire (α) en el gas residual. Cuanto mayor sea el valor calorífico, mayor será la temperatura de la llama, lo que resulta en una temperatura de la bóveda más alta. Por tanto, es esencial calcular el valor calorífico exacto del gas combustible necesario para alcanzar la temperatura requerida de la bóveda. Si la condición de las estufas y el sistema de suministro de viento caliente no son satisfactorios, se utiliza gas BF sin mezclar con una ratio aire/gas más alta para mantener las temperaturas de la bóveda más bajas, de lo contrario se podría emplear la mezcla de gas de coque o gas de metano en capas de carbón (CBM, por sus siglas en inglés) en la proporción ideal para aumentar la temperatura de la llama adiabática que conducirá a un aumento de HBT. El valor calorífico del gas de tope de alto horno puede calcularse a partir de un análisis del gas. Los gases principales con valor como combustible son CO y H2. CV kCal/Nm3 = 30.2 kCal x %H2 + 30.0 Kcal x %CO + 93.9 KCal x %CH4 Temperatura del gas de tope BF El efecto de la temperatura del gas BF en la temperatura de la cubierta de la estufa es significativo. El gas de tope BF se somete a una limpieza en húmedo para eliminar el polvo. Si la temperatura del gas que sale de la planta de limpieza es alta, entonces el contenido de humedad del gas estará también completamente saturado a un nivel que dependerá de la temperatura del gas. Como resultado, la temperatura máxima alcanzable de la bóveda disminuye a medida que aumenta

la temperatura del gas BF. Con casi el mismo gas BF, la temperatura máxima alcanzable de la bóveda disminuye en 70°C, si la temperatura del gas BF aumenta de 30 a 45°C y el contenido de humedad correspondiente aumenta de 35 a 85gm/ Nm3 de gas seco. Si la temperatura de la bóveda disminuye, la HBT también será menor para el mismo CV de gas BF. Por lo tanto, es deseable enfriar el gas BF en la planta de limpieza de gas a aproximadamente 30-35°C. Ratio aire/gas La ratio aire/gas es también importante para lograr una temperatura de bóveda más alta para un CV dado. El exceso de aire no solo reduce la temperatura de la llama, sino que también aumenta el volumen del gas residual y aumenta la carga sobre la chimenea. Finalmente, afectará a la entrada de gas en la estufa, reduciendo la temperatura del viento caliente. Es esencial, por lo tanto, ajustar la ratio aire/gas correctamente usando el modo automático. En la Tabla 2 se muestra el efecto del coeficiente de exceso de aire (α) en la entrada de gas a las estufas. Temperatura del gas residual La temperatura del gas residual que sale de las estufas es una indicación del nivel de temperatura de los ladrillos refractarios de la estufa. Una temperatura más alta del gas residual en la salida indica más calor retenido en los ladrillos refractarios jaquelados. La temperatura de salida del gas debe mantenerse en el rango de 375 a 400°C. Esto asegura una temperatura más alta del aire caliente por más tiempo. También asegura un mayor tiro de la chimenea, y por tanto que entre más gas en la estufa. La tendencia de la temperatura del gas residual también es importante para lograr una temperatura de gas caliente más alta. Si la temperatura del gas residual en la Octubre 2018

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CONTROL DE PROCESOS

Parametros Producción (t/d)

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

Ene

Feb

2383 2388 2493 2428 2329 1410 2578 2640

Productividad (t/d/m3) 1.58 1.58 1.66 1.61 1.58 1.17 1.69 1.74 Ratio coque (kg/thm) 516 499 462 470 481 515 502 489 Ratio CDI (kg/thm) 10 19 57 56 62 36 58 55 Volumen viento (Nm3/min) 2133 2200 2183 2133 2050 1750 2250 2200 Presión chorro (kg/cm2) 1.52 1.57 1.56 1.59 1.58 1.22 1.66 1.67 Enriquecimiento O2 (Nm3/h) 4526 4706 5484 5077 5146 2178 6198 6438 HBT (oC)

910 914 921 984 1007 970 908 1000

Tabla 3 Parámetros operativos del BF # 4, planta de acero de Durgapur

salida aumenta o permanece constante, la estabilidad térmica de la estufa mejora, de lo contrario, se deteriora. Esto significa que la entrada de calor en la estufa está por debajo de lo requerido para mantener una temperatura de viento caliente constante. La temperatura del gas residual debe ser de 190 - 200°C al final de un período de calentamiento de viento y es de 25-30°C por encima de la temperatura del chorro no calentado (frío). Esto, con una temperatura de 375-400°C del gas residual de la estufa, ayudará a mejorar el tiro de la base de la chimenea causando una mayor entrada de gas de tope BF en las estufas. Se deben tomar medidas aumentando la entrada de gas combustible o reduciendo la temperatura del viento caliente, de lo contrario la temperatura del viento caliente continuará cayendo hasta que la entrada de calor a la estufa por gas combustible sea mayor que el calor consumido por el viento caliente y las pérdidas. Válvula de viento frío y válvula de chimenea La válvula de viento frío debe estar completamente cerrada cuando la estufa está en el período de gas combustible, de lo contrario habrá una fuga de aire frío hacia el regenerador de calor. Esto diluirá el gas residual, reduciendo su temperatura y aumentando el volumen de gas residual, de ese modo reduciendo el tiro lo que reduciría la entrada de gas en la estufa, disminuyendo así la temperatura del viento caliente y la pérdida de viento frío. De manera similar, la válvula de la chimenea también debe estar completamente cerrada durante el período de precalentamiento del chorro. Si no se mantiene, habrá fugas o pérdidas de viento frío, se diluirá la temperatura del gas residual proveniente de otras estufas y aumentará la carga de la chimenea. Esto de nuevo afectará a la entrada de gas en las otras estufas, disminuyendo así la temperatura del viento caliente. Octubre 2018

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Tiro El tiro es un parámetro muy importante para la entrada de gas a las estufas. Depende de la temperatura del gas residual en la base de la chimenea para cada chimenea concreta. Por lo tanto, es esencial mantener una temperatura del gas residual de 20°C por encima de la temperatura del viento frío al final del período de inyección de aire y de 350-400°C al final del período de gas. Además, también es esencial detener la fuga del chorro frío hacia la estufa y el aire atmosférico, y la infiltración de agua en el tiro de la chimenea. Disponibilidad de estufas La disponibilidad de la estufa es un factor muy importante que afecta a la HBT. En casos de funcionamiento con tres estufas, una estufa está en chorro y dos estufas están en gas. Si, por algún motivo, una estufa está fuera de servicio, solo una estufa estará en calentamiento quemando gases. Esto afecta negativamente a la entrada de gas en la estufa. De manera similar, para un funcionamiento de cuatro estufas, dos estufas están en chorro y dos en gas. Si una estufa está fuera de servicio, entonces una estufa está en chorro y dos estufas en gas. Pero si de las cuatro estufas, una estufa está bajo una reparación larga o capital, entonces se convierte en una operación de tres estufas y si cualquiera de las tres estufas no funciona, afecta negativamente a la entrada de gas en las estufas. Por lo tanto, es esencial mejorar la disponibilidad de la estufa mediante un buen mantenimiento y almacenamiento de repuestos críticos. Debido al envejecimiento de las estufas, la entrada de gas disminuye, lo que resulta en una menor HBT. Donde cuatro estufas están disponibles, tres estufas se pueden mantener en gas y la otra en chorro. Si tres estufas están en gas, la entrada total de gas en las estufas

