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Octubre 2014 – www.steeltimesint.com
Noticias Internacionales del Sector del Acero
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CONTENTS STI_30_AIT_0110 10/20/14 9:09 AM Page 1
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Índice
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Noticias Internacionales del Sector del Acero
2 EDITORIAL Editor Matthew Moggridge Tel: +44 (0) 1737 855151 matthewmoggridge@quartzltd.com
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Redactor asesor Dr. Tim Smith PhD, CEng, MIM
2 Procesamiento del acero El fin del acero GOES estadounidense
Editor de Producción Annie Baker
7 Fabricación de acero al oxígeno Proceso de inyección para la máxima flexibilidad del convertidor de entrada
VENTAS Director Ventas Internacionales Paul Rossage paulrossage@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855116 Gerente de Ventas Anne Considine anneconsidine@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855139
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Gerente de Ventas del Grupo Ken Clark kenclark@quartzltd.com Tel: +44 (0) 1737 855117
Producción de Publicidad Martin Lawrence
Suscripciones Elizabeth Barford Tel +44 (0) 1737 855028 Fax +44 (0) 1737 855034 Email subscriptions@quartzltd.com
16 Informe de congreso Crecimiento moderado a corto plazo
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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
20 Hornos Sistemas de distribución hidráulica
23 Fabricación de acero en horno eléctrico Control de proceso holístico para EAFs
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 : P ensord, Tram Road, Pontlanfraith, Blackwood, Gwent NP12 2YA, UK ©Quartz Business Media ltd 2014
12 Eurocoke 2014 Reveladoras presentaciones en EuroCoke 2014
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27 Medio ambiente Tratamieto de aguas para Severstal
ISSN 0143-7798
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PROCESAMIENTO DEL ACERO
El fin del acero GOES estadounidense El anuncio de nuevos estándares de eficiencia de transformadores en EEUU y el mundo occidental hace que los clientes antes leales a los dos productores estadounidenses de acero magnético al silicio de grano orientado (GOES) busquen fuera un mejor acero, que no puede hacerse con calidad suficiente o a precios competitivos para los molinos extranjeros. Las restricciones a la importación de GOES, demandadas por los productores de EEUU, es probable que hagan que los fabricantes de núcleos de transformadores trasladen al extranjero el montaje, destruyéndose empleo en EEUU. Por Ben Ehmcke* ¿HAN ido muy lejos los fabricantes americanos de acero eléctrico al silicio de grano orientado (GOES, siglas en inglés) AK Steel y A TI M etals en sus actuales acciones contra los productores extranjeros? ¿Costará eventualmente trabajos estadounidenses en los sectores eléctrico y de transformadores de distribución? ¿Terminará EEUU con los dos fabricantes de GOES que son inferiores al resto del mundo? El 18 de septiembre de 2013, AK Steel y A TI M etals presentaron sendas solicitudes de antidumping (AD, siglas en inglés) y aranceles compensatarios (CVD, siglas en inglés) ante el Departamento de Comercio de EEUU y la Comisión de Comercio Internacional (ITC, siglas en inglés). Sus demandas pedían que se tomasen acciones contra todas las fuentes de GOES importado. El 30 de septiembre de 2013, AK Steel presentó una segunda demanda relativa a la importación de acero magnético al silicio de grano no orientado (NGO, siglas en inglés). Ninguna de las empresas esperaba que los fabricantes de transformadores de EEUU y las molinos foráneos reaccionaran de la forma que hicieron. Historia del GOES
El desarrollo del GOES fue originariamente un concepto estadounidense. Mientras que Edison, Tesla y Westinghouse creaban una demanda y un método para generar y distribuir electricidad,
“Con una segunda revisión de los estándares de eficiencia en cuatro años, los molinos de EEUU vieron como su base de clientes estaba buscando usar los mejores materiales disponibles en el mercado global.” Armco Steel desarrollaba los orígenes de lo que ahora llamamos GOES en un esfuerzo para incrementar la eficiencia de la distribución eléctrica. Mientras que la disponibilidad de la electricidad se extendía, esas mismas compañías también compartieron el conocimiento de los materiales que forman el corazón del transformador. A lo largo de los años, un grupo selecto de molinos se unió a esta sociedad de procesamiento especial, entre los que se incluyeron ThyssenKrupp, VISStal, Nippon Steel y JFE, como los principales actores en la producción y continuo desarrollo del GOES. Durante la primera mitad del S. XX, la demanda de transformadores eléctricos y de distribución superó la capacidad de suministro de
GOES. Como resultado, se forjaron estrechas relaciones entre fabricantes de acero y fabricantes de transformadores. Esto facilitó la máxima difusión de la electricidad mientras permitía a los molinos recuperar los altos costes que involucraban la producción de estas hojas ultrafinas de acero alto en silicio, que luego se recubren para aislarlas y se cortan para hacer laminados para transformadores. La demanda de transformadores continuó creciendo y el precio del GOES permaneció relativamente constante. Para los molinos, fue el producto con mayor margen en su cartera. Los estándares de eficiencia todavía tenían que determinarse, por lo que la necesidad de invertir en grandes proyectos de I+D no estaba justificada.
*Presidente – Ehmcke Consulting LLC Octubre 2014
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“Los molinos de EEUU no habían invertido lo suficiente en I+D como sus competidores foráneos.” A mediados del S.XX la naturaleza del acero para transformadores y el mercado de transformadores estaban empezando a cambiar. Las naciones del segundo y tercer mundo eran capaces de permitirse la mejora de sus infraestructuras, en particular, de las relacionadas con la generación eléctrica y distribución. El diseño básico de los transformadores no había cambiado y muchas compañías habían entrado en el mercado, como General Electric, Siemens e Hitachi. Muchos molinos que habían querido entrar en el segmento GOES, pero no podían justificar los costes iniciales, vieron en ese momento una oportunidad. Entre ellas se incluyeron POSCO, Stalprodukt, Inox, WISCO (Wuhan Iron & Steel) y Cogent Power. Muchas ya estaban fabricando acero para transformadores con grano no orientado usado en motores. A principios de los 90, la demanda mundial continuó excediendo el suministro en más de 200 kilotoneladas por año. AK Steel continuó siendo visto como el líder en la fabricación de acero eléctrico de alta calidad. A pesar de ello, los japoneses habían estado trabajando en nuevos grados e invirtiendo para mantener sus factorías a la última. La década de los 90 presenció el crecimiento de la importancia global del medioambiente. En EEUU, Europa y partes de Asia la necesidad de incrementar los estándares de eficiencia centrada en la generación y distribución eléctricas se volvió fundamental. El énfasis se puso en la reducción de la polución generada por las centrales térmicas de carbón y la obligación de incrementar la eficiencia de los transformadores eléctricos y de distribución para satisfacer la demanda eléctrica sin tener que construir plantas adicionales. Esto supuso que los fabricantes de transformadores estadounidenses probaran nuevos materiales procedentes de los molinos del exterior, especialmente de Japón. En 1994, los molinos foráneos estaban logrando grandes avances tanto en calidad como en disponibilidad de los materiales. Los continuados esfuerzos en I+D permitieron a los molinos extranjeros producir grados mejores a menor precio que en EEUU. Disputa comercial
Para contrarrestar las importaciones, AK Stell y ATI Metal solicitaron al Departamento de Comercio y a la IT C que impusieran unos aranceles Octubre 2014
