Steel Times International Spanish October 2016

ACERO ESTRUCTURAL

TRATAMIENTO DE AGUAS

MEDIO AMBIENTE

CONFERENCIA MUNDIAL DEL ACERO

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NOTICIAS INTERNACIONALES DEL SECTOR DEL ACERO

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We transform … the world of revamps and modernization.

Incrementar la productividad. Reducir costes.

Los convincentes servicios de ingeniería se destacan de entre muchos otros sobre todo cuando se trata de modernizaciones inteligentes, es decir, de mejorar las instalaciones existentes a fin de satisfacer las demandas futuras del mercado, lo cual constituye uno de los principales desafíos del mundo actual.

Es aquí donde nuestra vasta y valiosa experiencia entra en juego. Nuestro trabajo consiste, en definitiva, en ayudarle

a aumentar su productividad y a mejorar la calidad. También la planificación inteligente es importante, por ejemplo, a fin de aprovechar paradas programadas por mantenimiento y minimizar pérdidas de producción. Y el resultado concreto para usted es: ahorro de tiempo y dinero.

Un gran número de proyectos acabados demuestran nuestra calidad y fiabilidad como especialista global en tecnologías para plantas metalúrgicas y de laminado.

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índice - OCTUBRE 2016

ACERO ESTRUCTURAL

TRATAMIENTO DE AGUAS

MEDIO AMBIENTE

CONFERENCIA MUNDIAL DEL ACERO

Imagen de portada cortesía de Leybold

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NOTICIAS INTERNACIONALES DEL SECTOR DEL ACERO

EDITORIAL Editor Matthew Moggridge Tel: +44 (0) 1737 855151 matthewmoggridge@quartzltd.com

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Redactor asesor Dr. Tim Smith PhD, CEng, MIM Editor de Producción Annie Baker

VENTAS Director Ventas Internacionales Paul Rossage paulrossage@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855116 Gerente de Ventas del Grupo Ken Clark kenclark@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855117

6

19 2 Tratamiento de aguas Gusa Nordeste pone en marcha su proyecto Acero Verde de Brasil

Producción de Publicidad Martin Lawrence

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

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 2016

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6 Fabricación de acero al oxigeno Añadiendo sínter para controlar las salpicaduras 10 Acero estructural Desarrollo del acero de alta resistencia en JSPL

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14 Utilización de electricidad en la Fabricación de acero Mejora de proceso con EMS 19 Medio ambiente reducción de emisiones a gran escala

22 ISSN0143-7798

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22 Conferencia mundial del acero 2016 el “año del destino” del acero Octubre 2016

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TRATAMIENTO DE AGUAS

Decantadores del circuito de agua de contacto

Gusa Nordeste pone en marcha su proyecto Acero Verde de Brasil

A finales del año 2015, Gusa Nordeste, que forma parte del Grupo Ferroeste, puso en marcha su planta de producción de acero. Localizada en la ciudad de Açailândia, en la parte occidental del estado de Maranhão, al norte de Brasil, la nueva acería aporta al sector de acero de Brasil, 420.000 Tons/año de palanquilla.

RUSSULA suministró una solución completa para la planta de aguas, la cual consistió en el tratamiento de agua de aporte y el tratamiento de agua de proceso. En Octubre del 2015, un equipo de ingenieros de Russula realizó las primeras pruebas con agua. La puesta en marcha en caliente tuvo lugar a finales de Diciembre, cuando se coló la primera palanquilla en la máquina de colada de tres líneas de Gusa Nordeste.

Russula suministró con éxito en la fecha prevista la planta de tratamiento de aguas.

En el alcance del proyecto se suministraron todos los equipos, ingeniería básica y de detalle de obra civil, ingeniería mecánica y eléctrica, supervisión de la instalación, puesta en marcha y formación. ¿Qué significa para las plantas de acero convertirse en sostenibles?

Por lo general, las empresas se esfuerzan por ser N ° 1, excepto en el caso de las emisiones de CO2. La industria siderúrgica es la mayor fuente industrial de las emisiones de CO2 en el mundo debido al consumo energético para producir acero, su dependencia de los combustibles con base de carbono y reductores, y el gran volumen de acero producido. 1 Alrededor del 50% de una planta integrada de acero típica proviene del carbón, el 35% de la electricidad, el 5% de gas natural y 5% de otros gases.2 La producción de una tonelada de arrabio usando carbón de coque en un alto horno emite un promedio de 1,8 toneladas de CO2. 3 A medida que las economías del mundo intentan dejar de depender de los combustibles

fósiles, las empresas tendrán que mejorar la eficiencia energética y aprovechar el poder de fuentes alternativas tales como el calor residual de las fábricas. Gusa Nordeste ha hecho justamente eso. Este es el primer proyecto de acero en el mundo que es auténticamente “verde” porque no se utilizan combustibles fósiles en ningún momento del proceso de producción.

Gusa Nordeste ha invertido mucho en los últimos años para construir su planta de acero verde con el principal objetivo de la reutilización de los residuos generados durante el proceso de fabricación de acero.

En 2006, la compañía adquirió una planta de inyección de carbón pulverizado que reutiliza los finos generados durante el tamizado de carbón, que a su vez reduce el consumo de carbón granular requerido por el horno. 4 A largo plazo la inyección de partículas pulverizadas de carbón vegetal a base de biomasa a través de las toberas del alto horno, Bio-PCI, tiene el potencial de reducir las emisiones de CO2 en un 1840%.5 En 2008, Gusa Nordeste instaló una planta de cogeneración termoeléctrica para recuperar el calor sensible y latente de los dos altos hornos y convertirla en electricidad. El CO que sale del alto horno se quema al entrar grandes cantidades de aire en la campana de extracción. El gas caliente resultante de la combustión se utiliza en una caldera de recuperación de calor para producir vapor de alta presión.

6 Esta tecnología produce energía de bajo coste y reduce las emisiones de CO2. Con

la adquisición de la Central Termoeléctrica, Gusa Nordeste se convirtió en un productor neto de energía, que tiene una capacidad de energía eléctrica de 10 MW de cogeneración.

En 2009, Gusa Nordeste adquirió una instalación de molienda de escorias para procesar todas las escorias generadas en el alto horno y utilizar como co-productos en la fabricación de cemento y fertilizantes.7 En el mismo año la compañía lanzó su proyecto AVB (Aço Verde do Brasil).

Russula fue uno de los proveedores clave para ayudar a Gusa Nordeste en tomar un paso importante para convertirse en un fabricante de producto largo de acero.

Optimizar la eficiencia energética| Minimizar el consumo de agua Las soluciones de Russula para el tratamiento de agua se focalizan en dos aspectos importantes de la tecnología sostenible: optimizar la eficiencia energética y minimizar el consumo de agua. Muchos de los ahorros de energía y de agua se pueden conseguir suministrando un equipo eficiente e incrementado la reutilización de agua.

En consonancia con la filosofía de ahorro de energía en plantas de acero con tecnología sostenible, Russula instaló motores de alta eficiencia controlados con variadores de frecuencia, como así lo requiriese la operación o bien por potencia de motor. El resultado final fue una reducción de consumo de energía así como la huella de CO2.

*Mary House, Russula Octubre 2016

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3

Filtros de anillas del sistema de pretratamiento

Capitalizando los 28 años de experiencia de Russula en automatización de trenes de laminación, la planta de tratamiento de aguas está totalmente automatizada.

Minimizar las operaciones manuales en sistemas auxiliares como son las plantas de aguas permite al personal de operación dedicar más tiempo al proceso de producción de acero.

La planta de tratamiento de aguas, también, se diseñó para recuperar en la mayor medida de lo posible las purgas y descargas. Esto implica que se reduzca el consumo de agua y químicos, lo que ayuda a Gusa Nordeste a ser menos dependiente de las fuentes de agua externas. Reducir el consumo de agua es una forma de hacer frente a la crisis mundial del agua y a la protección del medio ambiente.

que permita incrementar la capacidad a 500.000 Tons/año. Se instala también una unidad de separación de aire (ASU) para la producción de oxígeno, nitrógeno y argón, así como una unidad de recuperación de gas del BOF. El BOFGRU tiene una capacidad de gas de 30.000 m3 y está equipado con un medidor de gas.

Gusa Nordeste también está planteándose instalar un nuevo tren de laminación con dos salidas, una para barras y otra para rollos. Russula ha diseñado y dimensionado la planta de tratamiento de aguas para la incorporación de todos los proyectos de expansión futura. Cuando se instale la cuarta línea de la colada continua y el tren de laminación, no será necesario realizar modificaciones en la planta de tratamiento de aguas.

Proyecto de tecnología sostenible La acería consiste en un BOF tipo convertidor para convertir 50 Tons de arrabio fundido en acero, mediante la inyección de oxígeno, con un tiempo entre coladas de 36 minutos, operando 300 días al año. Para el refinado secundario se instala en la acería un horno cuchara de 50 Tons.

En una primera fase, la máquina de colada continua (CCM) de tres líneas tiene una capacidad de producción de palanquillas de 420.000 Tons/año. En un futuro, se preveé instalar una cuarta línea

Descripción

Sistema 1

Sistema de agua de aporte

Filtros de anillas

Alcance de suministro El sistema de tratamiento de aguas de Russula para Gusa Nordeste trata un caudal total de agua de aproximadamente 7.500 m3/h. El tratamiento de agua de aporte y el tratamiento de agua de proceso se dividen en tres sistemas separados, que se describen en detalle en la siguiente tabla.

Russula suministrará todos los equipos mecánicos y eléctricos necesarios. Los equipos mecánicos se componen de tubería prefabricada y pintada, estructuras metálicas, válvulas así como todo el equipo mecánico descrito en la tabla para cada sistema. El alcance de suministro eléctrico consiste de paneles de media tensión, transformadores, centro de control de motores con interruptores extraíbles, instrumentación, PLC y unidades remotas.

Pretratamiento de agua El sistema de agua de aporte capta agua bruta del Río Piquiá y de pozos profundos.

El porcentaje de agua que se capta de cada una de las fuentes depende de la estación del año y condiciones meteorológicas, siendo en invierno por lo general cuando hay un mayor volumen de agua. El sistema de pretratamiento se ajusta automáticamente a la mezcla de agua para mantener una calidad de agua correcta durante todo el año.

Russula incluyó en el alcance principal de suministro: cámaras de floculación,

Caudal (m3/h) Equipos 700

Cámaras de floculación, decantadores lamelares, sistema de filtración de anillas y sistema de ósmosis inversa

Depuración de lodos

Agua de no contacto para el horno cuchara y

el horno de recalentamiento

Agua de no contacto para acería, sistema de

emergencia y agua industrial

388

Espesador de lodos, filtro prensa y tornillo sinfin Torres de refrigeración y sistema de filtración de anillas

1152

Torres de refrigeración, intercambia dores de placas y sistema de filtración de anillas

Agua de no contacto parra el Tren de Laminación

1615

Torres de refrigeración y sistema de filtración de anillas

Sistema 2

Agua de contacto para CCM y Tren de Laminación

2434

Foso de cascarilla, decantadores longitudinales, puentes

rasca dores, separador de aceites, sistema de filtración

Sistema 3

Agua de no contacto para la Planta de Oxigeno

de anillas y torres de refrigeración 552

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Caudal Total

Torres de refrigeración, intercambia dores de placas y sistema de filtración de anillas

7471

m3/h

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Deshidratador tipo espiral diseñado por Russula

Sistema de pretatamiento para el agua de aporte decantadores lamelares para retirar las partículas gruesas y otros elementos del río y filtros de anillas para asegurar una calidad de agua adecuada y eliminar las partículas más pequeñas. Con el fin de obtener agua desmineralizada, dentro del alcance de suministro principal se incluye una ósmosis inversa para proporcionar una calidad de agua óptima en determinados circuitos del proceso como son los moldes y la planta de oxígeno.

Agua de proceso El sistema depurador de aguas trata lodos que proceden del BOF. Primero, el agua entra en el deshidratador tipo espiral y después cae por gravedad en un tanque espesador de lodos abierto, donde se depositan los sólidos. A continuación, el lodo se deshidrata y se compacta en el filtro prensa en forma de ladrillos. Estos ladrillos se pueden reutilizar en la fabricación de cemento. La alianza entre Masaveu y el Grupo Ferroeste produce cemento compuesto a partir de la escoria del alto horno, llamado “cemento verde”.