aumenta en un 25 - 30%, alcanzando así una temperatura del viento caliente de 1000°C con solo gas BF. Por lo tanto, es esencial garantizar una alta disponibilidad de estufas mediante un mantenimiento adecuado. Aspectos operativos para una alta HBT La temperatura del viento caliente (HBT) depende de la temperatura de la bóveda de la estufa y del nivel de homogeneización de los ladrillos refractarios jaquelados. Una temperatura de bóveda alta provocará una temperatura alta del chorro, pero no la mantendrá durante mucho tiempo. Entonces, tanto la temperatura de la bóveda como la temperatura del gas residual de la estufa, siendo esta una medida de la homogeneización de los ladrillos refractarios, son igualmente importantes. Si se usa un CV de gas más alto, la temperatura máxima de la bóveda se alcanza dentro de la primera media hora desde el inicio del período de gas combustible, incluso con una menor entrada de gas. Sin embargo, no asegura una homogeneización adecuada de los ladrillos refractarios jaquelados. La temperatura del gas residual estaría en el rango de 225-275°C frente a los 375400°C deseados para una homogeneización adecuada. Si la temperatura del gas residual es de unos 250°C, la base del regenerador estará sólo a unos 150-175°C. La temperatura del chorro frío, entra en la estufa a unos 150-170°C, por lo que apenas hay diferencia de temperatura entre el chorro frío y los ladrillos refractarios jaquelados, por lo que no se produce transferencia de calor. En esta situación, la utilización de la parte inferior del regenerador es muy pobre. Hay una pérdida de área de superficie efectiva de la estufa para la transferencia de calor que provoca una temperatura del viento caliente más baja. Para lograr una mayor temperatura del viento caliente, es esencial que los ladrillos refractarios jaquelados tengan un nivel de homogeneización adecuado. Debe aumentarse la entrada de gas en la estufa. Pero solo aumentar el CV del gas no mejorará la homogeneización, solamente aumentará la temperatura de la bóveda y puede dañar el refractario de la parte superior del regenerador y la bóveda. Para aumentar la entrada de gas en las estufas, se pueden adoptar las siguientes medidas: www.steeltimesint.com

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Caso de estudio HBT de BF#4 DSP Las estufas del BF 4 en la planta de acero de SAIL en Durgapur se basan en la tecnología HTS. La HBT estaba en un rango de 920930°C en los meses de julio-agosto de 2012, una temperatura baja, por tanto, se tomaron medidas para aumentar la HBT a 1000°C. Instalar purgadores en los conductos de gas Se llevó a cabo la instalación de purgadores en el conducto de gas de las tres estufas con un efecto significativo en la temperatura de la bóveda. Antes de que se instalaran los purgadores, el gas absorbía la humedad del agua presente en la tubería del gas. Los purgadores han logrado la eliminación continua del agua del conducto de gas, consiguiendo un gas de combustión con menos humedad. Análisis del gas de combustión de la estufa La ratio aire/gas es igualmente importante para lograr una temperatura de bóveda más alta para un CV de gas dado. Inicialmente, la ratio aire/gas de las tres estufas estaba en el rango de 0,95-1,0. La ratio se optimizó en 0,80-0,85 con la ayuda de un analizador de gases de escape sobre la base de % CO y % O2 en el gas de combustión. Gas a las estufas cuando BF se apaga Durante el apagado del horno, es muy importante el calentamiento continuo de las estufas para mantener el calor dentro de las estufas para luego calentar el alto horno. El enfriamiento excesivo tampoco es bueno www.steeltimesint.com

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para los ladrillos refractarios de la estufa, ya que crea un mayor estrés térmico. Por lo tanto, durante los períodos de parada cortos (6-8 h) se proporciona gas BF a las estufas para mantener el calentamiento. Mejora de la temperatura del gas residual Inicialmente, el punto establecido de la HBT se reducía en tramos de 10°C para mejorar el estado térmico de las estufas, ya que la temperatura del gas residual al final del período de inyección de aire era inferior a 300°C. Una vez que se alcanzó una temperatura del gas residual por encima de 300°C al final del período de inyección de aire, la HBT se incrementó gradualmente en tramos de 10°C. Optimización de los parámetros de soplo La RAFT del horno se mantuvo a unos 2050 ± 50°C en el BF#4. Se añadió vapor adecuado de 3-4 t/hr para mantener la RAFT deseada con una HBT de 10001020°C junto con un enriquecimiento de oxígeno de 6000-7000 Nm /hr (3-4%), y CDI de 6-8 t/hr. En la Tabla 3 se observan los parámetros de funcionamiento del BF#4. 3

Conclusiones El efecto combinado de varias medidas de optimización del proceso (instalación de purgadores, optimización de la ratio aire/ gas en las tres estufas mediante análisis de

1020

los gases de combustión, mantenimiento de una mayor temperatura del gas residual de la estufa que conduce a un mayor tiro de la chimenea) ha mejorado la temperatura del viento caliente de 920°C a unos 1000°C desde noviembre-diciembre de 2012 en adelante (Fig 1). � Bibliografía 1) A K Biswas: Principles of Blast Furnace Iron making: Theory and Practice, Cootha publishing house, Brisbane, (1981). 2) CBR Applications in Combustion Control of Blast Furnace Stoves”, Proceedings of the International Multi Conference of Engineers and Computer Scientists 2008 Vol I IMECS 2008, 19-21 March, 2008, Hong Kong by SUN Jinsheng, Member, IAENG 3) AM Dalley, “Failure Analysis of a Section of Bustle Pipe from the No. 13 Blast Furnace at Gary Works,” U. S. Steel Research Interorganisation Correspondence, November 6. 4) M L Wei, and T. E. James, “Design, Maintenance and Repair of Blast Furnace Bustle Pipes,” Iron and Steel Engineer, August 1981, pp. 51-59. 5) Investigation of Blast Furnace Bustle Pipe Failures and Repair by D. J. Radakovic and Y. Zhao, United States Steel Corporation Research & Technology Centre. 6) Blast temperature optimisation philosophy and practice by Yasushi Ishikawa, Shin Hashimoto and Hiromitsu Yoshimoto.

1007

1000

984

980

970

960 940 HBToC

• Aumentar y mantener la presión en los conductos de gas. • Enfriar el gas BF en la planta de limpieza de gases para reducir la humedad transportada a la estufa. • Tres estufas en gas en lugar de dos, donde haya cuatro estufas disponibles. • Aumentar la disponibilidad de la estufa con un buen mantenimiento. • Mejorar el tiro de la chimenea eliminando las fugas de la válvula de chorro frío. • Cerrar la válvula de la chimenea y evitar la inundación de agua en el tiro / base de la chimenea. • Abrir completamente la válvula de gas de combustible. • Funcionamiento automático de la ratio aire/gas.