antidumping y compensatorios contra los molinos japoneses. En ese momento, se aplicó una tasa del 37% durante 10 años destinada a los productos nipones, permitiendo a AK Steel y ATI Metal continuar con su dominio del mercado estadounidense. En el mundo, la producción de acero para transformadores había alcanzado, por aquel entonces, un total de 15 millones. Los materiales con las menores pérdidas eléctricas sólo estaban disponibles desde los molinos de EEUU y Japón, con los alemanes, coreanos, rusos y chinos invirtiendo grandes cantidades para igualarlos. Mientras, en EEUU los molinos estaban haciendo poco en comparación con el resto para desarrollar los materiales que se necesitarían en un futuro no tan lejano. En los 90, los grados predominantes de acero para transformadores eran, en eficiencia descendente, M2, M3, M4, M5 y M6, con M4 y M5 siendo los fijos de la demanda. En 1997, el Departamento de Energía de EEUU empezó a preparar los nuevos estándares de eficiencia para los transformadores de distribución inmersos en líquidos y secos. Al mismo tiempo, Japón y Europa implementaron los requisitos que pusieron los límites de los grados existentes de GOES. La demanda seguía superando a la oferta y el cambio en la típica combinación de productos había comenzado. Los molinos extranjeros empezaron a ver un surgimiento de la demanda de GOES, que podría proporcionar menores pérdidas energéticas, al menos tan bajas como las de los productos M2 de AK. F uera del hemisferio occidental, los transformadores de distribución no necesitaban recocido, por lo que los molinos foráneos eran capaces de atender la creciente demanda mediante el gramilado laser. A pesar de ello, los fabricantes de transformadores en el hemisferio occidental, pero fuera de EEUU, estaban pidiendo a las fundiciones en el exterior mejores materiales que pudieran seguir teniendo menos pérdidas energéticas tras el recocido. A pesar de los aranceles antidumping, muchos productores de transformadores estadounidenses estaban cooperando con los japoneses y coreanos para probar nuevos productos. A finales de los 90, la capacidad de producción de transformadores eléctricos y de distribución era superior a la demanda. En un buen año, los industriales estaban utilizando de un 60% a un
70% de sus factorías. En EEUU, se trataba de un mercado de compradores. Junto a esto, el precio de los principales materiales para la elaboración de un convertidor no había fluctuado en la década pasada. De 2003 a 2006, una serie de huracanes golpeó EEUU, lo que derivó en una demanda de reemplazo de los transformadores eléctricos y de distribución, que alcanzó su nivel más alto en 40 años. Los pedidos de GOES en EEUU llegaron hasta tal punto que AK Steel y A TI M etals redujeron sus exportaciones y estuvieron pensando en restringir los encargos a los clientes domésticos. Los pequeños fabricantes de transformadores se vieron forzados a buscar proveedores extranjeros de M 4 a través de M 6 GOES, disponibles en lugares como Alemania, Rusia y Corea, a los que no afectaban los impuestos antidumping. Esto dio la oportunidad a los molinos de EEUU de subir los precios. Los fabricantes de transformadores recularon en ese momento porque no había mecanismo para trasladar el coste a las eléctricas. En 2004, para contrarrestarlo, los dos molinos estadounidenses implementaron recargos por chatarra y combustible a todos los grados de GOES. Desde la publicación de estos suplementos, mientras que los precios base quedaban bajo acuerdos confidenciales que formaban parte de los contratos, los fabricantes de convertidores podían justificar este coste adicional a las eléctricas. Los estándares de eficiencia de los transformadores en el mundo iban avanzando más rápido que en EEUU. Los molinos extranjeros vieron la oportunidad de entrar en el mercado de alto margen del GOES. POSCO sopesó la construcción de un nuevo molino en India, NLM K se unió a VIZ -Stal en Rusia y Baosteel empezó a construir uno en China. Ninguna estaba afectada por los aranceles antidumping contra los japoneses, que terminaron a finales de 2003. Con la extinción de estos impuestos contra los molinos nipones, los estadounidenses fueron capaces de convencer al Departamento de Comercio de mantener al acero eléctrico con grano en la Lista de Vigilancia Federal hasta el 31 de diciembre de 2013. Esta fecha jugó un papel decisivo en lo que sucedió después. Para 2007, el Departamento de Energía había www.steeltimesint.com
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PROCESAMIENTO DEL ACERO
llegado a un consenso sobre el contenido de lo que sería el estándar de eficiencia para los transformadores de distribución de 2010. Con los cambios obligatorios, los grados menos eficientes (M 6, M 5 y M 4) no serían suficiente para las normas revisadas y para controlar tanto el tamaño como el coste de los transformadores de distribución. Con la amplia aceptación de los grados de acero eléctrico que ofrecían menos pérdidas como resultado de los nuevos estándares estadounidenses, uno de los dos molinos estadounidenses estaba explorando las formas para incrementar su capacidad de GOES. De una forma perversa, convirtieron una parte de su instalación para acero eléctrico de grano no orientado en una de producción de los menos eficientes M 5 y M 6 GOES, a pesar de las advertencias de los clientes de que era una mala forma de actuar. En su lugar debían concentrarse en el incremento de la producción de M2 y M3. La conversión de la línea se completó a principios de 2008. Durante este tiempo, los otros fabricantes estadounidenses estaban invirtiendo en el mantenimiento de sus líneas de procesamiento. De 2004 a 2008 el precio del acero eléctrico, excluyendo las recargas, se había incrementado en un 350% en EEUU. Aunque la cuantía en el resto del mundo no había subido en la misma proporción, los molinos foráneos estaban dispuestos a importar grandes cantidades de material en EEUU por temor a represalias comerciales. El coste de las importaciones estaba fijado en lo que era considerado el precio de EEUU. Nadie quería enfrentarse ni a AK Steel ni a ATI Metals. A mediados de 2008, la recesión global había comenzado. El año 2009 vio cómo la demanda de los transformadores descendió en ese momento a su nivel más bajo no sólo en EEUU, sino también en casi todas las naciones desarrolladas. Lo que en varias décadas había sido un déficit de suministro de GOES se convirtió en un superávit, y poco después en una superabundancia, con los grandes incrementos de capacidad de Baosteel y la suma de los nuevos molinos en Tinagain y Anshan en China. Los precios continuaron cayendo durante los tres años siguientes. Nuevos estándares de transformadores en EEUU
El año 2009 presenció el anuncio del Departamento de Energía de EEUU de unas directrices de eficiencia que entrarían en vigor el 1 de enero de 2010. El impacto de los estándares de 2010 y 2016 se repasa en El impacto de las normas de eficiencia revisadas para transformadores de distribución inmersos en líquidos y secos, que se encuentra disponible en www.theimpactpaper.com. Para resumir el informe, el estándar 2010 vio la demanda para grados M 4, M 5 y M 6 de los molinos de EEUU reducida a ser principalmente un producto para la exportación. Aparte de los molinos chinos, que estaban siendo subvencionados, los molinos que fabricaban acero para transformadores estaban operando www.steeltimesint.com
en todos los sitios a entre un 75% y 80% de su capacidad. El M 2 se convirtió en el material elegido por muchos fabricantes de convertidores. Crecen las disputas comerciales
Los precios del GOES eran más altos en EEUU que en el resto del mundo. Los molinos extranjeros estaban deseando trabajar con varios centros de servicios de EEUU para importar y procesar grados de acero para transformadores que no estaban disponibles en los molinos de EEUU. Para permitir que los dos molinos de EEUU pudieran seguir exportando, la cuantía para los materiales exportados fue ajustada para cumplir con los niveles globales.