El tratamiento del agua de no contacto para el horno cuchara/horno recalentamiento, tren de laminación y acería se divide en tres circuitos cerrados.

Para cumplir con los estrictos requisitos de calidad de agua y temperatura, todos los circuitos cuentan con filtración de anillas y torres de refrigeración, excepto el circuito de acería que incluye también intercambiadores de placas. El sistema de tratamiento de agua para la planta de Octubre 2016

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Circuito de limpieza de gas

oxígeno es también un circuito de agua de no contacto cerrado que incluye los mismos equipos y funciones similares al circuito de agua de la acería.

El tratamiento de agua de contacto para la colada continua y tren de laminación es un circuito abierto que sigue el esquema de las cuatro etapas de Russula. Primero, una decantación en el foso de cascarilla para eliminar partículas mayores a 200 micras que posteriormente serán eliminadas por medio de una cuchara bivalva. Segundo, aquellas partículas que la fricción haya hecho que no decantasen en el foso de cascarilla, lo harán en los decantadores longitudinales. Los lodos, aceites y grasas se eliminan por medio de un puente rascador.

Las partículas que han logrado pasar a través de los decantadores y que tienen una densidad mayor que la del agua se eliminan en el sistema de filtración de anillas. Una vez filtrada, el agua se bombea a las torres de refrigeración donde se enfría antes de volver al proceso.

Un futuro más sostenible Russula tuvo el honor de formar parte del equipo de tecnología sostenible de Gusa Nordeste. Este proyecto fue un ejemplo emblemático de como una planta de fabricación de acero puede mejorar la eficiencia energética aprovechando las tecnologías alternativas de combustibles no fósiles que reducen significativamente las emisiones de CO2. En la carrera mundial por reducir las emisiones de CO2, el proyecto de tecnología sostenible ABV abre camino

Circuito de enfriamiento de la acería a otros productores de acero a comenzar la adaptación de sus plantas a las mejores tecnologías disponibles. �

Referencias 1. IEA Clean Coal Centre, February 2012, IEA Clean Coal Centre is a collaborative project of member countries of the International Energy Agency.

2. Energy intensity project report and energy intensity system, worldsteel, energy fact sheet 2014.

3. Sustainable steel at the core of a green economy, worldsteel. Calculated using routespecific CO2 intensities for three steel production routes: basic oxygen furnace, electric arc furnace and open-hearth furnace. It is a weighted average based on the production share of each route.

4. Grupo Ferroeste web page, www.ferroeste. com.br/en/o-grupo/empresas/gusa-nordeste.

5. Economic Assessment of Charcoal Injection in the Ironmaking Process (BIO-PCI),Bruzual, Cristobal Feliciano and Mathews, John A, February 2014.

6. Industrial Efficiency Technology Database, www.ietd.iipnetwork.org/content/bof-heat-andgas-recovery.

7. Sustainable steel at the core of a green economy, worldsteel. Calculated using routespecific CO2 intensities for three steel production routes: basic oxygen furnace, electric arc furnace and open hearth furnace. It is a weighted average based on the production share of each route. www.steeltimesint.com

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6

FABRICACIÓN DE ACERO AL OXÍGENO

Añadiendo sínter para controlar las salpicaduras Un serio problema en las operaciones de un horno de oxígeno básico (BOF) es la acumulación del fondo de cuchara en la lanza y de metal en la boca y cono del convertidor debido a las salpicaduras y desbordamientos. Se han conseguido minimizar las salpicaduras añadiendo sínter durante el periodo de salpicaduras, por lo tanto incrementando el contenido FeO y de este modo la fluidez de la escoria. A pesar de ello, el incremento de escoria espumosa provocado debe ser controlado añadiendo pequeñas cantidades de sínter durante unos minutos y ajustando el ratio de soplado. Por S K Gupta*, A Prasad*, A Chatterjee*, M Kumar**, S Ghosh* & R Datta* LA acería Nº 1 de Rourkela, produce 0,5Mt/ año de varios aceros especiales, incluyendo CRNO, hojalata, API, SAILMA y SAILCOR usando un BOF de 65t seguido por un arco aspirador de refino VAR/VOR (/oxígeno), un tratamiento de horno de cuchara y coladas continuas.

La producción de estos aceros de calidad especial requiere un control preciso de los parámetros siderúrgicos.

Operar un convertidor de tamaño pequeño es siempre un reto para controlar los parámetros de soplado y cumplir las condiciones de volcado.

El exceso de lobos (skulling) en la lanza y la acumulación de metal en la boca y cono del horno debido a las salpicaduras y desbordamientos estaban afectando seriamente la productividad de la acería.

Se realizaron extensas pruebas para controlar y minimizar las salpicaduras mediante la adición de residuos férreos como la sínter.

Se encontró que la adición de sínter en pequeños intervalos durante el pico del

periodo de decarburación fue una manera efectiva de controlar las salpicaduras mediante el incremento del contenido FeO de la escoria para mejorar su fluidez.

Se observó una mejora del soplado durante las pruebas con respecto a las salpicaduras, atasco de la lanza, atasco de la campana, la formación de escoria y la temperatura del volcado inicial.

La principal función del BOF es la decarburación del metal caliente del alto horno usando gas de oxígeno puro.

En el soplado desde arriba del convertidor BOF, se inyecta oxígeno puro como un chorro a alta velocidad en la superficie del metal fundido causando la penetración del chorro afectado en el baño de metal hasta cierta profundidad.

El soplado desde arriba de oxígeno puro del BOF puede decarburizar metal caliente de 4,3% C a 0,04% C en cerca de 16 minutos.

El oxígeno inyectado oxida primero la silicona y luego el carbono.

Bajo estas condiciones, los elementos

x103kg

50

5

Fe, Si, Mn y P son oxidados para formar escoria. La figura 1 muestra la evaluación de la composición del baño (1) y la figura 2 muestra la evaluación de la composición de la escoria (1) para un convertidor BOF. A medida que el soplado progresa, la cal (CaO) se va disolviendo en la escoria y el peso de la escoria sube (1) (Fig 3).

El oxígeno reacciona directamente con el carbono en el baño de metal para producir CO y CO2 y sale en los gases de escape.

Una pequeña cantidad de hierro (oxidado o vaporizado en la zona de impacto del chorro) también escapa como humo de óxido.

La cantidad total de hierro entonces perdida es normalmente menos de 10 kg/t del peso del acero, para un proceso eficiente.

Para un proceso ineficiente, en el cual la formación de escoria no está bien controlada, la pérdida de hierro en gases puede llegar a 25-30 kg/t de acero.

Además de la vaporización/oxidación del hierro, se producen gotas de metal y escoria

Wt%S

40

C

CaO FeO

Wt%P

3

0.02

2

0.01

1

0.2

S P

0.1

Mn Si 20

32

30 Wt%S

Wt%C,Mn,Si

40 4

SiO2

20

24

MnO

16

10

8

0 40

60

80

100 %

tiempo de soplado

Fig 1. Evolución de la composición del baño con el tiempo de soplado

0

20

40

60

80

100 %

tiempo de soplado

Fig 2. Evolución de la composición de la escoria con el tiempo de soplado

0

4

8 02 Blown

12

16 x103Nm3

Fig 3. Aumento de la masa de escoria con oxígeno soplado

*R & D Centre for Iron and Steel, Steel Authority of India, Ranchi – 834002, India **Steel Melting Shop No 1, Rourkela Steel Plant, Rourkela, India Octubre 2016

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FABRICACIÓN DE ACERO AL OXÍGENO

1630 1625

0.06

FTD Temp, °C

0.057

0.05

1626

1621 1620

FTD P, % FTD S, %

0.053 1190

0.03

1185 0.02

0.019

0.01 con sínter

1187,7 1179,3

1180 1175 1170

0

1615

TMI

0.04

0.02

7

Without sinter

con sínter

Without sinter

con sínter

Fig 4. Comparativa de la temperatura del primer volcado para la adición de sínter durante las salpicaduras

Fig 5. Comparativa de la composición del acero del primer volcado, es decir P y S para la adición de sínter durante las salpicaduras

Fig 6. Comparativa del insumo total de metales para cargas de prueba con adición de sínter

debido al impacto del chorro de oxígeno en el baño de metal, llamado punto caliente.

Gotas muy finas de metal y escoria pueden ser arrastradas directamente desde este punto caliente junto con los gases de escape.

Bajo ciertas condiciones, la mezcla de gotas de escoria, normalmente hierro enriquecido, se deposita en la boca del convertidor y en la lanza.

Cuando el depósito sobre la lanza se vuelve excesivo, se retira la lanza y el fondo de cuchara se quita, o se reemplaza la lanza por una limpia.

El fondo de cuchara formado en la boca del convertidor debido a las deposiciones de metal y escoria también es indeseable y se debe limpiar de vez en cuando.

La altura de la lanza es después reducida aproximadamente de 20 a 30 pulgadas (~500-750mm) mientras proporciona el oxígeno para generar algún óxido de hierro inicial para incrementar la formación apropiada de escoria.

Finalmente, la lanza se baja unas 20 a 30 pulgadas más para el suministro de oxígeno principal.

El objetivo aquí es incrementar la velocidad de reacción y controlar la formación inicial de escoria.

Durante esta descarga principal es cuando ocurre la mayoría de la acción, y es de largo el periodo de soplado más prolongado.

Esto incrementará las pérdidas de rendimiento y disminuirá la eficiencia de las aleaciones añadidas en las coladas debido a las pérdidas de oxidación.

Además, se reduce el ratio de eliminación de carbono y vuelve errática.

El volumen de escoria se incrementa y aumenta la posibilidad de desbordamiento, que es una salpicadura de escoria incontrolada sobre la parte superior del horno.

Cuando la lanza está muy baja, la eliminación de carbono se incrementa ligeramente, pero la formación de escoria, la reactividad de la escoria y el contenido de FeO se reducen y a menudo surgen problemas de eliminación de sulfuro y fósforo.

Si la lanza está muy baja, entonces hay salpicaduras o chispas de gotas de metal lo que causa depósitos metálicos graves y peligrosos – skulls, en la lanza y baja la campana de gases de escape.

Obviamente, hay una altura correcta de lanza. Varía de acería a acería y depende de la configuración del horno convertidor, la configuración de la lanza y la presión del suministro de oxígeno o del caudal.

Soplado de oxígeno y altura de la lanza Después de que se hayan cargado la chatarra y el metal caliente, el convertidor se coloca recto y se suministra oxígeno a través de una lanza enfriada con agua.

El oxígeno es inyectado en varias descargas, cada una caracterizada por diferentes alturas de la lanza sobre el baño de metal estático y en ocasiones por el cambio en el caudal de soplado.

Estos caudales de soplado y alturas de la lanza varían de acería a acería y dependen de la presión y calidad del suministro de oxígeno.

Un límite práctico sobre el caudal es normalmente el volumen del convertidor y la capacidad del sistema de almacenamiento y limpieza de gases para gestionar los productos y gases de la reacción gaseosa.

Al principio, la altura de la lanza es alta para evitar la posibilidad de que la punta de la lanza toque la carga de chatarra y para establecer de manera segura el calor que generan las reacciones oxidantes.

Si la lanza contacta con el montón de chatarra, una fuga de agua importante podría causar una peligrosa explosión de vapor. www.steeltimesint.com

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Sedimentación de lobos en la boca del convertidor

La altura de la lanza es un compromiso empírico entre alcanzar una eliminación de carbono más rápida y una buena formación de escoria.

Algunas acerías usan más de tres posiciones de lanza y algunas cambian las condiciones del oxígeno (ratio de soplado y altura de la lanza) casi continuamente.

Otras elevan la lanza y cambian el caudal de soplado casi al final del lote principal para controlar la viscosidad y la reactividad química de la escoria mediante el aumento del contenido FeO. La posición de la lanza es muy importante para un correcto funcionamiento del proceso.

Si la lanza está muy alta, la escoria estará excesivamente agitada y oxidada con un contenido de FeO mayor.