920

912

921 908

900 880 860 840

Base (Jul-Ago)

Sept

Oct

Nov Meses

Dic

Ene

Feb

Fig 1. Variación de la temperatura del aire caliente Jul 2012 a Feb 2013. *BF estuvo bajo CR en Dic.12 para reparación de la parte superior y estabilización en Ene.13

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FABRICACIÓN DE ACERO ELÉCTRICO

Beneficios del intercambio de coraza de horno de arco eléctrico en el consumo refractario Las ventajas de revestir un horno de arco eléctrico (EAF) desconectado intercambiando la coraza en vez de revestirlo in situ son una mayor seguridad para el personal, una mayor productividad y un menor consumo refractario. Una comparativa de cuatro plantas que usan el intercambio de coraza muestra tiempos de intercambio que varían de 1,33 a cinco horas dependiendo del tamaño de la coraza, solo la mitad del tiempo requerido para el revestimiento in situ. Por F Memoli*, S A Guzmán*, M Manzoni**, A Grasselli**, M. Pozzer** y M Pustorino** DEBIDO a la creciente competitividad de la industria siderúrgica, los revestimientos refractarios de horno de arco eléctrico (EAF, por sus siglas en inglés) no solo son necesarios para durar más tiempo, sino también para lograr las mínimas reparaciones posibles durante una campaña para así minimizar las interrupciones en la producción. El revestimiento refractario se desgasta debido a los diferentes tipos de cargas: son dos los esfuerzos de carga causados por el peso del metal en el refractario y por la carga térmica, que provocan deformaciones plásticas y elásticas del revestimiento [1]. Otros dos mecanismos de desgaste son la erosión mecánica y química del revestimiento por la escoria y el metal [2]. La ratio de desgaste depende de una serie de factores: la geometría del EAF y la del revestimiento refractario; los materiales refractarios; las materias primas metálicas cargadas y el proceso operativo EAF

adoptado,[3] así como el grado de acero que se está fabricando. El desgaste refractario comienza en la línea de escoria, donde se ve más afectado por la erosión y el ataque químico, y continúa en el resto del revestimiento. Normalmente, un revestimiento EAF puede durar entre una y cuatro semanas antes de que tenga que someterse a un revestimiento general, dependiendo del espesor residual en la pared refractaria. El tipo de procedimiento de mantenimiento refractario del EAF se puede dividir en dos categorías: • Mantenimiento refractario EAF in situ - coraza estacionaria • Mantenimiento refractario en EAF desconectado - coraza intercambiable Debido al entorno hostil y a la necesidad de realizar la reparación refractaria rápidamente para permitir que la producción se reinicie, el mantenimiento in situ no garantiza que el revestimiento

siempre se complete correctamente. Además, debido a este motivo, una vez reiniciado, se controla constantemente el EAF colada tras colada para ver lo rápido que se desgasta el revestimiento. Si un área particular del revestimiento se desgasta demasiado rápido, la producción se interrumpe y el equipo de mantenimiento procede al gunitaje de esa área para remodelar el revestimiento. El clásico trabajo de mantenimiento de gunitaje implica un trabajo manual muy duro al manipular una lanza frente a un horno caliente. Esto requiere al menos dos operarios[4]. En la actualidad, se emplean robots de escaneo láser y de gunitaje para resolver los problemas de seguridad y la efectividad operativa del gunitaje, pero esto no resuelve el problema de la necesidad de contar con personas que controlen el revestimiento en un entorno hostil. En el caso del mantenimiento en modo

*Tenova Inc, 100 Corporate Centre Drive, Coraopolis, PA, USA, 15108 +1 (412) 262-2240 francesco.memoli@tenova.com; sergio.guzman@tenova.com **Tenova S.p.A. Via Gerenzano, 58, 21053 Castellanza VA, Italy +39 (0331) 444-111 marco.manzoni@tenova.com; andrea.grasselli@tenova.com; mauro.pozzer@tenova.com; michele.pustorino@tenova.com Octubre 2018

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FABRICACIÓN DE ACERO ELÉCTRICO

Fig 1 Grúa levantando la coraza del EAF en la planta 1

desconectado, la planta de acero tiene dos corazas EAF intercambiables, de modo que cuando una de las corazas está en funcionamiento, la otra se está revistiendo. De esta forma, el revestimiento refractario se realiza en una coraza de horno totalmente fría, lo que permite a las personas trabajar en mejores condiciones y con tiempo suficiente para reparar adecuadamente las áreas dañadas. Cambio de coraza EAF El intercambio de corazas EAF es una operación de mantenimiento estructurada y codificada que el gerente de mantenimiento de la planta planifica en detalle utilizando los siguientes criterios: • Seguridad del personal involucrado directa e indirectamente en la operación en todo momento; • Eficiencia en la secuencia de la operación para minimizar el tiempo de mantenimiento y sus riesgos asociados; • Eficacia del desempeño de cada miembro del equipo de mantenimiento. El personal de mantenimiento pasa por una estricta formación operativa y de seguridad antes de participar en la operación. En base a las observaciones realizadas en las cuatro plantas estudiadas, se realizan 15 operaciones principales durante un cambio de coraza EAF. 1. Enfriamiento de la coraza del horno antes de comenzar el mantenimiento; 2. Desconexión de la energía eléctrica y apertura del interruptor de circuito; 3. Desconexión de la energía hidráulica y apagado de la estación hidráulica; 4. Cierre de las principales válvulas de gas www.steeltimesint.com

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Fig 2 Parte superior de la coraza siendo retirada de la plataforma

(oxígeno, gas natural, nitrógeno, argón); 5. Cambiar el control del horno al modo cambio de coraza; 6. Desconectar las mangueras para el agua; cal; carbón; oxígeno; gas natural; hidráulico; argón / nitrógeno; 7. Desconexión mecánica de la coraza de la plataforma basculante del horno; 8. Conectar la coraza a la grúa puente; 9. Mover la coraza EAF desde la plataforma basculante al suelo o a un vagón de transferencia; 10. Limpiar la plataforma basculante del horno mientras se retira la coraza; 11. Mover la coraza EAF de reemplazo desde el suelo o el vagón de transferencia a la plataforma basculante; 12. Conectar la coraza EAF a la plataforma; 13. Reconectar todas las mangueras; 14. Encender el sistema hidráulico; 15. Conectar la energía eléctrica cerrando el interruptor de circuito. Cambio de coraza en la planta 1 Esta empresa produce barras de refuerzo (rebar) y tiene unas ventas anuales de alrededor de 3Mt. Una gran parte del acero de esta empresa se fabrica en dos EAFs convencionales de 90 t Tenova AC EBT, cada uno de los cuales produce aproximadamente 600kt / año de acero líquido. Esta planta necesita al menos 60 minutos desde la última colada para enfriarse, antes de que alguien pueda acercarse al horno para realizar el mantenimiento. Mientras las mangueras se desconectan del horno, se puede limpiar la plataforma que lo rodea. La desconexión de las mangueras lleva unos 30 minutos. Al mismo tiempo, la coraza se desconecta de la plataforma. En este

punto, la grúa se une a la coraza en cuatro puntos y la levanta de la plataforma. Esta planta tiene una grúa capaz de levantar todo el peso de la coraza superior e inferior combinadas, así que se puede realizar una sustitución completa de la coraza con solo una grúa (Fig 1). Mientras se traslada la coraza de la plataforma al área de mantenimiento, se lleva a cabo una limpieza adicional de la plataforma con agua a presión para eliminar los restos de escoria y desechos. Luego, la grúa se mueve para recoger la coraza de revestimiento refractario de reemplazo y la coloca asegurándola a la plataforma basculante. Todas las mangueras se vuelven a conectar y se restaura la energía. El EAF está listo para comenzar. El tiempo total para el cambio de coraza completo, desde el apagado hasta el encendido es aproximadamente tres horas y 45 minutos. Cambio de coraza en la planta 2 La segunda compañía se especializa en tipos de acero de ingeniería laminados en caliente y barras estiradas en frío, barras peladas, barras torneadas y otros productos. Manejan un EAF Tenova 85t Consteel® EAF, con una producción anual de 700kt/año. La coraza EAF se enfría por un mínimo de 100 minutos antes de comenzar el cambio de coraza. Debido al peso de la coraza EAF y a la capacidad limitada de la grúa de metal caliente, se requieren dos grúas para levantar toda la coraza sin partirla en dos. El uso de dos grúas de manera simultánea para el intercambio de corazas es todo un desafío, pero resuelto con éxito por experimentados operarios de grúas. La coraza se traslada a un vagón de Octubre 2018

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FABRICACIÓN DE ACERO ELÉCTRICO