En 2011, China implementó unos aranceles antidumping contra el GOES importado de AK Steel. La empresa americana llevó su caso a la Organización Mundial del Comercio (OMC). En 2013, la OM C ordenó que los impuestos antidumping contra el GOES importado americano en China se levantasen, circunstancia que hasta el momento no se ha dado. También en 2011, se invocaron aranceles antidumping contra los transformadores eléctricos importados. Como consecuencia, las compañías que previamente habían importado convertidores a EEUU, como Efacec, Hyundai Heavy Industries y M itsubushi, empezaron a construir plantas en EEUU. Este movimiento fue imitado por los fabricantes foráneos de GOES, como POSCO-AAPC, que empezaron a producir en EEUU para atender a estas nuevas factorías con los tipos de materiales que les eran familiares. Para 2013, los chinos, coreanos, japoneses y rusos habían incrementado poco a poco su presencia en EEUU. Muchos habían establecido relaciones con centros de servicios de valor añadido de allí para procesar la bobina principal para el usuario final. En la primavera de 2013, el Departamento de Energía de EEUU publicó su Elaboración final para el nuevo estándar de eficiencia para
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transformadores de distribución inmersos en líquidos y secos, que entraría en vigor a partir del 1 de enero de 2016. De nuevo, los detalles de este requisito se pueden revisar en el informe disponible en www.theimpactpaper.com. En general, las nuevas normas utilizan el M3 GOES como base para los transformadores de distribución inmersos en líquidos y el acero para transformadores de grano no orientado M6 y M3 GOES para los convertidores trifásicos secos dependiendo de su voltaje. Con su segunda revisión de los estándares de eficiencia en cuatro años, los molinos de EEUU vieron como su base de clientes estaba buscando usar los mejores materiales disponibles en el
mercado global. M ientras que los elementos estadounidenses destacaban por su calidad constante, no son los más eficientes disponibles. Los molinos de EEUU no habían invertido lo suficiente en I+D como sus competidores foráneos. Menos clientes leales
La historia nos ha mostrado que no importa cuantas acciones emprendiesen los molinos de EEUU (altos precios, recargos, demandas contra los competidores extranjeros), los fabricantes de transformadores de EEUU han permanecido leales a los dos. Esto ha sido el resultado de varios factores. En el pasado, los molinos domésticos tenían suficiente capacidad de los grados requeridos para satisfacer la demanda. Al menos uno de los molinos de EEUU es conocido por su calidad constante y buen servicio al cliente. Y , finalmente, los molinos foráneos no han querido comprometerse con toneladas significativas por miedo a posibles represalias de sus competidores de EEUU. El Estándar de eficiencia 2016 ha cambiado la foto histórica. Ahora se ha hecho evidente que con una economía mundial recuperándose y el hambre de electricidad de India y África, los molinos de EEUU no tienen ni la capacidad ni los Octubre 2014
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PROCESAMIENTO DEL ACERO
“…..todos los principales fabricantes de transformadores operan a nivel global.” grados avanzados de GOES que se piden actualmente. Para 2013, muchos fabricantes de transformadores domésticos estaban usando o negociando con molinos extranjeros volúmenes de estos materiales con menores pérdidas para que fueran entregados en el segundo semestre de ese mismo año. Con la Lista de Vigilancia del Departamento de Comercio expirando el 31 de diciembre de 2013, la división necesitó realizar una revisión para determinar si la vigilancia debía continuar. Puede ser una coincidencia que a mediados de septiembre de 2013, AK Steel y A TI M etals presentasen sendas peticiones ante el Departamento de Comercio y la ITC en las que pedían unos aranceles antidumping y compensatorios contra la mayoría de los molinos extranjeros que producen GOES. T ambién emprendieron acciones contras las firmas de intermediación que ellos usan y los centros de servicios afiliados. Dos semanas después, AK Steel presentó una petición contra seis molinos foráneos solicitando la imposición de tasas antidumping y compensatorias sobre el acero para transformadores de grano no orientado. La cronología para ambas solicitudes y la determinación de alguna sanción fue a mediados de marzo de 2013, con la implantación de impuestos y tarifas que comenzaron en octubre de 2014. Evitar restricciones comerciales
A pesar de que a primera vista parece que los molinos extranjeros están cerrando filas para luchar contra estas peticiones, podría tratarse sólo de una distracción para tapar lo que está pasando detrás del escenario. Al contrario que en el pasado, la reacción de los molinos, los centros de servicios y los fabricantes de transformadores ha sido muy diferente. Los principales fabricantes de convertidores han decidido que no se van a arredrar a la hora Octubre 2014
de alcanzar compromisos de largo plazo para usar los mejores grados de GOES, incluso si eso significa cambiar sus tácticas y comprar el núcleo del transformador o producirlos en sus plantas en el extranjero. Los servicios de valor añadido están investigando qué haría falta para abrir o ampliar sus instalaciones en México y Canadá. El énfasis de las expansiones es para sumar capacidad y hacer núcleos base y apilados, y la capacidad de templar los del primer tipo. ¿Cómo afectaría esta decisión a los molinos y fabricantes de transformadores de EEUU? Los molinos de EEUU declararon que ellos empezaron este proceso peticionario para protegerse del acero para transformadores de bajo coste, que era objeto de dumping, en el mercado doméstico. Es el mismo argumento que se empleó en 1994. Existen pocos indicios que muestren que los volúmenes importados tuvieran un efecto real. Los molinos extranjeros han sido cuidadosos en no vender en EEUU a precios menores que el coste base de los molinos estadounidenses.
uso del M 3, esta situación derivaría en los fabricantes de transformadores comprometiéndose con AK Steel y ATI Metals y, como resultado de los aranceles y tarifas, ambas compañías podrían ser capaces de subir poco a poco los precios domésticos y continuar manteniéndolos por encima de los niveles globales. Desafortunadamente, los principales fabricantes de convertidores actuales (ABB, Cooper, Siemens, GE y otros) operan globalmente y no dependen de comprar a fuentes domésticas. Las compañías pueden y harán el movimiento de trasladar al extranjero la producción del núcleo, tanto a sus propias instalaciones como a centros de servicios de valor añadido en el exterior, para conseguir sus materiales preferidos y evitar los esperados incrementos de precios de los molinos de EEUU. Es poco probable que los núcleos de los convertidores que cumplan el estándar 2016 sean fabricados con materiales de AK Steel o A TI Metals. Con la reducción de la demanda en los mercados domésticos, los molinos tendrán una mayor dependencia de las exportaciones, un mercado en el que actualmente no son competitivos. Con sólo su actual cartera de productos, se pueden encontrar con una base de clientes a la baja sin importar el precio de venta. Trasladar fuera operaciones
La bobina del núcleo y las funciones de recocido del típico fabricante de transformadores suponen el mayor gasto de energía en una planta, y la zona de embobinados es una de las secciones más intensivas en mano de obra. La eliminación de las operaciones de bobina de núcleo y las de recocido en EEUU supondrá un ahorro de costes fijos y laborales en las plantas. Todavía está por determinar si los fabricantes de transformadores absorben los empleos en otras áreas de la compañía. La dirección de un molino ha indicado que si las compañías de convertidores decidieran comprar núcleos hechos en el extranjero, incluso si proceden de los países NAFTA, ellos tendrían que sopesar si emprenden una acción semejante contra los núcleos importados, como la adoptada contra las importaciones de GOES. Si esta es la táctica que los molinos adoptan, el siguiente paso lógico para los fabricantes de Falta de inversión de EEUU en I+D Una mirada más atenta a las peticiones muestra transformadores sería trasladar las operaciones de embobinado al exterior e importar los que el intento real es protegerles de cualquier núcleos/rollos completos ensamblados. impacto futuro de los molinos extranjeros. Se Lo que empezó como un proceso para asumió que la tentativa fue un refugio ante las importaciones de bajo coste de una calidad igual proteger a dos firmas americanas de la competencia extranjera puede dirigir a muchos o menor que pudieran ser vendidas como de calidad suprema. No es totalmente cierto, ya que de sus clientes domésticos a los mercados el impacto del que están preocupados es que ni exteriores. Para controlar los costes y suministrar los transformadores más eficientes, estas Ak Steel ni A TI M etals han invertido en sus secciones de acero eléctrico. Como resultado, son compañías internacionales moverán el núcleo de su producción (y potencialmente el ensamblaje incapaces de seguir cualquier avance técnico de los núcleos/bobinas) a otros países NAFTA. realizado en cualquier parte del mundo. Los Entonces, EEUU perderá empleos en el sector materiales importados suponen grados que no están disponibles en ninguna de los molinos de manufacturero y los molinos estadounidenses EEUU sin unas grandes inversiones tanto en I+D que buscan protección seguirán perdiendo cuota de mercado global hasta tal punto que no sean como en mejora de procedimientos. La asunción ha sido de que con los estándares capaces de producir GOES a costes de equilibrio. de eficiencia 2016 siendo perfilados alrededor del r www.steeltimesint.com