Decarburación y formación de FeO La reacción más importante en la siderúrgia es la decarburación.

No solo determina el tiempo del proceso, también el contenido FeO de la escoria, afectando al rendimiento y al refino.

Cuando se inyecta oxígeno en un horno siderúrgico de oxígeno se necesita una cantidad tremenda de gas, formando una emulsión de gas-metal-escoria que es tres o cuatro veces más grande en volumen que la escoria y el metal no emulsionados.

Las reacciones químicas tienen lugar entre las gotas de metal, la escoria y el gas de la emulsión.

Estas reacciones suceden en la fase gaseosa (principalmente CO) que separa la escoria y el metal y juega un papel importante en la decarburación.

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FABRICACIÓN DE ACERO AL OXÍGENO

Parámetros operativos de BOF

Sin adición de sínter

Con adición de sínter

Carga de metal caliente, kg/tcs

1076.9

1090.8

Cal calcinada, kg/tcs

110.8

88.5

Dolomita calcinada, kg/tcs

63.7

64.5

Calcined Dolo, kg/tcs

15.4

13.7

53.3 (49.2 - 55.4)

55.0 (49.2 - 61.5)

Temperatura FTD, ºC

1626 (1601 - 1655)

1621 (1600 – 1681)

Análisis de temperatura FTD

Consumo de oxígeno Nm3/tcs

C %

0.04 (0.03 -0.07)

Mn %

0.021 (0.02 - 0.03)

0.04 (0.03 - 0.07) 0.02 (0.01 - 0.03)

P %

0.02 (0.014 - 0.028)

0.019 (0.012 - 0.032)

S %

0.057 (0.044 - 0.08)

0.053 (0.042 - 0.076)

Composición de la escoria

FeO %

28.6 (27.5 - 29.3)

CaO %

10.31 (9.86 - 10.6)

10.28 (9.58 - 11.62)

SiO2 %

46.76 (44.34 - 48.5)

47.02 (45.6 - 48.76)

MgO %

27.01 (25.6 - 29.33)

3.91 (2.51 - 5.71)

3.62 (2.33 - 4.2)

Al2O3 %

0.7 (0.4 - 1.1)

0.49 (0.35 - 0.62) 0.77 (0.6 - 0.9)

TiO2 %

0.69 (0.56 - 0.85)

P2O5 %

2.41 (2.13 - 2.6)

2.38 (2 - 2.48)

0.17 (0.11 - 0.23)

0.17 (0.15 - 0.18)

S %

tcs= tonelada de acero fundido

Tabla 1 Datos de funcionamiento de BOF con y sin adición de sínter (Av y rango)

Escoria espumosa, desbordamiento y salpicaduras El oxígeno es inyectado en el baño fundido a través de una lanza con varios agujeros.

Las gotas de metal se generan como consecuencia del impacto del chorro y la acción cizallamiento del flujo de gas desde la región de impacto cuando el chorro golpea la superficie del metal se produce una deviación de gases hacia arriba.

Molloy (2) describió la interacción del chorro-líquido en términos de tres modos: abolladura, salpicadura y penetración.

Los gases CO/CO2 se forman como resultado de la oxidación del carbono principalmente en la zona de impacto del chorro y en las interfaces de metal de las gotas, escoria y escoria.

A medida que la reducción del FeO en la escoria sucede, la generación de los gases CO & CO2 espumea la escoria y hace que suba.

La espuma formada es de hecho una mezcla heterogénea de gotas, burbujas de gas, partículas del fundente no disueltas (de cal, dolomita y mineral de hierro) y escoria líquida.

La intensidad del espumado en los convertidores soplados por arriba es a veces tan alta que la espuma sale a través de la boca del convertidor.

Este fenómeno se define técnicamente como “desbordamiento” El control del espumado y del desbordamiento es importante para un funcionamiento estable.

La espuma aumenta constantemente tras un 25% del tiempo de soplado y alcanza Octubre 2016

OXYGEN STEELMAKING gupta spanish.indd 3

Convertidor soplando

un valor máximo alrededor de la mitad del soplado.

La espuma comienza a retroceder después del 75% del tiempo total.

Durante el 25-75% del periodo de soplado, la basicidad de la escoria se incrementa de manera estable de 1,2 a aproximadamente 2 mientras que el contenido FeO de la escoria es casi constante (entre 5% y 8%).

La altura de la lanza tiene un gran efecto sobre el espumado porque afecta a la tasa de generación de gotas de metal así como a la recirculación de escoria y gas dentro del recipiente.

El ajuste de la altura de la lanza puede usarse como herramienta de control del espumado de la escoria; si la altura se rebaja el espumado disminuye, por tanto, durante el desbordamiento, la lanza se rebaja.

Para que la reducción del FeO en la escoria continúe, es esencial que la escoria se mantenga en un estado fluido porque la cinética de la reducción del FeO en la escoria es controlada por el transporte masivo de FeO en la escoria.

Sin embargo, debido a la caída del contenido FeO, el punto de fundido de la escoria se incrementa y puede volverse viscosa.

Otra razón principal para el aumento de la viscosidad de la escoria puede ser la precipitación de silicato dicálcico debido a la reacción de la cal con la sílice en la escoria.

Por lo tanto, se necesita alcanzar un delicado equilibrio entre la cantidad de FeO en la escoria y la viscosidad de la escoria.

Por ejemplo, si se reduce más FeO y no se compensa adecuadamente con el FeO recibido de la zona de impacto del chorro (a través del óxido formado sobre la superficie de las gotas de metal), las condiciones para el espumado no permanecen favorables, y la escoria se vuelve viscosa.

Una vez que la reducción de FeO para (o se ralentiza) debido al incremento de la viscosidad de la escoria, el oxígeno empieza a acumularse en la escoria.

Durante este periodo temporal de formación de escoria viscosa o seca, las “salpicaduras” (eyección de las gotas de metal líquido debido al impacto de chorro de oxígeno sobre la superficie de metal) podrían incluso alcanzar la boca del convertidor.

Salpicaduras prolongadas pueden provocar la formación de lobos (skulling) en la lanza, la quema de la punta de la lanza y la deposición de una mezcla de escoriagotas en la boca y dentro de la campana del convertidor.

A medida que el soplado progresa, la escoria se funde debido al incremento de la temperatura, y el carbono en las gotas luego reduce el FeO. El aumento resultante en la tasa de reducción del FeO podría de nuevo provocar el desbordamiento.

Esto es por lo que un breve periodo de escoria seca se acompaña a menudo de desbordamiento alrededor del 75% al 90% del tiempo de soplado.

Pruebas de planta En la planta de acero Rourkela, durante el soplado de oxígeno, la excesiva eyección de gotas de metal (salpicaduras) que se pegan a la campana del convertidor era un problema frecuente y a menudo www.steeltimesint.com

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FABRICACIÓN DE ACERO AL OXÍGENO

causaba atascos en la campana y la lanza requiriendo frecuentes paradas para limpieza.

Esto redujo la productividad de la acería y como resultado, las siguientes modificaciones se iniciaron para mejorar los parámetros de soplado del BOF. • Formación inicial de escoria fluida: Debido a la alta basicidad operativa de la escoria (~4), la disolución retrasada de los fundentes lleva a la formación de una escoria viscosa/seca.

El balance de carga de material fue modificado para optimizar la basicidad en el rango de 3,0 – 3,2.

La alta temperatura del metal caliente y la carga de chatarra ligera y pequeña retuvieron la práctica de escoria y generó las condiciones favorables para la producción de una escoria fluida en una etapa inicial.

• Añadido del sínter: el añadido del sínter se realizó en 2-4 lotes de 50100kg cada vez durante el periodo de decarburación (entre 7 y 16 mins). La composición típica del sínter fue Fe(total) 55%, CaO (10%), SiO2 (5%), Al2O3 (2,5%), MgO (6%). Para obtener la condición de colada deseada, el equilibrio térmico se ajustó reduciendo la carga de chatarra.

• Ajuste de la altura de la lanza durante las salpicaduras: en el caso de salpicaduras graves, aumentar de la altura de lanza durante un breve periodo proporciona una oxidación extra del hierro.

• Gran acumulación en el fondo: si esto ocurre, la adición de fundentes por abajo se recorta en un 50% de la cantidad normal y se equilibra después durante el soplado.

• Altura de lanza óptima: Durante el soplado del oxígeno es esencial el control de las salpicaduras. Para asegurar la correcta altura de la lanza, se mide la altura regular de la lanza para corregir la acumulación en el fondo o erosión.

Se llevó a cabo una extensa prueba para optimizar las condiciones de soplado del BOF con el añadido de sínter durante el segmento medio del soplado, esto es, el periodo de decarburación rápida.

Se recopilaron los datos de operación del BOF y se compararon con las cargas donde no se añadió el sínter (Tabla 1 y Figs 4,5 & 6).

Se analizó una comparativa de los datos operativos del BOF para ambas categorías para entender el efecto del añadido de sínter sobre el control de salpicaduras, reducción del atasco de la campana y también sobre el refino del metal. www.steeltimesint.com

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Se observaron mejoras en las condiciones de soplado durante la prueba.

Comparando los resultados, con el añadido de sínter, la temperatura media tras el primer volcado fue reducida ligeramente una media de 5ºC (1621ºC comparado con 1626ºC).

Se observó una mejora en el soplado durante el refino del acero en términos de desfosforización, disminución en los aportes metálicos totales, control sobre las salpicaduras, menos incidentes de atascos de la lanza y la campana.

Se vio que el añadido de sínter durante el periodo pico de decarburación era un método efectivo para controlar las salpicaduras.

El sínter tiene una composición química similar al mineral de hierro.

Sin embargo, el óxido en el sínter es una condición pre-reducida y se añade un Convertidor SMS-I, RSP

agente fundente que resulta en un efecto ligeramente diferente comparado con las adiciones de mineral.

El óxido de hierro y el fundente en el sínter ayudan a una formación inicial de más escoria efectiva y el enfriado del baño es menor comparado con las adiciones de mineral.

Se ha comprobado que al añadido de sínter da una mayor tendencia al espumado de la escoria que el mineral en trozos, que provoca un mayor desbordamiento si se añade en grandes cantidades, pero estas condiciones son muy favorables para conseguir una menor cantidad de fósforo como se muestra en la Fig 5.

El sínter también se puede usar como sustituta del mineral de hierro cuando el mineral en trozos está mojado.

El sínter cargada al BOF mejora la condición de la escoria mediante el

9

aumento del contenido de FeO, lo que lleva al incremento de su fluidez.

El efecto de enfriamiento del sínter es unas tres veces mayor que el de fundir la misma cantidad de chatarra.

El principal reto de un gran uso de sínter es controlar el excesivo espumado de la escoria debido a la reducción del FeO a oxígeno y hierro.

Un mérito es que el oxígeno adicional se vuelve disponible para la eliminación del carbono a través de la aceleración de la reacción total.

El desbordamiento probablemente sea causado por un mayor volumen de escoria y el incremento de la tasa de reacción.

El patrón de soplado es el parámetro de control clave para la adición de sínter y, por lo tanto, bajo configuraciones de soplado duro es esencial minimizar el espumado de la escoria.

Entonces el añadido de sínter en pequeños lotes en intervalos de dos minutos da un control preciso sobre la temperatura y el volumen de la escoria (3).

Se ha observado una disminución del insumo total de metales de ~8 kg/t debido a la recuperación del ~75% del hierro en el sínter, el resto contribuye al óxido de hierro en la escoria.

Esto incrementa el contenido de FeO y mejora la desfosforización del acero.

Adiciones en pequeños lotes de 50-100kg en dos o tres cargas de sínter durante un intervalo de cerca de dos minutos da un control preciso sobre la temperatura y el volumen de la escoria.

Se observa una mejora del soplado durante la prueba mediante el control de las salpicaduras, el atasco de la lanza y la campana.

Otras ventajas fueron la mejora del refino del acero y la rebaja de los insumos metálicos totales.

Se vio que el añadido de sínter durante la decarburación fue un método efectivo para la minimización de las salpicaduras. �

Referencias 1.