Fig 3 Colocando la coraza inferior revestida

transferencia y se transporta a otro edificio para el revestimiento. El tiempo total para la operación completa de cambio de coraza, desde el apagado hasta el encendido es unas cuatro horas. Cambio de coraza en la planta 3 La tercera empresa es uno de los principales productores de acero en Europa, especializada en acero para la construcción. Manejan un EAF convencional Tenova 105T EBT AC, que produce más de 1Mt/año. La diferencia entre la Planta 3 y la Planta 2 es que, debido al peso total del horno, las grúas no pueden levantar todo el peso de la coraza EAF, por lo que las partes superior e inferior de la coraza deben dividirse para el intercambio de la misma. Se utilizan dos grúas simultáneamente para levantar y mover ambas partes (Fig 2). Esto agrega complejidad y tiempo a la operación, sin embargo, la práctica de intercambio de

Fig 4 Colocando la nueva coraza superior

coraza es preferible al revestimiento in situ del EAF en la plataforma. Las partes superior e inferior de la coraza se trasladan a un vagón de transferencia que las transporta al área de mantenimiento. Mientras tanto, el fondo revestido y la nueva coraza superior se recogen del pasillo del horno y se mueven hacia la plataforma del horno (Figs 3 y 4). Se necesitan aproximadamente 100 minutos para mover la coraza usada y reemplazarla por una coraza revestida. Esto lleva más tiempo que en los dos casos anteriores debido a la necesidad de dividir la coraza. La división también requiere un trabajo refractario adicional in situ que se llevará a cabo una vez que la parte superior de la coraza esté conectada a la parte inferior. Ciertas áreas del revestimiento refractario no pueden completarse hasta que los paneles se colocan sobre la coraza inferior. También supone más tiempo que

RESUMEN DE LOS DATOS DE PLANTA Duración de la campaña

Planta#4

Planta#1

la plataforma basculante se someta a un procedimiento de limpieza completo, que lleva 40 minutos. El tiempo total para el procedimiento de cambio de coraza es de unas 5 horas, aunque es el tiempo más largo, continúa en el mismo rango de los demás. Cambio de coraza en la planta 4 La cuarta compañía ofrece acero de calidad especial como aceros carburizados, austemperados, revenido superficial, aceros al boro, aceros para muelles y para otras aplicaciones. Funciona con un horno OBT 95t y produce un poco más de 700kt/ año. El EAF, el horno de cuchara (LF) y la máquina de colada están en el mismo espacio y se puede alcanzar el EAF con la grúa de metal caliente. La planta normalmente cambia la coraza durante el turno de mañana, sin embargo, debido a que para el cambio de coraza se

Planta#3

Plant#2

2 semanas

3-4 semanas

Coraza completa

Coraza dividida

Coraza completa

95 t

90 t

105 t

85 t

Tiempo cambio coraza EAF (minutos)

Planta#4

Planta#1

Planta#3

Planta#2

Tiempo mínimo de enfriamiento requerido

104

Desconectar energía eléctrica/hidráulica

Desconectar mangueras

Desconexión mecánica de la coraza de la plataforma (tiempo oculto)

Conectar la coraza a la grúa puente

Mover la coraza EAF desde la plataforma al suelo/vagón

Limpieza de la plataforma basculante

Mover la coraza EAF desde el suelo/vagón a la plataforma

Conectar la coraza a la plataforma

Reconectar mangueras

Tiempo mínimo para reconectar la energía eléctrica/hidráulica

102

225

300

248

Método de intercambio de coraza Tamaño colada EAF (métrico)

Tiempo total para la secuencia de mantenimiento

Tabla 1 Comparativa de los tiempos de intercambio de corazas de las cuatro plantas.

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FABRICACIÓN DE ACERO ELÉCTRICO

Personal mínimo para el cambio de coraza

Planta#4

Planta#1

Planta#3

Planta#2

Personal mecánico

Personal eléctrico

Personal de limpieza general

Operarios de grúas

Planta#4

Planta#1

Planta#3

Planta#2

Mangueras de agua

Mangueras de cal

Mangueras de carbono

Mangueras de oxígeno

Mangueras de gas natural

Mangueras hidráulicas

Mangueras lubricantes

Mangueras de arón/nitrógeno

Número total de mangueras

Grúas y conexión al EAF

Planta#4

Planta#1

Planta#3

Planta#2

Número de puntos de conexión entre la coraza y la estructura de elevación

Número de grúas necesarias para elevar y mover la coraza EAF

TOTAL Personal para cambio de coraza Número de mangueras para desconectar/conectar

Tabla 2 Resumen del personal y actividades requeridas para intercambiar las corazas

necesita la grúa de metal caliente fundido, el intercambio debe esperar hasta que se ha llevado la última cuchara a la torreta de la máquina de colada continua (CCM). Mientras tanto, todas las mangueras, a excepción de una de entrada de agua y una gigante de salida, están desconectadas y el horno se deja enfriar. Durante esta espera se realiza la limpieza de la área de la cuchara de escoria. La operación de cambio de coraza es extremadamente eficiente y rápida, con un promedio de poco más de 90 minutos, incluso en varias ocasiones todo el cambio, desde el apagado al encendido, llevó menos de 40 minutos (Fig 5). El personal empleado está extremadamente bien preparado y la logística de la planta es buena. Esta planta no solo tiene el cambio de coraza vieja a nueva más rápido, sino que también es el que emplea a menos gente: solo 10 personas. El tiempo total para el cambio de coraza es de unas 1,66 horas. Beneficios del cambio de coraza frente al revestimiento La seguridad, la productividad y el consumo refractario se benefician del intercambio de coraza en lugar del revestimiento in situ. Seguridad Hay muchos beneficios operativos al realizar un intercambio completo de coraza en lugar de volver a revestirlo in situ, pero sobre todo, realizar el revestimiento www.steeltimesint.com

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con el horno desconectado permite que la plataforma basculante se enfríe por completo, lo que aumenta la seguridad y hace que el entorno de trabajo para el personal de mantenimiento sea mucho menos arduo. Solo por la seguridad adicional que esta técnica aporta a la planta ya se justifica la adopción del método de intercambio de coraza. Productividad Una de las diferencias más interesantes entre las plantas que adoptan el intercambio de coraza frente al revestimiento in situ es el tiempo total que se necesita mantener el horno desconectado. En el caso del intercambio de coraza, el tiempo varía entre 1 y 5 horas aproximadamente. En el revestimiento in situ, el horno debe enfriarse por completo para que los trabajadores puedan llevar a cabo la reconstrucción refractaria necesaria, lo que implica desconectar el horno durante un tiempo considerable, al menos el doble que con el cambio de coraza.

Fig 5 Moviendo la coraza EAF revestida a la plataforma

lo tanto en la necesidad de correcciones durante la campaña con posteriores gunitajes deteniendo el funcionamiento. � Referencias 1. Charles A Schacht, Thermomechanical Design of EAF Refractory Linings, 1999 Electric Furnace Conference Proceedings, pp 361-365.

Consumo refractario Normalmente, la cantidad de material de gunitaje consumido en las plantas que realizan el intercambio de coraza es mucho menor que en otras plantas. Esto se debe a la capacidad de realizar un minucioso revestimiento refractario en la coraza de repuesto, mientras que en el caso in situ la presión para reiniciar el funcionamiento a veces resulta en una menor precisión y por

2. Borovský, Kijac, Domovec, Analysis of the Slag and Metal Influence on the Life of Electric Arc Furnace Hearth Refractory Lining, Acta Metallurgica Slovaca, 15, 2009, pp 77 - 85 3. Ashraf Hanna, Karl-Michael Zettl, Electric Arc Furnace Process Improvements and Lining Concepts, 2014 AISTech Conference Proceedings. 4. R Gerling, B Stallmann, D Blissenbach, Automatic EAF refractory maintenance, Millennium Steel, 2005, pp 124-129.