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FABRICACIÓN DE ACERO AL O XÍGENO
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Proceso de inyección para la máxima flexibilidad del convertidor de entrada El precio descendente de la chatarra y las briquetas de hierro de reducción directa (HBI, siglas en inglés) junto a los intentos de los acereros de reducir más las huellas de CO2 del proceso de fabricación del acero han puesto presión sobre las acerías integradas para incrementar la proporción de chatarra o HBI cargadas en el convertidor. Se requieren soluciones flexibles que permitan variar la proporción de chatarra o HBI según las condiciones de mercado, ya que los precios han ido incrementando su volatilidad en los últimos años. Por G Wimmer1, A Fleischander2, K Pastucha3 y J Spiess4*
Principios del proceso de inyección
El proceso de inyección consta de un convertidor de soplo por el fondo con una combinación de carbón y una inyección de cal con una lanza de aire caliente[1]. El carbón inyectado por el fondo del convertidor se disuelve en el baño de metal caliente y junto al carbono del metal caliente es quemado en dos pasos. El primero es la combustión de CO en el baño, el segundo es la poscombustión del CO2 fuera del mismo. En el Gráfico 2 se puede ver un dibujo simplificado del proceso. Dos tercios de la energía química almacenada en el carbón se liberan en el segundo paso del proceso de combustión. Para usar el carbón de una manera eficiente es esencial que la mayoría del CO se queme a CO 2. La proporción de CO 2 consumida está definida por el llamado Grado de poscombustión (PCD, siglas en inglés): %CO2+%H2O ◊ 100. PCD = %CO+%CO2+%H2+%H2O
usada para calentar el gas de escape y no se transfirió calor al baño. Hay que fijarse que parte del calor de la poscombustión se emplea para calentar la ráfaga caliente a la temperatura del baño en un primer paso y no está disponible para calentar el baño. Para asegurar un alto PCD y HTE, se requiere una mezcla eficiente. Esto se consigue mediante un soplo de aire caliente hacia el baño con una lanza desde arriba. La ráfaga caliente es aire enriquecido con oxígeno en cerca del 30% y caldeado en un calentador de guijarros hasta 1300ºC. La velocidad del aire caliente en la salida de la lanza es un poco menor que la velocidad del sonido, que es alrededor de 700m/s a esta temperatura. Debido a la alta velocidad y alto volumen de la ráfaga caliente, se forma un chorro con una longitud de penetración muy alta y Gráfico 1. Fuentes típicas de materiales para la fabricación de acero muchos de los materiales alrededor son y sus correspondientes procesos de producción estándar succionados dentro del mismo y esto lleva a una El %CO se refiere el porcentaje de volumen de excelente mezcla dentro del convertidor. El CO procedente del baño se mezcla con el oxígeno en CO del total de la cantidad de gas que deja la boca del convertidor. Además de un alto PCD, es el aire caliente y sucede la combustión a CO 2. de vital importancia que el calor generado en la Debido a la alta mezcla energética del chorro, se poscombustión se transfiera al baño líquido, de generan gotas de escoria y de acero. P or la alta otro modo sólo el gas de escape se calentará. La proporción de superficie respecto al volumen, las llamada Eficiencia de transferencia de calor (HTE, gotas se calientan fácilmente y contribuyen en siglas en inglés) se emplea para describir la gran modo a la transferencia de calor del gas proporción de energía disponible de la caliente al baño líquido. Se emplean herramientas poscombustión que es transferida al baño de simulación de última generación para líquido, optimizar la punta y posición de la lanza, así m ◊ Cp◊ (Tg Tb) como la PCD y el HTE. El Gráfico 3 ilustra la Hg Hb ◊100=1 ◊100. velocidad típica del flujo de gas al convertidor , HTE=1 HpCav HpCav mostrando como la inyección, con su larga Donde H g y H b son las energías de todo el longitud de penetración, está golpeando la volumen de gas de escape que fluye m después superficie del baño y mezclando intensamente todo el volumen sobre el mismo. de la poscombustión a temperatura del gas Otro resultado de la optimización numérica se externo (T g) o del baño (T b) y el H PCaV es la muestra en el Gráfico 4 . El flujo de gas es energía disponible de la poscombustión para transferir al baño caliente. Un HTE de 100% se desviado fuera de la pared del convertidor. Las refiere a la perfecta transferencia de calor cuando partículas grandes golpean la pared mientras que el gas que sale del proceso tiene la misma las pequeñas siguen al flujo de gas y son temperatura que el baño. Un HTE de 0% se succionadas de vuelta a la inyección de nuevo. refiere al peor escenario: toda la energía fue Esto lleva a una buena mezcla y transferencia de HBI
Metal Caliente
Chatarra
EN el Gráfico 1 se muestran los materiales típicos y los procesos para fabricar acero, uno de estos es el proceso LD (Horno de oxígeno básico, BOF, siglas en inglés). La energía disponible en el conversor LD estándar depende de las propiedades del metal caliente y de los parámetros del proceso, como el patrón de soplado y la temperatura objetivo. En los casos normales, hay suficiente energía para el fundido de más del 20% de los materiales sólidos. Para proporciones superiores, se necesita energía adicional para el calentado y fundido de las cargas sólidas. La energía extra se puede obtener gracias a la electricidad, lo que es común en los hornos de arco eléctrico (EAF , siglas en inglés) o al uso directo de energía química del carbón, silicio u otros. P ara un uso directo eficiente de esta energía química sin ninguna pérdida de conversión para la generación eléctrica, se desarrolló el proceso de inyección.
* Siemens VAI Metals Technologies GmbH, Turmstrasse 44, 4031 Linz, Austria 1. G. Wimmer, Tel:+43-732-6592-5472, Email: gerald.wimmer@siemens.com. 2. A. Fleischanderl, Tel:+43-732-6592-77125, Email: alexander.fleischanderl@siemens.com. 3. K. Pastucha, Tel:+43-732-6592-75319, Email: krzysztof.pastucha@siemens.com. 4. J. Spiess, Tel:+43-732-6592-2998, Email: johannes.spiess@siemens.com. www.steeltimesint.com
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FABRICACIÓN DE ACERO AL O XÍGENO
Aire frío + O2
Aire caliente alto
1300°C Energía en aire caliente Carbono poscombustión CO + _ O2 _ CO2
bajo Transferencia de calor al baño Combustión de carbono CO + _ O2 _ CO C-H refrigeración O2, carbón, cal Gráfico 2. El proceso de inyección consiste en un convertidor de soplo por el fondo y una lanza de aire caliente. Una mezcla intensiva permite el uso eficiente del carbón inyectado.
Gráfico 3. Flujo típico dentro del convertidor, la superficie del baño es representada por una pared sólida con entrada de CO
Tamaño partícula 1µm
20µm
2s
0s Partículas pequeñas atrapadas
Partículas grandes golpean la pared
Gráfico 4. Flujo de partículas dentro del convertidor debido a la mezcla intensiva. Las partículas pequeñas son succionadas de vuelta a la inyección (izquierda), las partículas grandes golpean la pared (derecha)
Gráfico 5. Parte inferior del convertidor equipado para inyección de carbón y cal listo para entrar en funcionamiento. Imagen del modelo CAD (izquierda), fotografía de la instalación (derecha)
calor y mantiene bajas las emisiones de polvo y pérdidas de hierro por el gas escape. La mezcla intensiva con el aire caliente asegura un PCD por encima del 60% y un HTE que supera el 90%, lo que lleva a una temperatura media del gas de escape en la boca de salida del convertidor de 150º C mayor que en el baño de acero .[1] La eficiencia total del carbón usado en el proceso de inyección para derretir los materiales sólidos está por encima del 50%, mucho mayor que la alcanzada si el carbón se usa para generar electricidad y si la fusión se hiciera en un EAF, donde las pérdidas ocurren durante la generación eléctrica y transferencia. La operación del proceso de inyección consta de dos pasos. El primero, durante la colada del convertidor y carga de la próxima, la caldera de guijarros se recalienta con gas natural durante cerca de 20 minutos. La energía entonces se almacena en la cama de guijarros y se usa durante el periodo de soplado, el segundo paso, para calentar el aire enriquecido con oxígeno durante otros 20 minutos. Por lo tanto, por cada convertidor sólo se necesita una caldera de guijarros. El oxígeno en el aire caliente se utiliza principalmente para la combustión de CO y CO2 y sólo una pequeña parte se emplea para la decarburación del metal caliente (HM, siglas en inglés). El oxígeno para la decarburación del HM