B Deo & R Boom, Fundamentals of steelmaking metallurgy, Prentice Hall International (UK) Ltd, (1993) 2.

Molloy, N A, J Iron Steel Inst, October, 943-50, (1970) 3.

D S Kumar, G Prasad, P K Ghouri & M Ranjan, Iron Making & Steel Making, 35, 7, 539544 (2008) Octubre 2016

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ACERO ESTRUCTURAL

Desarrollo del acero de alta resistencia en JSPL El acero de alta resistencia y baja aleación para vigas en H de alas paralelas se usa en varias aplicaciones estructurales. Puede resistir desastres naturales, como terremotos, y por esta razón es muy demandado.

En Jindal Steel & Power hemos estado ocupados desarrollando estos productos en combinación con la práctica de microaleaciones y procesamiento controlado, teniendo en cuenta tanto los requisitos del cliente como la capacidad de la planta. By Ankur Gaur*, Joy Dutta*, SK Ojha*, B. Lakshminarasimham* Por Ankur Gaur*, Joy Dutta*, SK Ojha*, B. Lakshminarasimham*

LA industria del acero está centrada en vender productos basándose en las peticiones de los clientes y usuarios de acero.

Hay, de todos modos, un selecto grupo de pocos jugadores que puede ofrecer soluciones integrales que abarcan una diversidad de productos de acero que se requieren para la construcción de un edificio.

JSPL se ha adentrado en los materiales de construcción y las soluciones empresariales para aprovechar el potencial de satisfacer la creciente necesidad de materiales de construcción más rápidos, ligeros y fáciles.

En cierta manera, esto surge de forma natural para JSPL debido a su cartera rica y diversa de productos de acero, que se han ofrecido a este segmento durante muchos años.

Habiendo experimentado una expansión extensa durante la pasada década, JSPL ha acumulado un significativo conocimiento de gestión de proyectos internos para desarrollar edificios y municipios.

Esto, junto a la importancia prestada a la innovación continua para desarrollar nuevos grados de acero y líneas de productos, ofrecía un inmenso potencial para aprovechar este mercado de rápido crecimiento de una forma centrada y organizada.

De hecho, las vigas de JSPL son el producto más buscado por los ingenieros de estructuras, arquitectos y constructoras, ya que están fabricadas para cumplir varios estándares indios e internacionales.

JSPL es el mayor productor de vigas en H de alas paralelas.

Estos perfiles son superiores en términos de eficiencia, mayor capacidad de carga axial y resistencia a flexión, viabilidad

Composición química

%C

%Mn

0.22

1.65

Max

Max

%P 0.025

%S

%Si

0.020

Max

Max

CE

0.50

0.52

Max

Max

Propiedades mecánicas

Límite elástico

UTS (Mpa)

Alargamiento

550 Min

650 Min

12 Min

Table 1 Composición química Viga en H de alas paralelas

y economía cuando se le compara con las convencionales vigas cónicas de alas anchas.

Las vigas de alas paralelas y columnas permiten fabricaciones complejas en altos volúmenes debido a sus ventajas funcionales inherentes.

Cuando se someten a una resistencia a flexión, los ahorros de acero que se pueden lograr superan el 10-25%, ya que se pueden emplear vigas de menor peso seccional.

En el actual escenario de mercado, se ha prestado mucha atención, tanto en el sector del acero como en el de la construcción, a la importancia de desarrollar un acero de alta resistencia para la edificación de edificios altos.

Las formas H se usan mucho en edificios, factorías y varios tipos de plantas.

En los edificios altos, la resistencia de diseño especificada se amplifica debido

viga en H convencional

a unos mayores requisitos de fuerza para los componentes estructurales, lo que ha incrementando la necesidad de mayor resistencia del acero para expandir el rango de posibilidades para un diseño económico y eficiente.

Esto incluye una reducción del espesor, peso y tamaño de las estructuras de acero.

Con esto en mente, JSPL ha desarrollado la viga en H de alta resistencia IS2062 E550

% Elemento

Aleación A

Aleación B

%C 0.18

0.2

%Mn 1.60

1.60

%Si

0.25

0.3

%S 0.006 0.008 %P 0.016 0.015 %Al 0.029 0.022 %V 0.056 0.066 %Nb 0.037 0.045

N2 (ppm)

97

110

Tabla 2. Química típica de viga H.

* Departamento de servicios técnicos, Jindal Steel & Power, Raigarh 496001, India Octubre 2016

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ACERO ESTRUCTURAL

A

B

Fig 1. (A&B) Aleación A (Nb y V) tras laminar en alta temperatura

A

B

11

C Fig 3. (C&D) Aleación C - (Alto Nb y V + Cr)

D

Fig 2. (A&B) Aleación B (Alto Nb y V) tras laminar en baja temperatura

que emplea el método de colada en formas semiacabadas (beam blank).

En India, sólo JSPL tiene la capacidad para producir tochos perfilados para vigas, usando el método de colada continua, que ha sido un proceso comercial eficiente para fabricar productos largos de acero, incluyendo vigas.

El desarrollo de grados de acero de alta resistencia implica un diseño adecuado de la química, considerando el efecto de cada elemento en las propiedades finales del acero y, en segundo lugar, aplicando el proceso de diseño apropiado, como la temperatura de recalentamiento, la velocidad del proceso de laminado, el número de pasadas y la temperatura final del laminación, para que se logren las propiedades mecánicas deseadas.

Como principal elemento de la microaleación, se han venido usando el vanadio y el niobio y ha habido relativamente poca dependencia de los procesos de laminación. La microaleación es una de las mejores formas de transformar el acero templado convencional en un producto de alta resistencia, pero, con los productos largos, JSPL ha encontrado que una solución de aleación sólida adicional sustitutiva es necesaria para un gran incremento en la resistencia final usando microestructuras de ferrita-perlita refinadas.

Tomando en consideración la configuración del laminador, no podemos adoptar un laminado de productos largos controlado como podemos hacerlo con los www.steeltimesint.com

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productos planos.

Comparado con los productos planos, las vigas requieren una temperatura de laminación más alta donde la tensión de deformación es menor para alcanzar la forma compleja.

Laminando desde tochos perfilados para vigas en vez de palanquillas no da una tasa de reducción óptima en el ala de la viga.

En el proceso de laminación de las formas H, el material es calentado a una temperatura de 1250Cº o más, lo que es más de lo que se usa en la laminación de planos, con el fin de asegurar la conformabilidad durante la laminación universal.

A estas altas temperaturas, la austenita experimenta un rápido crecimiento del grano.

Además, en el proceso de laminación caliente en forma de H, la reducción de laminación por pasada y la proporción de reducción total son relativamente pequeñas en el ala. Por lo tanto, para asegurar la ductilidad y la resistencia, una baja temperatura optimizada en el acabado del proceso de laminación caliente se vuelve importante.

Laminador de vigas de riel universal Un laminador de vigas de riel universal, entregado en 2003, produce un amplio rango de productos que van de raíles largos que superan los 121 metros de longitud a vigas de alas paralelas y columnas de tamaño grande y mediano. La cartera de productos incluye: rieles de tren, rieles de

grúas, vigas en H, columnas y canales.

Para fortalecer la productividad y la consistencia de la calidad, el nuevo tren tándem, el primero de su tipo en India, fue adquirido a SMS Meer, Alemania, e instalado y entregado en noviembre de 2006, adoptando la tecnología patentada por la compañía X-H para el laminado de vigas y columnas. Otras secciones, como rieles y canales, también se laminaron a través de una vía universal.

Normalmente, las vigas universales, como otras formas estructurales, son producidas mediante el laminado de tochos gruesos de acero en soportes universales. Más recientemente, los tochos perfilados para vigas han sido continuamente fundidos, por lo tanto eludiendo ciertas fases en el proceso de laminado.

JSPL fue pionera en la producción de viguetas doble T laminadas en caliente de tamaño medio y largo y secciones de columna (Vigas-H) en India; es uno de los productores y exportadores líderes en alas paralelas.

Ahora, debido al rápido crecimiento económico y desarrollo, la demanda de alas paralelas en India se está incrementando rápidamente. Y siendo un fabricante líder, JSPL quiere conquistar este mercado.

Requisito técnico y determinación de la composición del acero de viga H El requisito de rendimiento mecánico del acero bajo en carbono de alta resistencia de viga H desarrollado y composición química está especificado en Tabla 1.

Octubre 2016

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ACERO ESTRUCTURAL

600

725

575

700

550

675 UTS (MPa)

Límite elástico (Mpa)

12

525

650

500

625

475

600

575

450 Aleación A

Aleación B

Aleación A

Aleación C

Aleación B

Aleación C

Esquema comparativo de UTS con respecto a la composición de la aleación (objetivo UTS = 650Mpa Min)

Esquema comparativo del límite elástico con respecto a la composición de la aleación (objetivo YS = 550Mpa Min)

Fig 4: Esquema gráfico del límite elástico con respecto a la composición de la aleación diseñada

Procedimiento experimental Diseño de la aleación - La caracterización de los grados desarrollados es muy importante para validar el proceso de diseño y su impacto en varios atributos del producto deseado; el diseño de la aleación para el acero estructural comienza con una base de bajo C-Mn-Si. Esto es usado para acero estructural de baja resistencia.

Los principales elementos de la microaleación son el vanadio y niobio cuando se necesita añadir resistencia.

Es un hecho bien conocido que el V y el Nb promueven el fortalecimiento mediante el endurecimiento por precipitación y el refinamiento del grano.

La primera prueba se llevó a cabo con dos variaciones en la química respecto al Nn y V (la composición química se presenta en la Tabla 1). Las pruebas fueron procesadas a través de un horno de arco eléctrico (EAF), fundidas en tochos perfilados para vigas y laminadas en vigas -H. Los tochos perfilados para vigas fueron recalentados a temperaturas que van de 1230ºC a 1280ºC y la siguiente reducción por pasada tuvo lugar en un horno universal y enfriado al aire.

En la primera prueba, las aleaciones A y B fueron recalentadas a una temperatura de cerca de 1270º debido a restricciones del laminador.

A pesar de ello, las diferencias entre las dos es que la Aleación A acabó con un FRT más alto que fue justo por debajo de 50ºC de la temperatura de parada de recristalización (Tnr) mientras que la Aleación B acabó con una FRT Octubre 2016

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Química

Temperatura de acabado

Límite elástico

UTS (MPa)

Ratio YS/UTS

% El.

878

519

651

0.8

25

888

508

639

0.79

28

Aleación A

896

504

646 0.78 31

772

524

650

Aleación B

787

547

663 0.83 28

752

524

643

0.81

25

759

561

671

0.84

23

767

553

646

0.86

26

758

593

695

0.8532

20

782

581

682

0.8519

24

Aleación C

757

600

707 0.8487 22

765

584

692

0.8439

23

756

587

691

0.8495

20

Objectivo

>550

0.81

27

>650 <0.90 >12%

Tabla 3. Propiedades mecánicas del acero experimental de viga H

comparativamente menor de 750ºC, entre 120-150ºC por debajo de la temperatura de parada de la recristalización (Tnr).

Basado en la temperatura de recalentamiento, la presencia de NbCN en la solución y en la temperatura de inicio de la recristalización, la deformación fue la misma.

Se puede ver en ambos casos que las

% Elemento

Aleacion C

%C 0.2 %Mn 1.6 %Si 0.25 %S 0.01 %P 0.02 %Al 0.02 %Cr 0.19

%V 0.068

%Nb 0.047

N2 (ppm)

Tabla 4. Química típica de viga H

110

propiedades mecánicas y la microestructura son similares.

La química y los parámetros del proceso se presentan en la Tabla 2 y 3.

También se pudo observar que el acero de Aleación B fue procesado a una temperatura final de laminado comparativamente menor y alcanzó una gran resistencia mecánica en frío comparado con el acero de Aleación A, que fue producido con un laminado de alta temperatura, a pesar de que no es lo bastante bueno para cumplir con el requisito estándar de Grado IS: 2062 E550.