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COLADA CONTINUA

El gran cambio que los fabricantes de acero ignoran La carga en caliente ahorra tiempo y energía, pero la mayoría de los fabricantes de acero aún tienen que adoptarla para reducir la brecha entre la colada continua y la laminación en caliente. La complejidad que esto añade al proceso de producción siempre ha sido un obstáculo, hasta ahora. Por Marcus Malinen* EN el entorno competitivo y hambriento de recursos de la fabricación de acero, optimizar el camino entre la fundición de acero y el laminado en caliente para minimizar el enfriamiento de los planchones puede significar la diferencia entre salir adelante y destacar. La idea del “proceso caliente” ha existido desde que la crisis del petróleo de 1973 obligó a las compañías siderúrgicas a reducir los costes de recalentamiento. Si bien los precios del petróleo están actualmente en alza desde su reciente baja a principios de 2016, hay otra tendencia en alza que hace necesario seguir avanzando hacia la optimización de la carga en caliente en la industria: la creciente importancia de las prácticas

ambientalmente sostenibles. Aunque la carga en caliente es simple en teoría, requiere un esfuerzo de programación inmensamente difícil, ya que las diferentes calidades del acero requieren diferentes tiempos de enfriamiento para los planchones entre los procesos de fundición y laminado. Además, diferentes programaciones de líneas, restricciones y KPI deben alinearse para maximizar las oportunidades de carga en caliente y hacer un programa de producción que merezca la pena. A pesar de estas dificultades, la carga en caliente sigue siendo un tema de actualidad, ya que promete importantes ahorros de costes y productividad, además

de adecuarse a las directrices cada vez más estrictas sobre eficiencia energética. Se necesita menos energía y tiempo para recalentar los planchones a la temperatura requerida para la laminación en caliente, lo que también reduce las emisiones de CO2. Tener menos planchones en el inventario también reduce el capital circulante vinculado a ellos. El valor de la carga en caliente La industria del acero es el mayor emisor industrial de dióxido de carbono. Con el creciente impacto del calentamiento global, se está fijando en la carga en caliente y el laminado directo para ayudar a reducir la emisión de gases de efecto invernadero.

* Vicepresidente de Europa, Oriente Medio, Africa y Rusia, Quintiq, marca de Dassault Systèmes Octubre 2018

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COLADA CONTINUA

No es solo el medio ambiente el que gana con la carga en caliente, los fabricantes de acero también pueden obtener beneficios tangibles. Reduciendo la duración del enfriamiento de los planchones entre la fundición y la laminación en caliente a solo unos pocos días, existe un importante potencial para la reducción de costes. Dependiendo del volumen de producción de la planta de acero y del aumento logrado en la velocidad de carga en caliente, los beneficios pueden ser de cientos de miles, o incluso millones de dólares al año. Los planchones de carga en caliente a una temperatura elevada también mejorarán la calidad del material, reducirán las pérdidas de material, mejorarán la productividad y reducirán los planchones en stock. Una ratio de laminación directa del 100% y un rendimiento del 100% son las futuras tendencias en el desarrollo del control de precisión en el proceso de laminación en caliente. Esto significa que no hay demora entre la colada y el laminado y que los productos carecen de defectos. ¿El resultado? Productos de mejor calidad, menos desperdicios y mejores pedidos entregados a tiempo completamente. ¿Por qué la industria no ha avanzado con la carga en caliente? Aunque los evidentes beneficios de la carga en caliente hacen que sea un objetivo al que aspiran los fabricantes de acero, muchos no han logrado optimizar el proceso. ¿Qué es lo que hace que la carga en caliente óptima sea un objetivo tan difícil de alcanzar? Es una falacia suponer que la carga en caliente es algo que solo se necesita implementar una vez. Las tendencias en la industria siderúrgica, como la creciente cartera de productos y pedidos de menor tamaño, hacen que la carga en caliente sea aún más difícil, y algunos productores de acero están alcanzando tasas más bajas de carga en caliente hoy que en el pasado. La fabricación de acero, la colada y el laminado en caliente son procesos complejos, y son comunes diferentes excepciones e interrupciones en cada proceso. Esto crea una necesidad de reprogramación frecuente: no es suficiente crear un solo programa que optimice la ratio de carga en caliente, porque inevitablemente algo ocurrirá en la producción, que requerirá un cambio en la programación. La mayoría de las empresas www.steeltimesint.com

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siderúrgicas no cuentan con un soporte de programación que les permita hacer frente a esos cambios y al mismo tiempo maximizar la ratio de carga en caliente. Por ejemplo, si algunos de los planchones necesitan un acondicionamiento imprevisto de la superficie después de haber sido colados, el planificador debe ser capaz de redirigirlas a los recursos de acondicionamiento adecuados y reprogramarlos en la secuencia de laminado en caliente. Cuando el tren de laminación en caliente tiene una parada imprevista de unas pocas horas, el sistema debe ayudar al planificador a ajustar el programa de fundición para que los planchones aún estén calientes cuando el tren de laminación vuelva a funcionar. Esto puede implicar el almacenar planchones temporalmente bajo cubiertas que retengan el calor, pero éstas suelen tener una capacidad limitada que debe tenerse en cuenta. La colada y el laminado en caliente a menudo operan independientemente el uno del otro: están en diferentes departamentos, con distintos gerentes y planificadores y, a veces, incluso diferentes KPI. Falta una visibilidad completa sobre todo el proceso. Incluso en una planta siderúrgica integrada, la ausencia de un sistema de programación capaz de manejar las complejidades e incertidumbres de la fabricación de acero es a menudo un obstáculo para alcanzar el objetivo de la carga en caliente. Obtener la composición química exacta en la fundición de acero es un proceso muy complejo. También lo es combinar los pedidos en una secuencia de colada. Cada pedido de cada cliente tiene unos requerimientos químicos ligeramente diferentes y el desafío es mejorar la eficiencia combinando los pedidos en la misma secuencia de colada para aumentar la duración de la secuencia. Es fundamental hacer las cosas bien, ya que los productos que no cumplan con las especificaciones tendrán que ser desechados, reciclados o vendidos como un producto de menor calidad. Algunos planchones necesitan rectificado para mejorar la calidad de la superficie antes del laminado en caliente y esto debe tenerse en cuenta en la programación. En algunos casos, esto se sabe solo cuando el planchón ha sido fundido e inspeccionado. También agrega complejidad al esfuerzo de programación la capacidad limitada de las cubiertas de retención de calor o de los

fosos que mantiene el calor que ralentizan el proceso de enfriamiento. Algunos grados de acero deben mantenerse calientes por razones técnicas. Las interrupciones, grandes y pequeñas, desordenarán cualquier agenda planificada. Por ejemplo, el trabajo de mantenimiento imprevisto en un tren de laminación en caliente puede detener las tareas en ese tren durante seis horas, lo que a su vez retrasa también seis horas los procesos posteriores en un efecto de arrastre. Además de las interrupciones imprevistas, también hay paradas planificadas que el programa debe tener en cuenta. Cuando se produce una interrupción, el sistema debe poder revisar la programación rápidamente mientras asegura que se cumplan los KPI establecidos. Crear programaciones para la carga en caliente es un desafío constante, ya que los métodos o sistemas típicos no pueden estar al día con los cambios o reaccionar a las interrupciones lo suficientemente rápido. Lo complejo de la planificación es, por lo tanto, cómo actualizar los programas y a la vez mantener una ratio alta de carga en caliente. Lo que los fabricantes de acero necesitan es un sistema de programación que pueda prometer eficiencia y, sobre todo, precisión. Programación precisa: la clave para resolver el rompecabezas de la carga en caliente Las conjeturas no tienen cabida en la siderurgia. Todo material, proceso y decisión debe ser preciso. El costo de hacerlo mal es demasiado alto. La planificación precisa de los programas del tren de laminación en caliente en función de los recursos disponibles y las órdenes pendientes es una tarea difícil incluso para el equipo de planificación con más experiencia. Cada programa debe tener en cuenta qué planchones pueden introducirse para extender la programación y minimizar el tiempo de espera entre la colada y la laminación en caliente. En caso de que se produzca una interrupción, por ejemplo, cuando una colada de acero no alcanza la composición requerida y debe volver a refundirse, los procesos deben reprogramarse rápidamente para garantizar que los pedidos no se retrasen. Una solución de planificación integrada y avanzada permitirá a los planificadores contar con el apoyo que necesitan para crear planes que sean tan flexibles Octubre 2018