se manda por las toberas en la parta baja del convertidor, lo que actúa como un corte a llamas y puede fundir grandes piezas de escoria rápida y eficientemente. Las ráfagas de la parte de abajo llevan a una excelente mezcla del baño, por lo tanto todas las reacciones están cerca del equilibrio. Esto incrementa la productividad y rendimiento y, al generar menos óxido de hierro, el riesgo de derrames es bajo y la cantidad total de escoria, así como el contenido de hierro de la escoria, es también baja. El proceso es fácilmente adaptable a diferentes proporciones cargadas de chatarra o HBI al convertidor mediante el ajuste de la cantidad de carbón inyectada. T eóricamente, se pueden lograr proporciones que van del 0% al 100% con el proceso de inyección. Más del 30% de chatarra significa que no se necesita inyección de carbón, el calor latente del aire caliente más la poscombustión del CO procedente de la decarburación del HM abastece de la suficiente energía. Para tasas de chatarra o HBI cercanas al 100%, se necesita una carga paulatina o continua de adiciones de frío y operaciones de resto líquido de metal (hot heel) donde quedan partes de acero en el vaso durante la colada. Esta operación de hot heel, por supuesto, reduce la productividad de un convertidor de tamaño determinado, pero puede ser una opción
Octubre 2014
interesante para los periodos de revisión del alto horno o en casos cuando los precios y disponibilidad de la electricidad para la operación de un EAF no estén en un rango económicamente atractivo. La comparación entre el proceso de inyección con el EAF muestra que para las situaciones estándar y con precios medios de mercado será económicamente más atractivo para proporciones de HM por encima del 50%. El EAF será la mejor solución para tasas de HM por debajo de 50%. El proceso de inyección requiere un convertidor de soplado por el fondo y un sistema de aire caliente. El convertidor de soplado por el fondo es bien conocido y varias plantas siderúrgicas por todo el mundo lo operan con éxito. En la fotografía de la zona inferior, la parte inferior del convertidor de soplado por el fondo ( Gráfico 5) se muestra junto a una fotografía del CAD. Las toberas tienen un diseño de tubo en tubo y se enfrían y protegen con gas natural u otros hidrocarburos. Al regular la cantidad de gas natural que se envía, se puede controlar el efecto de refrigeración y el desgate de las toberas. Uno de los puntos más relevantes de la operación de dicho convertidor es el desgaste de su revestimiento, especialmente en la parte de abajo con las toberas de inyección. Actualmente se pueden alcanzar tasas de desgaste de cerca de www.steeltimesint.com
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10
FABRICACIÓN DE ACERO AL O XÍGENO Gráfico 6. Principales componentes de un sistema de aire caliente
Calentador de guijarros
Principales soplantes
Conducto de aire caliente
Cámara de quemadores Lanza de aire caliente
Soplantes de quemadores
1mm por colada. En combinación con el intercambiador de abajo de calor, es viable un recipiente con un revestimiento de una duración de entre 2.500 y 3.000 coladas, dependiendo de la práctica operacional. En el Gráfico 6 se muestra el sistema de aire caliente y su principal componente, el calentador de guijarros. Se trata de un intercambiador de calor eficiente y regenerativo que usa guijarros para almacenar energía [2]. Los guijarros tienen una capacidad de almacenamiento de energía muy alta y son ideales para almacenar calor durante poco tiempo. Esto, en combinación con su densidad de almacenamiento elevada, lleva a un diseño muy compacto. Diseño modular para mayor flexibilidad
Gráfico 7. El sistema modular permite instalar un convertidor inferior normal con elementos agitadores y una lanza normal de soplado con oxígeno, lo que implica que el convertidor también puede funcionar con un modelo LD estándar
Carbono, %C
5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00
Soplado principal
EoB
Inyección cal Inyección carbono
6,0 Flujos de gases, Nm3/min/t
6,00
HM
Agitar
Colada
1800 Oxígeno
5,0
Aire caliente Nitrógeno
4,0
1700 1600
Argón GNL 1500 Contenido carbono
3,0
Temperatura
2,0
1400 1300
1,0 0,0 0
Desl
5
10
15
20
25
30
35
40
Temperatura del baño, °C
Chatarra
1200 45
Tiempo del proceso, minutos Gráfico 8. Típico proceso patrón para una carga mixta de 50% metal calientey 50% chatarra o HBI
LD estándar 20% chatarra
Costes M&E 11$/ton* Bajos costes M&E debido al proceso simple y consumos mínimos (oxígeno, sin carbón)
Proceso de inyección 50% chatarra
Costes M&E 24$/ton* Mayores costes M&E debido a entradas adicionales de energía (oxígeno, gas natural)
EAF 50% chatarra
Costes M&E 35$/ton* Costes de energía eléctrica y otros consumos (electrodos, oxígeno, carbón)
Gráfico 9. Costes de Medios y Energía por tonelada de acero para fabricación de acero con diferentes procesos
Octubre 2014
Se emplea un diseño modular para todos los equipamientos requeridos para el proceso de inyección. Lo más importante es el convertidor inferior y el sistema de lanza con tuberías y soportes de válvula conectados. Estos componentes están diseñados de tal modo que, para el convertidor de la parte de abajo, se puede instalar un fondo normal con útiles de mezcla. Lo mismo se puede hacer con el sistema de lanza donde en vez de una lanza de aire caliente hay una lanza que emite oxígeno normal para el proceso LD. Esto permite cambiar de un proceso de inyección a una operación de LD normal si es necesario. Este cambio se puede hacer durante el revestimiento, pero también durante el intercambio regular del fondo del convertidor y no necesita más de la mitad de un día. El sistema de automatización admite plenamente ambos modelos operacionales. El diseño modular permite la flexibilidad adicional y la seguridad de la inversión, ya que todo el proceso se puede adaptar fácilmente a la situación del mercado del momento. Si, por ejemplo, la chatarra y las HBI se están encareciendo o hay suficiente HM disponible para la operación LD normal, es sencillo cambiar hacia el modo de operación más económico. Convertidor siderúrgico con el proceso de inyección En el Gráfico 8 se muestra un patrón típico para
el proceso de inyección para una colada con una mezcla del 50% de HM y del 50% de chatarra o HBI. Los valores están calculados por tonelada de acero líquido colado. Subrayar que todo el oxígeno para la decarburación del HM , y la combustión del carbón inyectado por la parte inferior del convertidor, se tiene que mandar por las toberas de abajo. El oxígeno del aire caliente sólo es para la poscombustión y difícilmente reaccionará con el baño de acero. Durante la principal fase de soplado, el oxígeno se insufla a través del convertidor inferior y el aire caliente se sopla desde arriba. La proporción de oxígeno soplado vía el convertidor de la parte inferior es bastante baja en esta fase para asegurar que las velocidades en la boca del convertidor no sean muy altas, dando tiempo suficiente para la poscombustión y transferencia de calor. Después de la inyección de carbón y la decarburación principal, se detiene el aire caliente y la tasa de www.steeltimesint.com
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FABRICACIÓN DE ACERO AL O XÍGENO soplado de oxígeno por el fondo del convertidor se incrementa hasta las tasas estándar para los convertidores normales de soplado por el fondo. Se deben considerar dos potenciales fuentes para captar el nitrógeno: el nitrógeno usado como gas transportador para la inyección de carbón y el nitrógeno en el aire caliente. El hecho de que el aire caliente no está en contacto intenso con el baño de acero significa que el nitrógeno captado de esta fuente es relativamente bajo. El nitrógeno usado para la inyección de carbón es parcialmente extraído mediante su estimulación con CO procedente de la decarburación y la combustión de carbón. Se puede lograr un contenido final de nitrógeno de 20 a 30 ppm. El gas natural empleado para enfriar procedente de las toberas lleva algo de hidrógeno al baño. Tan pronto como el oxígeno que fluye a través del convertidor de la parte inferior se detiene, el enfriamiento con gas natural ya no es necesario y el simple enfriamiento con nitrógeno y argón, si se requiere, es suficiente. (Ver también el diagrama del proceso en elGráfico 8. El hidrógeno que queda en el baño se puede reducir a un valor por debajo de 3ppm mediante una estimulación intensa). El tiempo del proceso típico para el proceso de inyección se muestra junto con los valores para los procesos estándar LD en la Tabla 1 . Los valores muestran que con un convertidor de un tamaño de 180 toneladas, se pueden producir más de 2Mt de acero al año. La comparación muestra que el tiempo entre coladas del proceso de inyección es de cerca de seis minutos más largo que con el proceso LD. Esto es principalmente debido al tiempo de soplado más largo y al tiempo de servicio de media incrementado, lo que se requiere para el servicio del fondo (mantenimiento e intercambio de calor en el fondo). Debido a un tiempo de vida de la cobertura menor para el proceso de inyección, se requieren más recoberturas anuales que en el proceso LD. Un mayor tiempo de media de colada a colada y un mayor tiempo para el revestimiento resultan en una reducción del 13% de la productividad máxima por año comparado con la productividad del proceso LD. Subrayar que esta cifra se basa en la asunción de que la productividad del convertidor LD es plenamente utilizada. Áreas de aplicación