Basándose en las reseñas de la literatura publicada y considerando nuestra capacidad actual del laminador, se hizo una prueba posterior con el añadido de Cr y predijo que una química modificada, junto a las prácticas de laminado apropiadas, podría resultar en unos niveles de resistencia www.steeltimesint.com

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ACERO ESTRUCTURAL

óptimos en las vigas H. Manteniendo los niveles de Nb y V de la Aleación B y utilizando el contenido Cr entre 0,15 – 0,20% se produce un nivel de resistencia optimizado en las vigas de alta resistencia laminadas en caliente.

Posteriores pruebas fueron propuestas para una Aleación C usando la química típica para las vigas en H (Tabla 4).

Los parámetros de laminación fueron diseñados para un beneficio máximo sin arriesgar la capacidad del laminador.

Durante esta prueba, los siguientes parámetros clave fueron considerados esenciales para la implementación exitosa de la prueba. Se dieron las siguientes instrucciones al operador del laminador: 1. Rebajar la temperatura de homogenización de 1270ºC a 1230ºC con el pretexto de evitar la tosquedad del grano.

2. Reducir la velocidad del proceso de laminado del tren de desbaste y del tren de acabado para obtener una presión uniforme de distribución/uniformidad en la microestructura.

3. Mantener la temperatura de acabado de laminación en un rango de 750ºC a 800ºC. Resultados y discusiones Análisis microestructural Las microestructuras de la Aleación B tienen un alto Nb y V. Las pruebas de acero de vigas-H con temperaturas de acabado de 752º C (Fig.2) tienen granos alargados que se componen de ferrita y perlita con una media de intercepción de 4.7µm. La Aleación “A” acabó con una FRT mayor (>880°C), teniendo granos equiaxiales y una media de intercepción de 6.18µm (Fig.1). También se puede ver que la Aleación “A” no tiene estructura en bandas, mientras que la Aleación “B” tiene estructura en bandas y granos de ferrita alargados.

Las muestras de Aleación “C” (Fig.3) muestran que las microestructuras son ferrita y perlita, debido a una aleación de solución sólida y a una óptima temperatura de acabado. La muestra tiene una microestructura uniforme y fina que tiene un tamaño de grano de más de 9.0; y no se observó una formación de bandas inusual en la microestructura.

Análisis del desempeño del producto En este caso, un estudio usando una caja desbastadora reversible de un solo hilo www.steeltimesint.com

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seguido por un tren trío universal sin enfriamiento posterior. Comparamos las propiedades mecánicas del acero de la viga H con respecto al diseño de la aleación. Las alas de los tres lotes (Aleación A, B y C) del acero de alta resistencia de viga H, tamaño 406 X178X54mm, se tomaron como pruebas (muestreo según el estándar) para el análisis de las propiedades mecánicas.

Se dibujó un esquema gráfico de las propiedades mecánicas.

Para entender comparativamente el impacto de la alteración química sobre el comportamiento del material bajo la carga de tracción, se hizo un análisis gráfico de las pruebas (Fig. 4).

13

<0.90.

Los parámetros del principal proceso de laminado en caliente para alcanzar los objetivos de resistencia de un acero de alta resistencia para viga H de grado 550 MPa, es una temperatura final de acabado de laminación en el rango de 750°C-850°C, luego enfriada a temperatura ambiente, lo que cumple completamente los requisitos de desempeño. Tomando la uniformidad de la microestructura en consideración, la temperatura de acabado de laminación no debería ser muy baja (<750°C).

Los niveles de Vanadio y Niobio son conocidos por dar una mayor resistencia a través del fortalecimiento de la dislocación, endureciendo la precipitación y el refino del grano porque en el diseño del proceso existente, la reducción por pasada que funciona en el área del ala es menor, por lo tanto el efecto de dislocación y el fortalecimiento de la precipitación no puede ser derivada a un nivel óptimo.

Se exploraron otras posibles aleaciones y se eligió Cr. Se usó el añadido de Cr con la microaleación (Nb y V) en la Aleación C, como una vía principal de fortalecimiento para el acero desarrollado de alta resistencia de grado 550 Mpa para vigas H .

El esquema muestra claramente que en la Aleación C (Nb y V + Cr), el límite elástico (YS) es mayor, muy por encima del requisito estándar mientras que en la Aleación B (sin el añadido de Cr, mayor V, Nb) el esquema YS sólo es capaz de alcanzar la línea fijada en dos puntos, p.e.

561 MPa a una temperatura final de 759 ºC y 554 MPa a 767º C. En la prueba 1 (sin añadir Cr, menor V, Nb), independientemente de la temperatura final, el YS se alcanza por debajo del requisito. Asimismo, se ha facilitado el añadido de Cr en E 550 para alcanzar una resistencia más alta, que es el requisito primordial del acero de alta resistencia para vigas en H de alas paralelas.

Control adecuado El límite elástico y la resistencia a la tracción del acero de viga H se incrementó con la reducción de las temperaturas del acabado de laminación. Ya que las microaleaciones con Nb y V no dieron unos resultados esperanzadores, el añadido de Cr (aleación C) proporcionó las deseadas propiedades mecánicas.

El control apropiado del diseño de la microaleación y las temperaturas finales del proceso significan que se pueden alcanzar los niveles de resistencia óptimos en el acero de alta resistencia para viga H. La clave del éxito es a través de la comprensión de la metalurgia implicada, particularmente en el uso apropiado del “diseño” de la aleación.

Propiedades mecánicas convencionales Del anterior análisis integral, se puede determinar que los aceros de alta resistencia de vigas en H son aceros de microaleaciones con el añadido de elementos Cr, V y Nb. Tienen buenas propiedades mecánicas convencionales, sus límites elásticos son más altos que 550 Mpa y tienen una buena conformabilidad debido a una ratio baja de YS/UTS de

El camino a seguir Para desarrollar estos grados de alta resistencia, los laminadores deberían emplear una instalación de postenfríado para reducir el coste extra que involuncra añadir una aleación. La inversión en el desarrollo de esta instalación de postenfríado puede ser recuperada a través del diseño de aleación reducida en este tipo de grados. � Octubre 2016

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UTILIZACIÓN DE ELECTRICIDAD EN LA FABRICACIÓN DE ACERO

Mejora de proceso con EMS En la operación del horno de arco eléctrico, hay numerosos factores que pueden impactar negativamente en la productividad y la eficiencia de costes, muchos de ellos se pueden reducir o eliminar completamente con la aplicación de la agitación electromagnética (EMS) para mejorar la productividad, reducir los costes y lograr una operación más segura, confiable y energéticamente eficiente. Por Lidong Teng1, Pär Ljungqvist2, Helmut Hackl1, Joakim Andersson2 ENCONTRAR las vías para maximizar el resultado del proceso y minimizar los costes es más importante que nunca en este entorno competitivamente y financieramente desafiante. Las nuevas tecnologías que traen mejoras de procesos pueden ayudar a los fabricantes de acero a sacar el máximo rendimiento a lo que tienen y contribuir a mejorar la rentabilidad.

De todos modos, ¿con unos presupuestos de inversión limitados vienen mayores expectativas con respecto a la tecnología para solucionar problemas y conseguir mejoras?

La última tecnología EMS para el EAF, conocida como ArcSave, ha sido aplicada sobre un horno de 90 toneladas con un canal de sangría para la producción de acero inoxidable en Outokumpu Stainless Steel AB (OSAB) en Avesta, Suecia, con el objetivo de mejorar la productividad, rebajar los costes y eliminar los fondos de cucharas del horno, todo lo cual se logró con éxito.

Agitación electromagnética ArcSave para la operación de EAF ABB ha suministrado la agitación

Uref=1.0m/s Umax=0.735m/s

Fig 1. Patrón de flujo en la masa fundida en un horno de arco de un canal de sangría con el agitador ArcSave

ArcSave no tiene contacto físico con el acero fundido, por lo tanto el sistema requiere poco mantenimiento.

La corriente eléctrica de baja frecuencia pasa a través de los bobinados del agitador para formar un campo magnético móvil que penetra el fondo del horno, por lo tanto, generando fuerzas en el acero derretido.

Cuando el campo móvil se revierte, la masa fundida fluirá en la dirección opuesta.

El índice de fluidez es proporcional a la corriente del agitador.

Cuando el agitador se extiende por todo el diámetro entero del horno, se logran fuerzas de agitación efectivas sobre todo el baño y toda la masa fundida es agitada.

El patrón de flujo de la masa fundida en el interfaz e interior del acero/escoria en un en horno de arco para acero inoxidable arco con un canal de sangría de 100 toneladas se presenta en la Fig. 2.

La velocidad media del volumen de la fusión diseñada inducida por el ArcSave es de cerca de 0,2~0,5 m/s. Se puede ver en Fig. 2 que ArcSave crea una circulación global en la masa fundida y por lo tanto proporciona una mezcla eficiente del baño completo.

Uref=1.0m/s Umax=0.982m/s 2m

0

electromagnética para la operación de EAF desde 1947, mejorando el rendimiento del proceso en 150 instalaciones de clientes a lo largo del mundo. ArcSave fue desarrollado para responder a la demanda de una potencia más fuerte de agitación que permita la optimización del proceso de EAF tanto para la producción de acero carbono como para el acero de alta aleación.

La Fig.1 ilustra el patrón de flujo que ocurre en un horno de arco con un canal de sangría montado con un agitador ArcSave debajo del crisol inferior del horno.

El agitador se coloca bajo una placa de acero no magnética (acero inoxidable austenitico) en el fondo o ventana.

0

2m

Fig 2. Vectores de velocidad del flujo de la fusión simulado en un canal de sangría de EAF de 100 toneladas

1. ABB Metallurgy, Process Automation, ABB AB, Västerås, SE-721 59, Sweden. 2. Outokumpu Stainless AB, Avesta, SE-774 41, Sweden Octubre 2016

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UTILIZACIÓN DE ELECTRICIDAD EN LA FABRICACIÓN DE ACERO

100

70

90

60

80 Energía Kwh/ton

Corriente de electrodos, KA

80

50 40 30

Sin agitación

20

70 55

60 50 40

Con ArcSave

30

10 0

81

20 Sin ArcSave 0

5

10

15

20

25

-10 Tiempo de encendido / min

30

35

Con ArcSave

Fig 4. (Encima) Efecto de ArcSave sobre la pérdida energética en los paneles de refrigeración por agua del horno

Fig 3. (izq.) Efecto de ArcSave ® sobre las fluctuaciones de la corriente de electrodos Electrode current, KA : Corriente de electrodos, KA

Esta es una de las principales ventajas de ArcSave comparado con la agitación de gas del fondo con tapones porosos.

Mezclar toda la masa fundida acelera la homogenización de la temperatura y la composición química del acero, así como las reacciones químicas entre el acero y la escoria.

La agitación de ArcSave está automáticamente controlada por un perfil de agitado diseñado que está personalizado para cumplir con las necesidades de los distintos pasos de los procesos EAF, como el calentamiento de la chatarra, homogenización, fundición de las aleaciones, decarburización, descorización y colada. La operación se caracteriza por el bajo coste del agitado, la operación confiable y segura y crea las condiciones óptimas para la producción reproducible de acero de alta calidad y logística precisa.

Objetivo del proyecto ArcSave en OSAB La acería OSAB consiste en un EAF, AOD, un horno de cuchara, colada continua y molienda.

El horno de arco eléctrico tiene un transformador de 110 MVA y una capacidad de 90 toneladas.

El horno de arco eléctrico está equipado con un manipulador de lanza que consiste en cuatro lanzas que inyectan O2, N2, FeSi y Carbono.

En combinación con la electricidad, se usan tres quemadores de oxicombustible.

Los grados de acero especial, que contienen una gran cantidad de cromo, se producen en el OSAB. Para estos grados de acero se añade una gran cantidad de aleaciones de FeCR en el horno.

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Debido al alto punto de fundido de las aleaciones de FeCR, aparecen problemas de carcaza en el fondo del horno.

Esto lleva a las variaciones en el peso de la colada, el alto consumo eléctrico y los problemas cuando se cargan las cestas de chatarra.

El objetivo de la instalación del ArcSave es resolver el problema del fundido del FeCR, reducir los costes e incrementar la productividad.

El proceso se beneficia debido a la mejora de las condiciones cinéticas de la transferencia de calor y masa obtenidos con ArcSave que son tratadas en este artículo.