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COLADA CONTINUA

como exigentes. Con visibilidad sobre las operaciones, agilidad frente a las interrupciones y solidez incluso en las condiciones más desafiantes, se garantiza una alta eficiencia y productividad en las operaciones de fabricación de acero. La solución de programación debe tener las siguientes capacidades para aprovechar al máximo el potencial de la carga en caliente. Un solo sistema para planiﬁcarlo todo Un sistema único que proporciona a los planificadores visibilidad completa de los recursos de laminado en caliente y los múltiples pasos de producción de: reservas de planchones, planificación de las secuencias de colada, programación de las coladas, rectificado y laminado en caliente. Con visibilidad, los planificadores pueden intervenir cuando hay interrupciones y cuellos de botella, y tomar medidas para mitigar los problemas antes de que sea demasiado tarde. Los planificadores pueden ajustar los programas de producción a las necesidades en caso de avería de las máquinas, escasez de recursos o pedidos urgentes. La visibilidad también permite la programación colaborativa entre planificadores de distintos procesos, como el planificador de colada y el de laminado en caliente. Programación optimizada Un optimizador potente puede determinar rápidamente el equilibrio óptimo entre la colada y el laminado en caliente, teniendo en cuenta todas las restricciones de la secuencia. Esto proporciona a los planificadores una visión inmediata de cómo las secuencias de colada y laminado en caliente afectan a los KPI de carga en caliente. Avisa de las vulneraciones de restricciones, propone las mejores secuencias de coladas y optimiza los programas combinados de laminado en caliente y colada. Cuando hay interrupciones, el optimizador reorganiza la secuencia de tareas para generar el mejor programa.

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Planiﬁcación basada en KPI La oportunidad de medir los KPI e impulsar mejoras en los críticos. Debería capacitar a los planificadores con respuestas inmediatas basadas en KPI sobre la calidad de un plan antes de su implementación. Controlar todos los KPI que desee y predecir el impacto de las decisiones, con información actualizada al minuto y opciones de planificación al alcance de la mano. Con esto, los planificadores pueden ver las consecuencias de cada acción en términos de KPI, como los tiempos de entrega, el rendimiento, los niveles de inventario y la utilización de la capacidad. Capacidades de secuencia dinámica Una combinación de productos diversa aumenta la complejidad de la programación para la carga en caliente y puede afectar a las entregas. Las capacidades de secuencia dinámica, junto con la información de planificadores experimentados, son necesarias para mantener las interrupciones del proceso al mínimo y ayudar a garantizar unas entregas puntuales. Unas capacidades de secuencia potentes permiten a los planificadores visualizar diferentes escenarios de producción para crear una programación optimizada y orientada a la demanda. Esta solución debe tener en cuenta cualquier input, y reglas tales como tiempos de configuración específicos, reglas de transición y consideraciones de calidad. No puede detenerse ahí. La solución adecuada debe ser capaz de planificar el flujo de materiales, combinar pedidos y crear lotes para generar una secuencia de producción óptima para unas entregas mejores.

Gestión de interrupciones en tiempo real Cuando ocurren interrupciones tales como el mal funcionamiento de una máquina, la solución debe calcular rápidamente las consecuencias de las condiciones actuales y ofrecer un programa de producción optimizada alternativo basado en las nuevas restricciones. Esta capacidad permitirá tomar medidas rápidamente para mantener una producción eficiente. En control Sobre todo con la solución de planificación y optimización adecuada para la carga en caliente, los planificadores tendrán siempre el control, en vez de estar controlados. Contar con el apoyo de un sistema de este tipo da a los planificadores la libertad de no preocuparse excesivamente por los pequeños detalles, lo que les permite usar su amplio conocimiento y experiencia para tomar las decisiones que realmente contribuyen al negocio. La carga en caliente puede mejorar la rentabilidad, el rendimiento y la calidad, a la vez que reduce el consumo de energía y el impacto de las emisiones de carbono en el medio ambiente. Para aquellos fabricantes de acero que están asumiendo la complejidad de la carga en caliente con una solución de planificación avanzada, realmente es un cambio en las reglas del juego. �

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HIERRO DIRECTAMENTE REDUCIDO

Fabricación del hierro con una fuente de energía H2 Este artículo analiza cómo la economía del hidrógeno influirá en la fabricación de hierro y acero de la próxima generación, en concreto examinando el concepto MIDREX H2 de utilizar el proceso ya comprobado MIDREX con una fuente de energía H2. Por Jayson Ripke, PhD, John Kopfle** y Chris Ravenscroft*** HA habido un creciente interés y se ha trabajado mucho para explorar y mitigar las emisiones de CO2 durante las últimas décadas en la industria siderúrgica. El proceso de reducción directa MIDREX® de gas natural junto con un horno de arco eléctrico (EAF) presenta las emisiones de CO2 más bajas de cualquier ruta siderúrgica comercialmente comprobada; sin embargo, aún queda espacio para emisiones más bajas mediante el uso de hidrógeno como combustible y reactivo químico. La mejor posibilidad para reducir drásticamente la huella de CO2 de la industria del acero es el uso de hidrógeno puro como fuente de energía y reductor para la producción de hierro de reducción directa (HDR) en un horno de cuba MIDREX. Este concepto, conocido (y registrado) como MIDREX H2, tiene grandes posibilidades de ser desarrollado y materializado en plantas DRI nuevas o ya existentes. La dificultad de producir hidrógeno puro sin una gran huella de CO2 es un obstáculo importante para implementar la fabricación de hierro con reducción directa de hidrógeno. Aun así, esta idea puede estar más cerca de lo que muchos creen a medida que la idea de la “economía del hidrógeno” evolucione. De la economía de hidrocarburos a la de hidrógeno La mayor parte de la energía hoy en día proviene de una de las tres fuentes de hidrocarburos: petróleo, carbón o gas natural. Esto se conoce como “economía de hidrocarburos” cuando se habla de la energía y su relación con los mercados globales. La economía de hidrógeno es una

Fig 1. Mejorando la economía de H2 renovable; Departmento de energía H2@scale FCTO webinar - julio 28, 2016

propuesta de un sistema de producción de energía utilizando hidrógeno. Se ha propuesto para resolver algunos de los efectos negativos del uso de combustibles de hidrocarburos, los cuales liberan carbono a la atmósfera como CO2, CO, hidrocarburos no quemados, etc. Los defensores de una economía del hidrógeno a escala mundial argumentan que el hidrógeno puede ser una fuente de energía ambientalmente más limpia para los usuarios finales sin la emisión de contaminantes, como partículas o dióxido de carbono en su uso final. Sin

Fig 2. Reacciones de la fabricación del hierro

* Director, I&D, Midrex Technologies Inc. **Director, desarrollo corporativo, Midrex Technologies Inc. ***Director, marketing global y comunicaciones, Midrex Technologies Inc. www.steeltimesint.com