Existen varias oportunidades de mercado atractivas económicamente para el proceso de inyección, las más importantes son los beneficios de la chatarra o HBI baratas, las ganancias de la reducida inversión inicial y la reducción de las emisiones de CO2. El coste de producción por tonelada de acero colado de un convertidor o EAF se divide en tres partes: los costes por los materiales cargados (chatarra, HBI y HM); costes de medios y energía (M &E) para la operación del proceso, los más importantes son oxígeno, carbón, electricidad, nitrógeno, argón, cal, dolomita y refractario. Otros costes importantes son personal, financiero, construcción e infraestructura. El último casi es idéntico a todos los procesos tratados y, por lo tanto, no se considera aquí. En el Gráfico 9 se muestran los costes M&E para el proceso estándar LD con 20% de chatarra, el proceso de inyección con 50% de chatarra y EAF con 50% de chatarra. www.steeltimesint.com
Composicíon de carga
LD
Proceso de inyección
80% HM + 20% chatarra
50% HM + 50% chatarra
Mezcla de carga
2 min
3 min
Carga de chatarra
5 min
4 min
Oxígeno, soplado aire caliente
18 min
22 min
Muestra, esperando análisis
3 min
3 min
Colada de acero
6 min
6 min
Descoriar
2 min
2 min
Tiempo de servicio medio
3 min
5 min
39 min
45 min
Tiempo medio entre coladas Coladas por día
37
31
180t
180t
4’500 coladas
3’000 coladas
Peso colada Tiempo de vida del revestimiento Rerrevestimientos por años (5 días) Coladas anuales Producción anual
2,84
3,1
12’794 coladas
11’112 coladas
2’300’000t
2’000’000t
100%
87%
11
Tabla 1. Típicos tiempos de procesos y productividad para un proceso LD (BOF) estándar y proceso de inyección
Gráfico 10. Modificación de la ruta del proceso para un porcentaje máximo de HBI o utilización de chatarra. Proceso original 20% chatarra (arriba) y proceso modificado con 50% chatarra y HBI (abajo)
LD Inyección de Carbón
Proceso Proceso de inyección de inyección
EAF
EAF
No
No
Sí
Sí
Sí
20%
32%
50%
50%
100%
PCD
12%
60%
60%
no se considera
no se considera
HTE
no se considera
90%
90%
no se considera
no se considera
Rendimiento
92%
94%
94%
91%
91%
Costes M&E
11$
15$
24$
35$
55$
1600kg CO2/t
1250kg CO2/t
1000kg CO2/t
900kg CO2/t
500kg CO2/t
Utilización de chatarra
Emisiones de CO 2
Tabla 2. Datos principales para proceso de inyección LD y EAF
La comparación de costes muestra que el proceso LD es el más barato ya que es el proceso más simple y no necesita energía adicional para fundir cargas sólidas. El proceso de inyección es más caro ya que se necesita energía extra para fundir el 30% adicional de chatarra. Los costes son aún mayores si la misma mezcla de carga se funde en un EAF ya que la electricidad usada es más cara que el carbón empleado en el proceso de inyección. Desde la perspectiva de los costes puramente operativos, el proceso de inyección sólo tiene sentido si la chatarra o el HBI cargados son más baratos que el HM . Considerando la media de los precios de mercado,
los cálculos muestran que con una diferencia de precio entre la chatarra o el HBI y el HM de 40 dólares el proceso de inyección da beneficios. El Gráfico 10 es un ejemplo de cómo sería este tipo de modificación del proceso de producción en una planta de acero integrada. En la situación inicial se opera con dos convertidores de 180t, se carga el 20% de chatarra y la producción total es de 4,6 Mt de acero crudo al año. Si el HBI y la chatarra son más baratos que el HM, se puede apagar un alto horno. Cargar parte del HBI en el alto horno que queda incrementa la producción de metal continúa en la pagina 15 Octubre 2014
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12 EUROCOKE 2014
Reveladoras presentaciones en EuroCoke 2014 Según Anna Fleming, de CRU Analysis, los fabricantes siderúrgicos son los más eficientes en costes porque usan coque metalúrgico producido "en casa". A pesar de ello, mientras que el precio del coque cae, muchos fabricantes nipones han descubierto que están produciendo coque con costes por encima de los precios FOB chinos y pueden, por tanto, reemplazar la producción local con coque importado de China más barato. Éste es uno de los muchos puntos de vista escuchados en EuroCoke 2014, celebrado en Edimburgo. Por Matthew Moggridge* Dr. Neil Bristow de H&W Worldwide Consulting
Hites subrayó que cinco países europeos dominan la producción de acero bruto: Alemania (27%); Italia (15%), Francia (10%), España (9%) y Reino Unido (7%). Estas naciones suman más del 5% de la producción total, aunque hay siete países dominando si se incluye a Polonia y Austria, ambas sumando el 5% de la producción.
Arun Kumar Jagatramka de Gujarat NRE Coke
Costes laborales y energéticos
Los altos costes laborales y energéticos y el hecho de que no hay fuentes internas de materias primas en la región son los principales retos para los fabricantes europeos. El compromiso con el medio ambiente derivará en altos costes de producción, pero no habrá cierres masivos ya que todavía existe LA producción global de acero bruto se ha un orgullo nacionalista en poseer una sede de estabilizado, según Becky Hites, de la fabricación de acero, cree Hites. estadounidense Steel Insights. Hites subrayó los El ambiente operativo para los fabricantes de la patrones de crecimiento cíclicos históricos que Unión Europea permanecerá desafiante "en un involucran rachas de crecimiento seguidas por periodos de consolidación y entonces más tramos futuro previsible" y los productores necesitarán de crecimiento, y alegó que el mundo en vías de evaluar los mercados y productos para determinar si las estrategias pasadas funcionan. desarrollo continúa creciendo mientras que el "Siempre habrá un país en el mundo con bajos desarrollado se contrae. El mundo en vías de desarrollo ya no depende salarios y alto crecimiento", apuntó Hites. "Y la del desarrollado, apuntó Hites, y el viejo modelo actividad económica siempre migrará allí". Hites añadió que los negocios se irán de China y colonial de suministro ya no se tiene en pie, ya que la mitad de la producción global de acero bruto se acudirán a lugares como M éxico, P erú, América Latina y la cuenca del Índico. localiza en países en desarrollo. La industria global del acero ha duplicado su tamaño, explicó Hites, y los veinte principales Deterioro del precio del coque fabricantes de acero suponen entre el 30% y 40% Anna Fleming de CRU examinó el deterioro del de la producción. China supone cerca de la mitad precio del coque metalúrgico durante los pasados de la producción mundial de acero bruto, pero no cuatro años y se cuestionó cómo los productores está sobre-exportando debido a su tamaño. China pueden sobrevivir en estas circunstancias. Fleming alberga a nueve de los veinte principales alegó que los precios han caído por debajo de los fabricantes de acero, pero no está tan consolidada mínimos de 2009 de cerca de 200$/tonelada y han como el resto del mundo. caído rápidamente desde el inicio de 2014, cuando
el precio se derrumbó de los 260$/tonelada a cerca de los 190$/tonelada. Sobre la situación de China, Fleming dijo que los precios de exportación han sido sensibles al mercado doméstico desde que China eliminase los impuestos a la exportación. La sobreproducción del mercado ha derivado en una caída del precio. Con el crecimiento de las importaciones indias estancándose, los chinos han mirado hacia Japón como mercado de exportación. Fleming dijo que los precios del carbón de coque han venido bajando desde hace meses. Desde abril de 2009, cuando los precios al contado (Australia FOB) rozaban 120$/tonelada, el precio subió hasta 350$/tonelada y luego cayó hasta 100$/tonelada en abril de 2014. Una vez más, el exceso de suministro ha mantenido a los productores en el negocio y han tenido que embarcar el exceso a China, lo que ha llevado a un preocupante aumento de los inventarios. Las pérdidas han sido minimizadas mediante una fuerte reducción de los costes, lo que ha mantenido los márgenes positivos para los productores de carbón.