Los resultados de las pruebas de calor se basan en tres meses sin y tres meses con ArcSave.

Resultados del test Mejoras del fundido de chatarra y estabilidad del arco La principal diferencia en el EAF con y sin ArcSave es la intensidad de la convección en el baño fundido.

La convección forzada inducida por la agitación electromagnética mejora el fundido de las piezas y bultos de chatarra más grandes, y reduce la estratificación de la chatarra.

Los resultados de la simulación CFD muestran que la velocidad del fundido se multiplica por 10 debido al ArcSave comparado con sólo la convección natural en el baño fundido.

La convección más fuerte dentro de la masa fundida contribuye a una distribución homogénea de la temperatura y a una mayor tasa de fundido de chatarra.

ArcSave también ha estabilizado el arco debido a un fundido más rápido de los grandes trozos de chatarra y la reducción

de los derrumbes de chatarra.

Fig. 3 muestra que las fluctuaciones de la corriente se redujeron con ArcSave.

La desviación estándar de las fluctuaciones de la corriente es 9,3 sin agitación y 3,7 con ArcSave, resultando en una potencia de entrada más alta, y por lo tanto, un tiempo de encendido reducido.

También se ha observado la reducción de las fluctuaciones de la corriente de electrodos con ArcSave en el horno de colada excéntrica (EBT) para la producción de acero al carbono.

Calentamiento del arco eficiente y ahorros energéticos Se ha reportado que los gradientes de temperatura en el baño plano durante la fusión de la chatarra en un horno de arco AC sin agitación están en un rango de 50-70oC y el gradiente de temperatura con EMS es de cerca de 25% de eso sin EMS durante el periodo de encendido.

Esto significa que la agitación reduce el recalentamiento de la superficie de la masa fundida y el calor de la zona del arco es rápidamente transmitido a gran parte de la masa fundida.

La disminución de la temperatura del recalentamiento de la superficie reduce las pérdidas de calor de la pared y techo del horno durante el periodo de encendido, reduciendo por lo tanto el consumo eléctrico.

La Fig.4 muestra que en el horno OSAB se reduce la pérdida de energía de los paneles de enfriado por agua en 26 kWh/tonelada con ArcSave, suponiendo más de un 5% de ahorro energético.

Simultáneamente, la agitación incrementa el rendimiento de la fusión de la chatarra y/o ferrocromo y/o tasa de decarburización www.steeltimesint.com

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UTILIZACIÓN DE ELECTRICIDAD EN LA FABRICACIÓN DE ACERO

1750

100%

1730

80%

1710 Segunda medición ºC

93% 69%

60%

1690 1670

40%

1650 1630

20%

1610

0%

1590

Sin ArcSave

Con ArcSave

1570 1550 1550 1570

1590

1610

1630

1650

1670

1690

1710

1730 1750

Fig 6. (encima) Cuota de acierto de peso de la colada sin agitado y con ArcSave

Primera medición ºC

Fig 5. (izq.) Comparación de las medidas de las dos temperaturas en posiciones diferentes en el baño tras el apagado

y, por lo tanto, ahorra tiempo y permite menos pérdidas energéticas en la operación del horno.

La formación de arcos más estable, la reducción del recalentamiento, la escoria oxidada y el consumo de electricidad derivan en un 9% de menor consumo de electrodos.

Homogenización del baño y reducción de la temperatura de la colada.

El flujo turbulento de la fusión inducido por la agitación de ArcSave deriva en un mezclado exhaustivo, resultando en una temperatura superior y homogenización de la composición. Fig.5 muestra la distribución de la temperatura de ArcSave cuando se midió en dos posiciones con un intervalo de 1-2 minutos para la misma carga después del apagado. La diferencia correspondiente de temperatura en las dos posiciones es menos que los 2ºC de media.

Una buena homogenización es importante por numerosas razones. Implica una medición y predicción fiables de la composición del baño y la temperatura. La homogenización del baño con ArcSave hace posible obtener una temperatura de colada exacta para diferentes grados de acero, lo que es importante para una operación fluida del proceso subsiguiente al AOD. La temperatura de la colada se reduce en una media de 20-30oC sin ningún cambio a la temperatura de llegada al AOD. La mejora de la reacción de la escoria-metal y la reducción del contenido Cr2O3 en la escoria ArcSave proporciona un efecto de agitación sobre la escoria debido a la fricción del interfaz acero/escoria que lleva a las diferentes partes de la escoria y la masa Octubre 2016

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Ítems Mejoras Consumo de energía total

-3~4 %

Consumo de electrodos

-8~10 %

Periodo de encendido

-4~5 %

Cuota de acierto de la temperatura de colada

100 %

Reducción temperatura colada

-20~30 oC

Cuota de acierto de peso de colada

+24%

(alcanzado 93%) N2

-70%

Tabla 1 Mejoras del proceso tras ArcSave en OSAB

fundida a la zona de reacción todo el tiempo.

En ausencia de la agitación, el transporte de todas las partes de la masa fundida de y desde la zona de reacción sucede sólo por difusión.

Con la inducción de la agitación, los movimientos del baño y la escoria se encargan de la mayor parte de este transporte.

Las distancias de difusión entonces se reducen considerablemente y esto es un factor importante para la desulfurización y la reducción de Cr2O3.

Esto es muy relevante cuando el cromo, que ha sido oxidado durante el periodo de oxidación y ha entrado en la escoria, se reduce en el acero.

Mediante la optimización del perfil de agitación, la reacción de escoria/ metal puede mejorarse y así obtener una reducción eficiente de la escoria.

Se encontró que el contenido de Cr2O3 en la escoria se reduce una media del 3,1% con ArcSave junto a una optimización de la práctica de inyección de O2.

El consumo de N2, tradicionalmente inyectado desde el manipulador de puerta de escoria para mejorar la mezcla en la masa fundida, se redujo cerca del 70%.

De hecho, no hace falta usar nada de N2 con ArcSave.

Reducción de consumo de FeSi y formadores de escoria Durante la prueba de referencia el consumo de FeSi en el EAF OSAB fue más alto de lo normal para la operación del horno de arco de acero inoxidable, dado que se empleó O2 para crear energía extra con el fin de ayudar a fundir los fondos de cuchara de FeCr. La adición de FeSi tras ArcSave ha sido reducida de forma tentativa. Por supuesto, la reducción de FeSi por consiguiente incrementará el consumo eléctrico.

Con ArcSave el consumo energético total es, de todos modos, reducido en un 3-4%.

La rebaja de Si reduce el contenido de SiO2 en la escoria, por consiguiente, recortando el consumo de cal dado que la basicidad de la escoria se mantiene constante.

La influencia positiva del ArcSave sobre la estabilidad del arco hace posible la reducción del espesor de la escoria.

Fortalecimiento del fundido del ferrocromo y control del peso de la colada El alto añadido de FeCr y el corto tiempo entre coladas (menos de 60 minutos) tiene sus desventajas, incluyendo la formación de fondos de cuchara de FeCr sin fundir en el fondo del horno.

La acumulación en el fondo del horno resultante reduce el volumen efectivo del baño, dificultando la carga del cubo.

El FeCr, con una mayor temperatura de fusión y densidad, tiende a quedarse en el fondo del horno, donde la masa fundido es más fría.

En ausencia de agitación, la disolución puede ser problemática.

Tras la instalación del ArcSave la temperatura se iguala en todo el baño y se mejora la fundición del FeCr e incluso de las piezas pesadas de chatarra. � 21 www.steeltimesint.com

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Reducción de emisiones a gran escala La captura y almacenamiento de carbono está permitiendo un futuro de bajas emisiones de carbono a largo plazo para el sector del acero, dice Andrew Purvis* del Instituto Global CCS EL acero ha experimentado más de lo que le corresponde de los frustrantes falsos amaneceres en el debate global sobre la reducción de las emisiones industriales de dióxido de carbono (CO2). Un proyecto de captura y almacenamiento de carbono (CCS) en un alto horno francés fue propuesto para ser financiado por la Unión Europea, pero fue cancelado en 2012, mientras que en el noreste de Inglaterra, una gran cantidad de trabajo se llevó a cabo en el taller de Teesside de SSI, antes del cierre desafortunado de la planta en 2015.

Ahora estamos en 2016 y del desierto de Emiratos Árabes Unidos, una brillante masa de tuberías emerge cerca de la fábrica de Emirates Steel en Abu Dhabi. En la industria del acero, el CCS está a punto de convertirse en una realidad.

Concebido bajo los auspicios del sector de energías limpias de Abu Dhabi, este rompedor proyecto de CCS capturará al año más de tres cuartos del millón de toneladas de CO2 de las acerías de Emirates. Y más importante, supone el primer proyecto de su tipo en el mundo, la aplicación de la tecnología CCS en una planta de acero comercial.

Pero hay más en esta historia. Está programado que este “proyecto ancla” sea el primero de numerosos proyectos planeados, lo que formará una red a lo largo de Abu Dabi de captura, uso y almacenamiento de carbono (CCUS).

En el sector del CCS esta aproximación colaborativa a la reducción de emisiones es conocida como enfoque “hub and cluster”

(plataforma y agrupación).

El acero y el cemento hicieron por la Revolución Industrial lo que el fuego y la rueda hicieron en los primeros pasos de la humanidad en la civilización. Cuantas más naciones luchen por aumentar la población que sale de la pobreza y se adentra en un estilo de vida tecnológicamente avanzado y descarbonizado, el papel de estos materiales en la sociedad será incluso más esencial. Para el sector del acero global, 2016 debería ser el último paso en el viaje del crecimiento sostenible.

El acero es una industria establecida a lo largo del mundo, y a pesar de los impactos de la crisis financiera global, es un sector que continúa creciendo. En 2015, se fabricó más acero que en cualquier otro momento en la historia, ayudado por el enorme volumen de producción de China.

Con el trasfondo de este pensamiento, está la siempre presente amenaza del cambio climático. La ciencia sostiene que las emisiones de gases de efecto

invernadero procedentes de la actividad humana nos han puesto en un camino que supondrá un significativo cambio en la media de las temperaturas globales. Se da mucha importancia a las consecuencias del cambio climático. Hemos oído noticias sobre el deshielo de los polos, los océanos volviéndose más ácidos y los cambios de los patrones climáticos. Y también hemos leído sobre los impactos de estos eventos en la sociedad, a través de las inundaciones, la pérdida de islas deshabitadas en zonas bajas, o de la diversidad de fauna y flora.

Durante años, la industria del acero global ha jugado un papel líder en la ayuda para orientar la economía mundial hacia un futuro bajo en carbono. Se han dedicado importantes inversiones en I+D para desarrollar aceros avanzados más fuertes y ligeros, y la longevidad y reciclabilidad de acero juegan un rol clave en la minimización de las emisiones. El informe de la Asociación Europea del Acero (EUROFER): Una hoja de ruta para

Industria y otras transformaciones

Energía

0

50

100

150

200

250

300

GtCO2

Renovables

CCS

Cambio de combustible

Eficiencia energética

Nuclear

Fig 1. Reducciones de emisiones de CO2 acumuladas en industria y energía (2012 a 2015, 2DS)5.

Fuente: Global status of CCS: 2015, proporcionado por el Global CCS Institute

* General manager, Global CCS Institute www.steeltimesint.com

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MEDIO AMBIENTE

Detalles del proyecto La luz guía: Emiratos Árabes Unidos El proyecto CCS de Abu Dhabi implica la captura de CO2 de la fábrica de Emirates Steel en Abu Dhabi y su transporte a los depósitos de ADNOC para la recuperación optimizada de petróleo (EOR).

La fuente de CO2 para este proyecto, ESI, se fundó en 1988 y en 2001 comenzó a fabricar productos de acero para fines industriales. En 2012 se completó una expansión de la planta en dos fases, aumentando su capacidad de hierro de reducción directa (DRI) a 3,2Mt/año. El proceso DRI empleado en ESI produce una corriente pura de CO2 (mayor del 98%) que de hecho se descarga en la atmósfera. El ratio de captura de CO2 del proceso DRI es mayor de un 90%, causando una capacidad de diseño de captura total de 0,8Mt/año CO2.