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HIERRO DIRECTAMENTE REDUCIDO

Fig 3. Proceso Midrex con adición de hidrógeno

embargo, hay que superar muchos problemas para que el hidrógeno se convierta en un importante factor económico. Por ejemplo, el hidrógeno tiene una alta densidad de energía por peso, pero una baja densidad de energía por volumen cuando no está comprimido o líquido. Por lo tanto, el alto costo de una pila de combustible de hidrógeno ha sido un gran obstáculo en su desarrollo. Otras cuestiones al respecto, como el almacenamiento, la infraestructura de distribución y la pureza del hidrógeno, y las preocupaciones por la seguridad, deben ser superadas para que la economía del hidrógeno despegue. Además, existe el clásico síndrome del “huevo y la gallina”. Los potenciales productores esperan ansiosamente que los consumidores den un paso adelante para poder demostrar el uso del hidrógeno a escala, mientras que los consumidores estarán preparados una vez que se puedan producir cantidades suficientes de hidrógeno a un costo competitivo. La plena realización de la economía del hidrógeno requerirá la cooperación de la industria, el mundo académico, el gobierno y el consumidor. Conociendo el hidrógeno En la actualidad hay dos usos principales para el hidrógeno. Aproximadamente la mitad se usa para producir amoníaco (NH3) para su uso en fertilizantes. La otra mitad se usa para convertir fuentes de petróleo pesado en fracciones más ligeras, adecuadas para usar como combustibles, Octubre 2018

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lo que se conoce como hidrocraqueo. Ya que así se pueden mejorar efectivamente los materiales básicos más pobres, como arenas de alquitrán y pizarra bituminosa, se considera al hidrocraqueo un área de crecimiento. En 2016, el 96% de la producción mundial de hidrógeno provenía de combustibles fósiles; 48% del gas natural, 30% del petróleo y 18% del carbón. La electrólisis del agua representó el 4%. Vincular la producción centralizada de hidrógeno a una flota de vehículos ligeros de pila de combustible requeriría la ubicación y la construcción de una costosa infraestructura de distribución. Además, debe superarse el desafío tecnológico de proporcionar un almacenamiento del hidrógeno seguro y abundante a bordo del vehículo para permitir autonomía suficiente entre las cargas. Por lo tanto, de los cuatro métodos para obtener hidrógeno, la combustión parcial de gas natural en una central eléctrica de ciclo combinado de gas natural (CCGN) parece ofrecer la ruta química más eficiente y la máxima extracción de energía térmica utilizable. La mayor parte del hidrógeno se produce en un reformador de metano a vapor (SMR, por sus siglas en inglés) utilizando gas natural como materia prima. Es una tecnología similar a un reformador MIDREX. El reformador produce un gas que contiene H2 y CO, después se elimina el CO. Si bien la producción de hidrógeno a gran escala

utilizando reformadores a vapor es una realidad hoy en día, no proporciona una solución para reducir las emisiones de CO2 en gran medida porque está hecho de gas natural; por lo tanto, el SMR tiene emisiones de CO2 significativas. Otra tecnología para la producción de H2 es la electrólisis, que utiliza electricidad para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno. Esto ya se hace, pero hay dos problemas para su uso en la economía del hidrógeno: 1) en la mayoría de los países, la electricidad se genera principalmente con combustibles fósiles, por lo que la gran huella de CO2 permanece, y 2) el costo del hidrógeno es demasiado alto para muchas aplicaciones con los precios actuales de la electricidad (aproximadamente el doble del costo del hidrógeno derivado del reformado a vapor). Actualmente hay disponibles electrolizadores de 1.0 MW, pero la capacidad instalada mundial total es de solo 50 MW. En 2016, el Departamento de Energía de los EE.UU. (DOE, por sus siglas en inglés) identificó H2@Scale como una gran oportunidad subestimada, denominándola una “Gran Idea”. El DOE se está centrando en un esfuerzo combinado con 14 de sus 17 laboratorios nacionales. En lugar de generar H2 por electrólisis utilizando electricidad producida durante los momentos de máxima demanda, el DOE prevé el uso de energía producida en los momentos de menos demanda con un menor costo, almacenando el H2 producido y luego transportándolo a los usuarios cuando sea necesario. La Fig. 1 muestra su visión de la economía. Con una electricidad a $0.01/kWh, el costo del hidrógeno es aproximadamente el mismo que el de un reformador a vapor (vease la segunda barra por la izquierda en la Fig. 1). Otros avances en I+D podrían resultar en un costo aún más bajo para el hidrógeno electrolítico. La cantidad que se estima que podrá producirse a este costo nos conduce a la posibilidad muy real de usar H2 para la fabricación del hierro y acero. Uso de hidrógeno para la fabricación del hierro Existe un gran interés y se está trabajando en todo el mundo para reducir las emisiones de CO2. Una solución muy prometedora es el uso de hidrógeno como combustible y reactivo químico en lugar de combustibles fósiles. www.steeltimesint.com

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HIERRO DIRECTAMENTE REDUCIDO

La industria siderúrgica representa hasta el 5% de las emisiones mundiales totales de gases de efecto invernadero debido a su considerable uso de carbón. Alrededor del 75% del acero del mundo se fabrica utilizando hierro de alto horno (BF) procesado en un horno de oxígeno básico (BOF). El BF utiliza coque (carbón refinado) como fuente de energía y reductor. Esta ruta de proceso genera aproximadamente dos toneladas de CO2 por cada tonelada de acero producido. El proceso MIDREX de gas natural, junto con un horno de arco eléctrico (EAF), tiene las emisiones de CO2 más bajas de cualquier ruta de fabricación de acero comprobada comercialmente. Esto ocurre porque el gas natural contiene mucho más hidrógeno que el carbón. El gas de proceso de una típica planta MIDREX contiene aproximadamente un 55% de H2 y un 36% de CO, mientras que el gas BF es casi todo CO. Como resultado, la combinación MIDREX/EAF produce aproximadamente la mitad de las emisiones de CO2 por tonelada de acero que un BF/BOF. Al agregar depuradores de CO2, Midrex puede reducir aún más las emisiones de CO2 al eliminar el CO2 en los humos. Las emisiones se pueden reducir de nuevo a la mitad, en comparación con la ruta BF/BOF, si el CO2 puede ser utilizado y/o secuestrado. A pesar de los beneficios de la producción de acero DR/EAF con gas natural, interesa una ruta del proceso con emisiones aún más bajas para reducir drásticamente la huella de CO2 de la industria siderúrgica. Se están llevando a cabo importantes iniciativas en todo el mundo para utilizar el hidrógeno para fabricar hierro. Esto no es un concepto nuevo. Cleveland-Cliffs, Lurgi y LTV Steel construyeron una planta de reducción directa Circored de 400.000 kt/año en Trinidad que utilizaba hidrógeno de un reformador a vapor como fuente de energía y reductor. La planta se puso en marcha en 1999, pero el reactor de lecho fluidizado tuvo numerosos problemas y solo producía unos 150kt cuando se cerró en 2001. La última solución de fabricación del hierro de bajo CO2 sería producir hidrógeno puro utilizando una fuente de energía baja en carbono, como la solar, eólica, hidráulica o nuclear, y usar el hidrógeno en un horno de cuba para producir DRI. Midrex está ahora desarrollando el proceso MIDREX H2 para hacer justamente eso. www.steeltimesint.com