* Editor, Steel Times International Octubre 2014
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EUROCOKE 2014 13
290
800
270
700 600 500 400 300 200 100
210 190 170
Millones de toneladas métricas
1,400 1,200
1,000
200
Período de consolidación
Ra ch ad ec rec im ien to
Apr 14
Feb 14
Feb 13 Aug 13 Feb 14
2000
1,600
400
Feb 03 Aug 03
Aug 01
Los precios del coque metalúrgico han caído por debajo de los mínimos de 2009 en una aguda caída durante principios de 2014. Referencia de precios de coque metalúrgico (1), $/t. (CRU - A Fleming)
Consumo histórico de antracita. (Blaschak - G Driscoll)
600
Feb 02 Aug 02
Datos: CRU (1) Precios enero 2009-marzo 2010 y julio 2011-dic 2012están basados en fuentes de coque excluyendo China. Los demás datos muestran China FOB, (2) valoraciones a mitad de mes (CRU - A Fleming)
Procesos metalúrgicos 20%
800
Dec 13
150
0
Oct 13
Hornos de cal 5%
230
June 13 Aug 13
Filtración de agua 10%
250
Apr 13
Calefacción (Residencial 3%, Industrial/comercial 7%) Generación eléctrica 55%
Producción mundial de acero bruto. (Steel Insights - B Hites)
1400
Desarrollados Otros en vías de desarrollo
1200
‘ Africa
1000
to ien cim e r c de cha a R
0 1935 1939 1943 1947 1951 1955
1800 1600
800
India
600 400 200 2011
0 2012 2016
China 2020
2024 2028 2032 2036 2040 2044
2048
2050
Consumo total de carbón para 2050 (basado en la revisión de demanda de acero). (HW Worldwide - N Bristow)
La prima del coque sobre el carbón se ha venido reduciendo, apuntó Fleming. Los precios al contado para el carbón de coque duro en abril de 2014 fueron de apenas 110$/tonelada (FOB Australia) comparado con los 200$/tonelada para el coque mercantil (FOB China). A mediados de 2008, la diferencia era asombrosa: 700$/ton. para el coque comercial frente a los 400$/ton. para el carbón de coque duro. Los fabricantes de acero integrados son los más eficientes en costes porque usan coque metalúrgico producido "en casa". A pesar de ello, al caer los precios del coque, muchos fabricantes de coque japoneses han descubierto que están produciéndolo con unos costes por encima del precio FOB chino y pueden, por lo tanto, reemplazar la producción local con coque más barato importado desde China. Actualmente, los costes de producción globales del coque están bastante unidos al producto de EEUU y Ucrania y bajando por debajo de 200$/tonelada y el coque polaco, colombiano, japonés y chino apenas a 250$/tonelada. El precio del coque metalúrgico chino es el que más podría experimentar la mayor subida de costes y esto debilitará su posición competitiva. T ambién se espera que los costes laborales chinos se incrementen por dos para 2018, a pesar de ello, China seguirá dominando el mercado. M ientras que existe la presión internacional para que China reinstaure su impuesto a las exportaciones, es improbable que dé marcha atrás. Entre 2013 y 2018 habrá un aumento continuado de las www.steeltimesint.com
exportaciones de coque desde China, debido a la falta de inversión de nuevos comerciantes. Fleming dijo que los precios internacionales del coque están fuertemente influidos por el precio doméstico chino, y añadió que cualquier tendencia de precios en el carbón de coque será reflejada en el coque metalúrgico Mientras que la ventaja competitiva de China se perderá durante los próximos cinco años, su penetración en los mercados globales se fortalecerá y los precios al contado mensuales continuarán siendo fijados por los chinos. Mercados de carbón metalúrgico
Jim T ruman de W ood M ackenzie dijo que el crecimiento medio del PIB de China podría promediar el 7,5% y podría permanecer así hasta 2020, mientras que India crecerá al 6,6% para 2015 y mantendrá una media del 6,5% anual hasta 2032. Truman dijo que la producción global de metal caliente crecerá al 1,4% anual hasta 2025 y entonces bajará hasta los 43 Mt para 2035, ya que la producción cambiará hacia la fabricación de acero eléctrica. El crecimiento de la producción de acero promediará el 1,9% hasta 2025 y entonces bajará al 0,6% ya que la intensidad del uso de acero de los chinos bajará. Para 2035, la demanda total de carbón metalúrgico transportado por mar alcanzará los 380 Mt frente a los actuales 300 Mt. Asia supone el 70% del crecimiento (69M t), Oriente M edio, Rusia y la región del Mar Caspio (EMEARC, siglas
en inglés) supondrán el 20% del crecimiento, América, el 10%, y Brasil, el 7%. China produjo 775Mt de acero bruto en 2013. En 2014, la producción continuará a una tasa anualizada del 4,4% sobre el dato del año pasado y fue fuerte en enero, pero bajó en febrero. Basándose en los dos primeros meses de 2014, la producción anual llegará a 809 M t. Las reducciones para abordar el problema de la contaminación del aire impactarán en la producción china, aseguró Truman. Con las tasas a las exportaciones suprimidas, las exportaciones chinas de coque se incrementaron considerablemente a lo largo de 2013, con Japón, la India y Brasil sumando el 70% de las compras. Las exportaciones totales chinas a diciembre de 2013 estaban marcando una tasa anualizada de 9Mt y en enero de 2013 los niveles permanecían altos. Truman dijo que Australia debería jugar un papel clave en el crecimiento del suministro transportado por mar y suplir la mayor proporción de la nueva demanda. Otros países, como M ozambique, Indonesia y Colombia, están preparados para un crecimiento significativo, pero experimentarán retos de desarrollo e infraestructuras. La producción doméstica china fue relativamente plana y decayó ligeramente, declaró T ruman, añadiendo que la calidad del carbón se deteriorará y se producirá menos carbón de coque duro. El volumen de semiblandos y de PCI (inyección de carbón pulverizado) aumentará, lo que creará una Octubre 2014
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14 EUROCOKE 2014
e
La demanda total subirá del actual nivel de ~300Mt a 380Mt 400
e
Asia constituye el 70% del crecimiento - 69Mt
Comercio marítimo de carbón metalúrgico por región para 2035 (Mt).
300 200
e
e
Sobre 20% del crecimiento Europa, Oriente Medio, África, Rusia y Mar Caspio (EMEARC)
e
La infraestructura es el mayor consumidor de acero, >60% y se espera que siga así
e
Se espera una inversión total de 1 billón de dólares en el 12º plan quinquenal hasta 2017
100
Ingeniería & Fabricación Embalaje
Infraestructura Automóviles Transporte 10%
3% 2%
63%
22%
0 2008 EMEARC
2020 América
2035
Se espera que el crecimiento en infraestructura aumente la demanda de acero a >40 MTPA durante año fiscal 13-17
Asia-Pacífico
10% viene de America - Brasil aumentará hasta 7Mt
Consumo de acero por sectores año fiscal 12 La demanda china e india continúa liderando el cambio del comercio marítimo de acero metalúrgico hacia Asia. (Wood Mackenzie - J Truman)
fuerte dependencia del mercado de transporte por mar. M ientras que las exportaciones desde Queensland, Australia, alcanzaron un nuevo récord de 13M t en diciembre de 2013, las adversas condiciones climatológicas a principios de 2014 pararon las exportaciones. Los productores australianos se están focalizando en ganar cuota de mercado a Europa. Australia exportó cerca de 25M t en 2008 y experimentó una gran caída en 2009. El año siguiente se recuperó hasta las 20Mt y actualmente exporta 17,5Mt menos que en 2008. La exportación estadounidense se mantiene fuerte
A pesar de las caídas de precios, las exportaciones de EEUU han permanecido fuertes, según Truman, mientras que las compras de Asia cayeron en 2013. Los embarques europeos permanecen estables. T ruman dijo que ha habido un crecimiento estable de las exportaciones desde mediados de 2013 y que las exportaciones anualizadas de febrero de 2014, darían un total de 60M t, a pesar de que espera una caída según avance el año. En 2011, las exportaciones de EEUU a Asia crecieron hasta 18M t tras las inundaciones en Queensland. En 2012, las ventas de Asia subieron hasta 20Mt debido a la recuperación australiana, pero EEUU perdió 4M t ya que las minas de Australia continuaron aumentando la producción. El año pasado, las exportaciones canadienses promediaron 2,8M t/mes, pero cayeron a 1,7M t debido a las adversas condiciones climatológicas. En febrero, las compras aumentaron en China, Corea del Sur, Japón y Holanda. DRI da buen ROI
Ian Cameron, director general (hierro y acero) de Hatch, dijo que la inversión en las plantas de hierro reducido directamente (DRI, siglas en inglés) en las acerías integradas de América del Norte pueden dar un buen retorno de la inversión cuando se emplean fuentes internas de mineral de hierro. Cameron dijo que había potencial para reducir los costes de la chatarra comprada en la producción fijada de acero o incrementar la producción de acero cargando la DRI en el alto horno. Cameron añadió que el sistema Energiron de Tenova puede procesar grandes cantidades de gas de horno de Octubre 2014
Consumidores clave de acero en India. (Gujarat NRE - A Jagatramka) Materia prima (COG) Oxígeno Combustible Oxígeno caliente Quemador de oxígeno caliente Praxair Generador de oxígeno (HOB) e Alta temperatura (>2000°C)
Concepto Sistema Reactor Térmico TM (Hatch - I Cameron)
e
Alta velocidad (>900 m/s)
e
Gran dinamismo
coque (COG, siglas en inglés) para reducir el coste del gas natural y que Midrex y Praxair están desarrollando un Sistema Reactor Térmico para procesar grandes cantidades de COG. Es poco probable que las plantas DRI reemplacen al tradicional horno de oxígeno básico (BOF, siglas en inglés), añadió Cameron. Antracita