El ámbito del proyecto incluye el diseño y la construcción de una instalación ecológica de una Planta de Compresión de CO2 (CCF).

El CO2 capturado se transfiere a baja presión al CCF donde es deshidratado, comprimido, medido y exportado a la tubería de CO2.

El CO2 es transportado 43 km (27 millas) a través de una tubería de acero de ocho pulgadas para su inyección en los depósitos de petróleo de ADNOC en Rumaitha para EOR. En noviembre de 2013 ADNOC y MASDAR formalizaron su acuerdo de jointventure y adjudicaron a Dodsal Engineering and Construction Group un contrato EPC de Dh450 millones (US$122,5 millones) para construir la planta de deshidratación y compresión de CO2 y los 43 km (27 millas) de tubería a Rumaitha.

Atentos a esto: China El mayor productor de acero del mundo, China, también se está convirtiendo rápidamente en líder mundial en tecnologías CCS. Con importantes reservas domésticas de carbón y petróleo, varios de los proyectos CCS a corto plazo se centran en utilizar el CO2 capturado para EOR. En el sector del acero, la empresa Shougang Jingtang United Iron & Steel Company (Shougang Jingtang) ha proporcionado una base de investigación

para el trabajo de Toshiba en la acería de última tecnología Caofeidian. El proyecto pretende aplicar la tecnología de captura de carbono postcombustión en las acerías existentes en China, esperando usar el CO2 capturado para EOR en un campo petrolífero cercano.

La investigación inicial ha identificado que la aplicación de CCS a las acerías chinas existentes es tecnológicamente factible, y comercialmente competitiva como fuente de CO2 para EOR local.

una Europa baja en carbono para 2050 subrayó que la capacidad de reciclar casi sin fin el acero, junto al creciente uso de grados innovadores de acero para múltiples aplicaciones, lleva a la conclusión de que el acero puede “ser justificadamente clasificado como mitigador de CO2”.

A pesar de ello, los “ahorros” del carbono incrustado que pueden ser atribuidos a una mayor aplicación de aceros más innovadores no podrá, por su propio derecho, dar una reducción proporcional suficiente a las emisiones globales de CO2.

Mientras que el acero es un material esencial tanto para los mercados desarrollados como emergentes, la industria afronta retos significativos para descarbonizarse en un periodo de tiempo relativamente corto. A la luz del incremento de los compromisos nacionales por la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, la presión de los gobiernos y de otros grupos de interés sólo irá incrementándose con el paso del tiempo.

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Las emisiones de dióxido de carbono de fuentes industriales son considerables, contribuyendo con cerca del 25% a las emisiones globales. Mientras que las emisiones de la energía pueden reducirse a través de una cartera energética transformada, o por aumentos progresivos de la eficiencia energética, las emisiones de los procesos industriales son mucho más problemáticas. El dióxido de carbono es un subproducto para numerosos procesos de fabricación, incluyendo el acero, pero también para la producción de cemento y químicos, todos ellos son necesarios para la sociedad moderna y necesitarán ser descarbonizados. El CCS es la única tecnología que puede reducir directamente las emisiones en una escala suficiente para estos procesos industriales.

El reto para la industria global es encontrar un camino para descarbonizar sus operaciones voluntariamente, antes de que la decisión sea impuesta a través de la regulación y la legislación. En este campo es

Atentos a esto: Japón Como segundo productor mundial de hierro y acero, Japón tiene un interés significativo en descarbonizar su industria doméstica de acero. Clasificado por el Global CCS Institute como un proyecto Notable, COURSE 50 es una gran iniciativa japonesa que comprende seis empresas: Kobe Steel, JFE Steel Corporation, Nippon Steel Corporation, Nippon Steel & Sumikin Engineering, Sumitomo Metal Industries y Nissin Steel.

COURSE 50 quiere desarrollar tecnologías que puedan reducir las emisiones de CO2 aproximadamente un 30% a través de la reducción de emisiones CO2 de los altos hornos, y por medio de la separación y captura de CO2 de los gases de alto horno. Se están evaluando dos tipos distintos de tecnologías de captura de carbono, una en la fábrica siderúrgica Kimitsu de Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation, y la otra en la planta siderúrgica de JFE Steel Corporation en Fukuyama.

Se piensa continuar con el desarrollo de tecnologías de separación y captura de CO2 de los gases de alto horno a una escala de alrededor de varias docenas de toneladas por día para 2020. Entre 2020 y 2030 se planea aumentar la capacidad de captura cientos de toneladas por día, con un amplio despliegue a partir de 2030.

en el que ADNOC, Al Reyadah (la firma de CCS de Abu Dhabi) y el Proyecto de CCS de Abu Dhabi Steel lideran el camino para el acero. La oportunidad es aplicar un plan de transición de carbono que dé una ventaja competitiva para las compañías visionarias en la industria que se muevan primero, y una trayectoria de crecimiento sostenible para aquellos operadores que sigan el plan hasta su finalización.

CCS juega un papel vital. Como tecnología comprobada que ya está reduciendo las emisiones de carbono en una serie de aplicaciones, CCS representa la principal oportunidad tecnológica para lograr grandes recortes en las emisiones con un menor coste de ejecución. Mientras que la eficiencia energética dará unas mayores ganancias en el total, se tiene que hacer paso a paso y depende de avances técnicos que todavía no han sido identificados.

Un estudio de 2015 de la Universidad Tecnológica Chalmers de Gotemburgo, Suecia, identificó que aplicando las www.steeltimesint.com

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MEDIO AMBIENTE tecnologías actuales de etapa final a los altos hornos existentes se podría capturar aproximadamente el 30% de las emisiones totales de CO2 de una planta de acero integrada convencional. El potencial de captura para las plantas de reducción directa del hierro (DRI) es incluso más prometedor, con el CO2 separado como parte del proceso operativo usual de una planta de DRI alimentada por gas.

Globalmente, el IPCC en su Quinto Informe Resumen de Evaluación informó que, en ausencia de CCS, sólo una minoría de ejecuciones de modelo climático podría alcanzar con éxito el tipo de reducciones de emisiones requerido para evitar el cambio climático. Crucialmente, sin CCS, el coste de mitigación podría más que doblarse, elevándose una media de 138%. Está claro que CCS tendrá su papel en ayudar a la industria a cumplir sus objetivos de reducción de emisiones a lo largo del � 18 Tanto la homogenización de la temperatura y la forzada convección de la masa fundida ayudan a la disolución del FeCr. También se ha demostrado que el fondo del horno queda más limpio con ArcSave que sin la agitación y el problema con los fondos de cuchara del fondo del horno ha sido eliminado.

Fig.6 muestra que la cuota de acierto del peso de la colada se incrementa cerca del 24% gracias a la mejora de la fundición del FeCr. Mayor fiabilidad y seguridad del proceso El efecto positivo del ArcSave sobre el proceso de EAF tratado en las secciones anteriores tendrá un impacto significativo en la mejora de la fiabilidad del proceso.

La fundición más rápida de la chatarra grande y el ferrocromo permite una homogenización eficiente del baño fundido tanto en la composición química como en la temperatura, lo que proporciona el peso de colada al acero y la temperatura objetivos.

La agitación en el baño fundido reduce los derrumbes de chatarra, estabiliza los electrodos y reduce el riesgo de rotura del electrodo.

La temperatura homogénea en todo el baño da una colada fluida y reduce los retrasos de la colada.

La eliminación de la estratificación termal en el baño de masa fundida aparentemente reduce la temperatura de la colada. www.steeltimesint.com

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mundo, una acción que se necesita ahora.

También es importante resaltar que las tecnologías renovables no son sustitutas de mitigación del CCS en el sector industrial.

Para alcanzar el objetivo global de limitar el incremento de las temperaturas a menos de 2ºC, y tras las conversaciones climáticas en París en diciembre de 2015 y la “aspiración” de un 1,5ºC de calentamiento, la escala de la transformación en el consumo y generación energéticos, y el requerido despliegue de la tecnología de bajo carbono, es enorme. Todas las soluciones de reducción de emisiones son necesarias, en todos los sectores de la economía.

Virar a unas fuentes energéticas renovables o de cero carbono es parte de la solución, así como la mejora de la eficiencia energética. A pesar de ello, ninguno de estos enfoques enfrenta el hecho de que los procesos de fabricación de hierro virgen

y acero simplemente deben involucrar un proceso de reducción en algún punto, y este paso lleva inevitablemente a la producción de CO2. Hay un adagio en los negocios que dice que tú “no puedes conseguir el crecimiento a través de los recortes”. Para el acero, esto es una verdad tanto para las inversiones de capital como para la gestión de emisiones.

Ninguna solución es barata, pero la inversión voluntaria y estratégica siempre es preferible a la aplicación de un mandato impuesto por los reguladores. Esta previsión es la que han visto ADNOC y sus socios en el proyecto CCS de Abu Dhabi, tomando el liderazgo global en la aplicación de CCS sobre una planta de acero operativa.

La continuación de la inversión por otros líderes en I+D en el acero ayudará a asegurar que la industria global esté bien posicionada para gestionar su propia descarbonización en los años venideros. �

ArcSave elimina los puntos de calor y frío en el baño y no creó ningún efecto negativo en el revestimiento refractario del fondo, pero redujo claramente el desgaste del refractario en las áreas de puntos calientes y líneas de escoria.

homogénea y la temperatura de la colada es controlada más correctamente, dando unas operaciones AOD más fluidas.

Con la agitación, la ferroaleación se funde eficientemente, dando un mayor rendimiento del acero y más precisión en el peso de la colada.

También mejora la reducción de escoria mediante la agitación, resultando en un menor consumo de FeSi y un mayor rendimiento del Cr. La reducción de la temperatura en la superficie de recalentamiento y la eficiente transferencia de calor bajo la agitación reduce las pérdidas de calor en la pared y techo del horno y deriva en un menor consumo de electricidad y del electrodo.

Un menor tiempo entre coladas y una operación de horno consistente también incrementa enormemente la productividad.

En el ArcSave OSAV se alcanzaron con éxito los objetivos del cliente incluyendo la eliminación de los fondos de cuchara del fondo del horno, la mejora de la productividad y los menores costes operativos.

Se ha demostrado que la tecnología ArcSave de ABB mejora el desempeño del proceso de EAF. Ayudando a los productores de acero a superar muchos de los retos que afrontan hoy en día, proporciona beneficios y simultáneamente reduce los costes, incrementa la productividad y permite una operación más segura, confiable y energéticamente eficiente. �

Beneficios de la operación AOD La mejora de la precisión en el peso de la colada y la temperatura de la colada desde el EAF hace posible obtener unas condiciones de operación inicial del AOD consistentes.

El correcto peso de la colada eliminará la adición de aleaciones extra en el convertidor AOD, lo que podría llevar de lo contrario al incremento del consumo de FeSi, cal y O2 en el AOD. Una temperatura inicial de la colada de AOD, que es menor de la necesaria, también incrementa el consumo de FeSi para crear la energía química para incrementar la temperatura del baño.

Una operación consistente de AOD también significa la mejora de la productividad y la reducción de costes operativos.

Conclusión La agitación electromagnética fortalece la cinética de la transferencia de calor y masa en el proceso del horno de arco y da un baño fundido más homogéneo.

Los resultados de la prueba en OSAB muestran que el ArcSave mejora el fundido de la chatarra y el ferrocromo y reduce el consumo energético.

La temperatura del baño es más

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CONFERENCIA MUNDIAL DEL ACERO

2016 el “año del destino” del acero Un tema domina la mayoría de las conferencias sobre el acero: China. La Conferencia Mundial del Acero 2016 de CRU no fue una excepción a la norma, sino que ofreció un vivo debate cuando el consejero delegado de ThyssenKrupp Steel Europe, Andreas Goss, no se anduvo con rodeos y lo dijo tal como es: “una situación muy seria”. Por Matthew Moggridge* SI tú no te echas flores, ¿quién lo hará? La respuesta corta es que nadie lo hará por ti. Por lo tanto, mi próxima frase traerá algo que todos vosotros necesitáis saber.

Cuando aparecí en el canal de noticias de la BBC el día que Tata Steel anunciaba que se iba del Reino Unido, logré decir a todo el mundo que viajo mucho a lo largo del mundo acudiendo a conferencias sobre el acero y que China siempre es una de las prioridades del programa.