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Fig 4. Proceso Midrex H2TM

Una introducción a la reducción del hierro Antes de entrar en los detalles de la fabricación del hierro con hidrógeno, repasemos algunos conceptos básicos. La fabricación de hierro pirometalúrgica (alta temperatura) utiliza CO y H2 para lograr la reducción, que es la eliminación de oxígeno del mineral (opuesto a la oxidación). Hay muchas reacciones que ocurren en un reactor de reducción directa o en un alto horno, pero las principales se muestran en la Fig. 2. El hierro está representado por Fe y el metano (un componente primario del gas natural) está representado por CH4. En un alto horno, casi toda la reducción se realiza usando CO (reacción 2), que se genera desde coque. En la reducción directa, la reducción se logra con CO y H2. En el caso del proceso MIDREX estándar que utiliza gas natural, el 60% (relación de H2 a CO) de la reducción se realiza con hidrógeno. Como la reducción se produce en un BF a aproximadamente 1300°C y en un horno DR a aproximadamente 900°C, el control de la temperatura es muy importante. La reacción 1 es endotérmica (requiere calor) mientras que la reacción 2 es exotérmica (emite calor). El proceso MIDREX, que utiliza un contenido de gas típico de 55% de H2 y 36% de CO, es fácil de controlar porque la temperatura en el horno permanece relativamente constante. Las reacciones de carburación ocurren automáticamente en el BF debido a todo el carbono presente. En un proceso de reducción directa, ocurren si el gas reductor

contiene CH4 y CO. Las reacciones de reformación ocurren cuando el metano está presente en un horno BF o DR. Muchos BF ahora inyectan metano (gas natural) en el horno para reducir el consumo de coque. Uso del hidrógeno en las plantas Midrex Tal y como se señala en el artículo “Futuro de la reducción directa en Europa: Perspectivas a medio y largo plazo”, coescrito por Midrex y Primetals y presentado en la Conferencia ESTAD en junio de 2017, el hidrógeno puede utilizarse de dos maneras en una planta de DR. Se puede introducir algo de H2 en una planta de gas natural como sustituto de una parte del gas natural, o la planta de DR puede basarse en un 100% en H2. En el caso de la adición de H2 a una planta MIDREX, se puede sustituir un tercio del gas natural requerido. Por ejemplo, 60.000 Nm³/h de H2 pueden ser sustituidos por aproximadamente 20.000 Nm³/h de gas natural en una planta de 2,0 Mt/año, representando aproximadamente el 30% del consumo total de gas natural. El diagrama de flujo para este enfoque se muestra en la Fig. 3. Esto se puede hacer con una planta ya existente o una nueva. MIDREX H2 se refiere al uso de un 100% de hidrógeno como gas de alimentación. Midrex tiene una larga experiencia en el uso de hidrógeno para fabricar hierro en un horno de cuba. Desde 1969, las plantas MIDREX han producido más de 955Mt de DRI con más del 50% de hidrógeno. Las plantas MIDREX utilizan tres proporciones Octubre 2018

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diferentes de H2 y CO. La mayoría usa gas natural y un reformador MIDREX estándar que produce un gas reductor con 55% de H2 y 36% de CO (H2/CO de 1,5). La planta FMO MIDREX en Venezuela usa un reformador a vapor, y el H2/CO ha variado de 3,3 a 3,8. Hay seis módulos MIDREX que utilizan gas hecho de carbón, y estos tienen ratios de hidrógeno/CO de 0,37 a 0,56. Por lo tanto, el proceso MIDREX ha producido con éxito DRI a ratios H2/CO de 0,37 a 3,8. En base al modelo inicial y a experimentos de laboratorio, es posible usar hidrógeno casi puro para producir DRI en un horno de cuba MIDREX. El diagrama de flujo se muestra en la Fig. 4. Es como el proceso MIDREX estándar, excepto que el gas de entrada de H2 se genera de forma externa al proceso. Por tanto, no hay reformador y se incluye un calentador de gas para calentar el gas a la temperatura requerida. En la práctica, el contenido de H2 del gas reductor es aproximadamente del 90%, con el balance de CO, CO2, H2O y CH4. Estos constituyentes resultan de la adición de gas natural para el control de la temperatura y la adición de carbono, como se describe en la siguiente sección. Debido a que el H2 se convierte en H2O y se condensa en el depurador del gas de humos, no es necesario un sistema de eliminación de CO2. El consumo de hidrógeno es de Octubre 2018

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HIERRO DIRECTAMENTE REDUCIDO

aproximadamente 550 Nm³/t DRI. Además, se requieren hasta 250 Nm³/t de DRI de H2 u otras fuentes de calor respetuosas con el medio ambiente, como calor residual, electricidad y/o gas natural, como combustible para el calentador de gas de reducción. Con este proceso, las emisiones de CO2 podrían reducirse hasta en un 80% en comparación con la ruta de acería BF/BOF. Hay algunas consideraciones para el proceso MIDREX H2, la primera de las cuales es la temperatura. Con tanto hidrógeno, el DRI se enfría a medida que el gas reductor entra en el horno de cuba debido a la reacción 1 de la fabricación del hierro (Fig. 2). Por lo tanto, es necesario agregar gas natural para mantener la temperatura de reducción deseada. Según el modelo de Midrex, la adición de gas natural a una ratio de 50 Nm3/t de DRI debería lograr esto. La segunda cuestión es el contenido de carbono DRI. La mayoría de DRI se usa en los EAFs. En la actualidad, la práctica de fabricación de acero por EAF generalmente emplea adición de carbono ya sea con materiales metálicos como DRI, HBI y arrabio o como carbono puro. Quemar este carbono con oxígeno inyectado crea un calor importante, lo que reduce el consumo de electricidad y permite una fusión más rápida. Como el arrabio está hecho de

metal caliente BF que está saturado con carbono, contiene 4-4,5% de carbono. DRI puede tener 1-4,5% de carbono dependiendo del proceso, reduciendo el gas utilizado y la forma en que funciona la planta de DR. La mayoría de los productores de acero EAF prefieren usar DRI con 1,53% de carbono, pero el nivel óptimo de carbono varía en función de la mezcla de carga metálica y del grado de acero producido. Con altas cantidades de hidrógeno en el gas reductor, será necesario agregar hidrocarburos en alguna parte del proceso para alcanzar el nivel de carbono deseado. Las opciones de carburación DRI incluyen la adición de hidrocarburos en la zona de enfriamiento o en el cono inferior del horno. La adición de 50 Nm3/t de gas natural para el control de la temperatura da como resultado un carbono DRI de aproximadamente el 1,4%. La próxima evolución en la fabricación de acero será fundir el hierro sin usar carbón, pero esto requerirá mucha energía, ya que el punto de fusión del acero aumenta a medida que disminuye el contenido de carbono. Conclusiones Hoy en día, la mejor posibilidad para reducir drásticamente la huella de CO2 de la industria siderúrgica es el uso de hidrógeno puro como fuente de energía y reductor para el mineral de hierro. Hay muchos esfuerzos en marcha en todo el mundo para lograr este objetivo. El uso de hidrógeno en un horno de cuba MIDREX, conocido como proceso MIDREX H2, tiene grandes posibilidades de ser desarrollado y materializado en plantas DRI nuevas o ya existentes. El principal obstáculo para implementar la fabricación de hierro con reducción directa de hidrógeno es la dificultad de producir hidrógeno puro sin una gran huella de CO2. A pesar de este obstáculo, los gobiernos y la industria están buscando maneras de hacer realidad una economía del hidrógeno lo antes posible, y con ella una forma más limpia de fabricar hierro y acero. � NOTA DEL EDITOR: Este artículo está basado en el artículo “El futuro de la reducción directa en Europa: perspectivas a medio y largo plazo”, en coautoría con Primetals y Midrex y presentado en la Conferencia ESTAD en junio de 2017. www.steeltimesint.com

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