La razón por la que estaba en televisión - y no olvidemos las cuatro entrevistas de radio el mismo día, era porque tenía que explicar las razones (o algunas de ellas) detrás de la decisión de Tata de irse del Reino Unido. Y esto sin tener en cuenta que “los sospechosos habituales” fueron mencionados. La sobrecapacidad en China, las normas sobre ayudas estatales de la UE, la regla del derecho inferior de la UE, la perspectiva de que a China se le conceda el “status de economía de mercado” en diciembre, todo esto estaba encima de la mesa.

Pero rebobinemos a ese punto sobre mis extensos viajes por el mundo y las muchas conferencias que he cubierto para Steel Times International. Este artículo es sobre una de ellas. Fue en Düsseldorf el mes pasado cuando asistí a la Conferencia Mundial del Acero de CRU y, ¿saben qué?

El evento, como era de esperar, empezó

con China. El gerente de investigación de CRU Chris Houlden recordó a los delegados que el año pasado él fue el que trajo las malas nuevas, ¿y este año? Bueno, más de lo mismo, y todo fue China, China, China.

Mientras que Houlden habla de falta de demanda, bajos márgenes y sobrecapacidad, el consejero delegado de ThyssenKrupp Steel Europe, Andreas Goss, recordó a los delegados que China era una amenaza y que la situación era muy seria.

2016, dijo, era nuestro “año de destino”, y había una gran pregunta: ¿Se seguiría produciendo acero en Europa en 20 años?

Goss habló sobre la subida de las importaciones en la UE 28 y acusó a la UE

Andreas Goss

de anteponer la política climática frente a la política industrial. Goss habló sobre los tiempos más felices hace 10 años cuando los tiempos de auge del acero estaban bajo la inquebrantable demanda de China por el metal pesado. Pero China ha avanzado como economía, y ha habido una intensa transición, dijo él.

“China está sufriendo cambios que otras naciones han afrontado en décadas”, indicó, pero, más importante, China NO es una economía de mercado.

En 2015 hubo un superávit de acero en China de 400Mt. “Puedes abastecer a todo el mundo con eso”, dijo Goss. “Todo el hemisferio norte, y esto no va a cambiar.

Los trenes de laminación no rentables se mantendrán a flote y no descartaría una expansión de la capacidad”.

“China está haciendo dumping y nosotros nos estamos desplomando bajo la presión”, añadió Goss, denunciando que el gobierno de China está planeando reducir la sobrecapacidad durante los próximos cinco años, pero añadiendo el latiguillo “ellos dicen”.

Goss explicó que la UE debe hacer todo lo posible para evitar el desastre en su puerta, pero con la regla del derecho inferior de la UE resultando en unos aranceles de importación de entre 13-16% (cuando si se compara con EE.UU., que está golpeando a los chinos con un arancel antidumping de

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“China está haciendo dumping y nosotros nos estamos desplomando bajo la

”

presión,”

Andreas Goss más de 265% sobre la bobina laminada en frío) ellos le están dando a China nada más que un golpecito en la mano.

Goss fue categórico sobre muchas cosas, una de ellas que las leyes antidumping de la UE deben ser más enérgicas. La UE debe actuar más como EE.UU. Resumiendo, necesitamos patear algún culo [expresión mía, no de Andreas Goss]. El año pasado en una conferencia en Cleveland (AISTech), el consejero delegado de ArcelorMittal, Andrew Harshaw, dijo a los medios de comunicación sobre el acero allí reunidos, “Al final del día la única cosa que ellos van a respetar es la ley”, añadiendo un toque del tipo “Punto Culminante” en el procedimiento. Por “ellos” él se estaba refiriendo a los chinos y al menos los estadounidenses piensan lo que dicen.

Es necesario restaurar las condiciones de mercado justo, dijo Goss. “Podemos competir”, destacó, añadiendo que era contraproducente premiar con el status de economía de mercado a los chinos ya que China apenas cumple uno de cada seis criterios de los que definen a una economía de mercado.

Según Goss, el otorgamiento del status de economía de mercado a China tendrá consecuencias graves. Se perderán miles de trabajos, las cadenas de valor quedarán dañadas o rotas y habrá un “impacto negativo sustancial”.

Y si China no fuera suficiente, hay una política climática europea con la que lidiar. Goss señaló muy oportunamente que la industria del acero ha desarrollado tecnología de última generación para ayudar a reducir las emisiones en un 20% durante la pasada década. A pesar de ello, “el exceso de regulación dificulta que la industria opere de manera apropiada”, dijo él, y la política climática europea impone cargas unilaterales sobre las compañías.

Goss urgió a los delegados, y por lo tanto al sector del acero global, a que vuelvan a dialogar con los políticos para presionar en casa sobre la importancia de la industria del acero en la cadena de valor. “No estamos www.steeltimesint.com

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pidiendo protección gubernamental”, indicó. “Queremos condiciones justas porque somos competitivos”.

Para Goss, el recorte de costes no es suficiente. “Queremos ganar la batalla con productos decentes”, aseguró, haciéndose eco de las palabras de Chris McDonald, jefe ejecutivo de operaciones del Instituto de Procesamiento de Materiales con sede en RU, que fue recientemente entrevistado por Steel Times International (ver página 21).

Goss discutió la iniciativa InCar plus de ThyssenKrupp, que se enfoca en la industria automovilística y quiere ayudar a los fabricantes de coches a gestionar

Alan Price

los retos presentados por las directivas de ahorro de combustible, la escasez de recursos, el cambio climático y la necesidad de desarrollar unas tecnologías eficientes y sostenibles. Él dijo que la digitalización es un gran reto para la industria del acero y que las compañías incapaces de comprometerse con la fabricación inteligente (como se conoce en EE.UU. o Industria 4.0 en Alemania) simplemente caerán.

Volviendo al gran asunto, China, Goss dijo que la situación requiere que la industria del acero entre en acción, ya que el dumping y el recorte de precios fueron ilegales.

“El futuro es incierto. No es lo que solía ser”, dijo él, finalizando su presentación como el director comercial de Tata Steel, Henrik Adam, empezó la suya, diciendo que se necesita igualdad de condiciones a escala global.

Adam, en todo caso, fue un poco más optimista. Dijo que la industria del acero era fuerte e innovadora y podía soportar los vientos en contra que estaba afrontando actualmente.

El acero, dijo él, es un material bueno y sostenible, pero las desigualdades creadas por los mecanismos de precios del carbono podrían poner en riesgo todo. Él adujo que el sector del acero ha mejorado sus emisiones de CO2 en un 15% entre 1990 y 2010, pasando de 1,508 a 1,293 toneladas de CO2 por tonelada de acero producido.

La UE, dijo, estaba liderando los esfuerzos en investigación y desarrollo en términos de opciones innovadoras para reducir las emisiones, pero se hizo eco de la llamada de Andreas Goss por la igualdad de condiciones.

Andrea Lovato, consejero delegado de Tenova, un proveedor líder de tecnología avanzada y servicios de ingeniería para las industrias de metales y minería, explicó que el sector debe enfocarse en la calidad y no competir en precio. Señaló que el acero de alta calidad era la única esperanza de Europa y concluyó que el hierro de reducción directa (DRI) era el futuro, una cuestión pertinente si se tiene en cuenta que dos semanas después de la finalización de la conferencia, Tata Steel anunció su plan de retirarse de RU y Liberty Steel ha insinuado que si invierte en Puerto Talbot el modelo de producción será uno basado en horno de arco eléctrico (EAF).

Uno de los miembros más expresivos y sin pelos en la lengua del panel de discusión de apertura titulado “La perspectiva de los fabricantes de acero” fue el consejero delegado de ThyssenKrupp Steel Europe, Andreas Goss. Fue particularmente directo sobre las intenciones de China, argumentando que los chinos tienen una Octubre 2016

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CONFERENCIA MUNDIAL DEL ACERO

“Se necesita igualdad de condiciones a escala

”

global,”

Henrik Adam

agenda política clara: saquear el palacio en Europa. Él cuestionó su motivación y preguntó: ¿Por qué actuarían con moderación?

Cuando se refiere a China y al status de economía de mercado, Alan Price, socio de Wiley Rein, que preside la firma International Trade Practice, siempre tiene un par de cosas que decir y no desilusionó a los delegados de CRU 2016. Para Price, China insistirá en que es una economía de mercado “pero no, es una economía socialista”. Argumenta que aunque China dirá que ha cumplido sus obligaciones con la Organización Mundial de Comercio, no lo ha hecho, y si se le concede el status de economía de mercado entonces China quedará exenta de las leyes de dumping.

Price explicó que si se concede a China el status de economía de mercado se podrían poner en riesgo entre 1,7 y 3,5 millones de trabajos. “Industrias enteras podrían desaparecer”, indicó, añadiendo

que equivaldría a “un desarme unilateral”.

Además, la regla del derecho inferior de la UE y cualquier arancel compensatorio serían inútiles y China buscaría la resolución de conflictos ante la OMC contra cualquier miembro de la OMC que no le trate como una economía de mercado. Parafraseando a Ed Gentry (Jon Voight) en el clásico de John Boorman “Deliverance” “Haces que esto suene aún peor, Alan”.

La verdad del asunto es esta: está fastidiado. La industria del acero en Europa está adoptando una posición en la que parece que aceptará lo que algunos creen que es inevitable, que a China se le concederá el status de economía de mercado en diciembre y se abrirán las compuertas a las importaciones chinas baratas. Si Tata no hubiese suspendido sus operaciones en RU el mes pasado, puedes apostar que lo estaría haciendo el 11 de diciembre de 2016.

Como el consejero delegado de

Henrik Adam

ThyssenKrupp Steel Europe, Andreas Goss, comentó acertadamente, 2016 es el año del destino para la industria del acero en Europa, y, ciertamente, para la industria del acero global, y la gran pregunta es esta: ¿Se seguirá produciendo acero en Europa en 20 años? �

Puede que nunca se reanude el funcionamiento normal…

Cuando los altos directivos de Tata Steel se reunieron en Mumbai recientemente para decidir el futuro de Tata Steel UK, la industria esperaba el comunicado oficial conteniendo la respiración. Cuando apareció, se montó un escándalo en la industria del acero. Los medios lo aprovecharon al máximo China era el villano de la historia, se culpó a las importaciones baratas de acero del cierre de Tata Steel UK, pero sin ignorar los punitivos impuestos comerciales, los altos costes energéticos y la fortaleza de la libra.

Fue objeto de fuertes críticas el Secretario de Industria, Sajid Javid, que estaba en Australia de vacaciones con su hija en ese momento, probablemente las vacaciones más inoportunas de la historia.

Octubre 2016

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Cuando volvió, se le condujo directamente a Port Talbot, donde, como un extraterrestre surgiendo de una nave espacial (muchos han comparado al Sr. Javid con Mekon), se dirigió con paso nervioso a un grupo de trabajadores del acero con cascos protectores y chaquetas “highvis” para explicarles el “apoyo” del gobierno a la industria.

El gobierno ha sido muy criticado por ceder ante China y apoyar su demanda inmerecida por el status de economía de mercado (MES) que muchos creen le será concedido por la UE en diciembre.

La norma sobre ayudas estatales de la UE, que a grandes rasgos significa que el gobierno británico no puede apoyar financieramente a su industria local del acero (¡eso no es lo que hacen las

economías de mercado!) ha sido como agitar un pañuelo rojo frente a un toro para los que apoyan el Brexit. Lo mismo que la regla del derecho inferior.

Cuando llegaron los papeles de Panamá, David Cameron, o “Dodgy Dave”, como le llamó el parlamentario laborista Dennis Skinner en la Cámara de los Comunes (su significado en inglés es deshonesto y poco fiable), se vio en medio de una polémica sobre la empresa irónicamente llamada Blairmore Holdings, una compañía offshore propiedad de su difunto padre, que estaba muy ocupada evitando los impuestos británicos. ¿La gran pregunta? ¿Se benefició económicamente el Primer Ministro? ¿La respuesta? Sí, por supuesto que lo hizo.

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