Greg Driscoll, presidente y consejero delegado de la Corporación Blaschak Coal, con sede en EEUU, discutió sobre las ventajas ambientales de la antracita, subrayando su disponibilidad global y asegurando que la mejor calidad se puede encontrar en Siberia donde se están extrayendo variedades de calidad ultraalta y alta. Driscoll dijo que 125Mt de antracita se extraen en Asia, seguida por Rusia y Ucrania, 23M t; Europa, 11,5M t; África subsahariana, 3,5M t y América del Norte, 3Mt. La generación eléctrica fue el mayor mercado para la antracita, 55%; principalmente en el Extremo Oriente, seguido por el procesamiento metalúrgico, 20%; calefacción residencial/industrial /espacios comerciales, 10%; y el mismo porcentaje para la filtración de agua; y hornos de cal, 5%. La antracita, dijo Driscoll, ofreció una fuente muy buena de carbón para múltiples aplicaciones de alto valor y significativos beneficios ambientales en términos de calidad del producto, administración del carbono, usos benéficos y restauración de las superficies y los recursos de agua. La antracita de Pennsylvannia, dijo Driscoll, es una fuente emergente de abastecimiento de carbono con un potencial significativo de crecimiento. La minería en la región está "iluminando" los viejos trabajos (previamente
El generador HOB atrae rapidamente COG para una oxidación parcial
5 reformado de metano 5 destrucción de hidrocarburos pesados 5 destrucción de BTX Syngas caliente existe a >1300°C
Sin catalizador
propiedades con minas profundas) produciendo un producto de grado ultraalto y restaurando las minas explotadas en unas condiciones prístinas. Las "medidas" de antracita en P ennsylvania abarcaron 300.000 acres en ochos condados y el 22% de las medidas existentes están permitidas, con sólo el 12% trabajando activamente. Con 300 millones de dólares en nuevas inversiones en el sector de la antracita en Pennsylvania desde 2009, Driscoll argumentó que es una "reemergente industria estructurada, gestionada profesionalmente, bien financiada y de alto rendimiento” basada en múltiples productores a lo largo de 30 pequeños negocios familiares. Minería, un mundo en constante cambio
Dr. Neil J. Bristow de H&W Worldwide Consulting dijo a los delegados que la minería en 2050 sería irreconocible frente a la actual. Bristow resaltó el ecologismo como el principal motor para avanzar y apuntó que los asuntos relacionados con la sostenibilidad, reciclaje y reutilización serán cruciales en los próximos años. Bristow apuntó que el desarrollo más fácil de los recursos ya se ha encontrado y que las crecientes normas y regulaciones gubernamentales, así como la creciente resistencia de las poblaciones locales, derivarán en más retos para la industria minera del mañana. Añadió que el acceso a los recursos será más difícil por las razones mencionadas, pero también por el incremento de las restricciones medioambientales y la necesidad de buscar reservas en terrenos difíciles o remotos. Bristow dijo que la industria minera debe mejorar sus habilidades en relaciones públicas y debe promover los beneficios de la minería en las comunidades locales y convertirse en “ciudadanos www.steeltimesint.com
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EUROCOKE 2014 15
amables con el ambiente” mediantes el desarrollo de minas ecológicas y de bajo uso energético empleando la última tecnología. Bristow repasó la situación en M ozambique, M ongolia, Indonesia y Rusia. Dijo que M ozambique ofrecía grandes reser vas en la provincia Tete, pero subrayó los problemas de las infraestructuras, apuntando que un puerto ampliado en Nacala o un nuevo puerto de gran calado eran necesarios. El actual puerto en Biera estaba limitado a 10Mt al año y sólo podía aceptar buques de tamaño medio. Las exportaciones desde Mozambique podrían rozar las 20M t al año para 2016 si Nacala es ampliado, pero podrían superar las 90M t para 2050 con el desarrollo de nuevos puertos. Grandes reservas de carbón de coque
Indonesia es una nación rica en minerales, dijo Bristow, pero sólo se encuentra carbón en la región Kalimantan, donde las exportaciones crecerán establemente hasta 2025. P ara 2016, más de 400Mt de carbón térmico y 10Mt de carbón de coque se exportarán, subiendo a 500Mt de térmico y 19Mt de carbón de coque para 2025, bajando a 400Mt de térmico en 2025, pero subiendo a 38Mt de carbón de coque. Bristow agregó que Rusia alberga unas grandes reservas de carbón de coque, pero la mayoría están en el subsuelo y alejadas de la costa. La industria siderúrgica posee casi todas. M ientras
que los nuevos proyectos están en marcha, algunos están restringidos por el clima (no se puede embarcar durante los meses de invierno) y otros sufren de falta de infraestructuras. Las exportaciones por mar de Rusia de carbón de coque han crecido establemente desde 2012 (10Mt) y se espera que lleguen a cerca de 45Mt para 2050. Los datos actuales, añadió Bristow, son de cerca de 15Mt. Mientras que los factores políticos han retrasado y, en algunos casos, parado proyectos de carbón en M ongolia, el país todavía tiene muchos en cartera y grandes reservas de una amplia gama de carbón de coque, según Bristow. Entre ahora y 2016, el volumen de exportaciones de carbón de coque son cerca de 12Mt a 18Mt en la región con exportaciones vía marítima de 1M t al año en 2020 y 2025 y , posiblemente, de 2 Mt al año en 2050. Alcanzar las mareas es crucial para Mongolia. Estrictamente para el mercado chino
Según Bristow, Mongolia se restringirá a China, lo que tendrá un efecto indirecto en el mercado del transporte marítimo. A pesar de ello, Mongolia, Indonesia y M ozambique tienen potencial para incrementos significativos de volumen, pero sólo si los precios justifican la inversión. M ozambique, apuntó Bristow, era ideal para el creciente mercado indio de carbón y coque y, en todas las regiones mencionadas, las infraestructuras portuarias y
ferroviarias jugarán un papel importante. Un verano indio
El director general y presidente de Gujarat NRE Coque, Arun Kumar Jagatramka, apuntó que se espera que la economía india mejore a finales de 2014 con las previsiones del FMI de que el PIB crezca un 5,4% este año y 6,4% en 2015. Añadió que las bases de la economía son fuertes y que la creciente clase media india significará un aumento del consumo de acero. Las infraestructuras son el mayor consumidor de acero en India y va a aumentarr la demanda a 40M t al año para 2017. Las infraestructuras representan el 63% del consumo; ingeniería y fabricación, 22% y el automóvil ,10%. El 5% restante se lo reparten embalaje, 3% y transporte, 2%. Capacidad adicional
Jagatramka agregó que una capacidad adicional de 36t se añadirá en los próximos cinco años, y que todas las actuales adiciones de capacidad están en camino. “El estancamiento no ha mermado la confianza de los actuales productores de acero”, apuntó. En su opinión, India tendrá una demanda adicional de coque metalúrgico de entre 20-25Mt, principalmente de la industria acerera, durante los próximos cinco años. r
c página 11 caliente en cerca del 25%. El metal caliente entonces se convierte en acero crudo en los tres convertidores usando el proceso de inyección, cada carga con 50% de HM y 50% de utilización de chatarra o HBI. Este tipo de cambios en la producción permitirá el incremento de la proporción de HBI o chatarra considerablemente mientras mantiene la producción total de la acería constante. El equipamiento que debe ser modificado incluye el alto horno que queda, que ha de ser adaptado para altas proporciones de HBI, los dos convertidores existentes, que han de ser modernizados para el proceso de inyección y un convertidor adicional que ha de ser instalado desde cero. La segunda oportunidad donde el proceso de inyección puede ser beneficioso es con escenarios donde haya cuellos de botella de HM, esto puede ser un incremento planeado de la producción o la purga de un alto horno. En estos casos el proceso de inyección se puede emplear para incrementar la producción total del convertidor mientras mantiene el consumo del HM al mínimo y evitar los costes de la inversión por un incremento de la capacidad de producción del HM. La única inversión necesaria para la adaptación de los convertidores existentes al proceso de inyección, que es más barato que la construcción adicional de capacidad de producción de HM incluye coque y plantas de sinterización y un alto www.steeltimesint.com
horno. Lo mismo es cierto no sólo para las nuevas capacidades instaladas, sino también para las purgas principales, como un nuevo sistema de desempolvado o la purga del alto horno. La tercera oportunidad para la aplicación del proceso de inyección es la reducción de las emisiones de CO2. El proceso basado en carbón para la producción de HM en una planta integrada típica, genera 1.600kg de CO 2 por tonelada de acero colado. La chatarra es un material reciclado que no lleva carga de CO2. Por esta razón, reemplazar parte del HM con chatarra reduce las emisiones de CO 2 por tonelada de acero colado del convertidor, a pesar de que se use carbón para fundir la chatarra en el proceso de inyección. Con una mezcla de carga del 50% de HM y del 50% de chatarra, las emisiones de CO 2 se reducen a 1000Kg por tonelada. Esto permite a los operadores de planta rebajar las emisiones significativamente o incrementar la producción mientras mantienen las emisiones constantes. Una síntesis de las emisiones de CO2 de los diferentes procesos se ve en la Tabla 2.
proporción de HBI cargada. Los costes M&E se incrementan debido a la energía adicional requerida para la fundición de estos materiales sólidos. Las oportunidades económicamente atractivas para la aplicación del proceso de inyección son, por lo tanto, casos en los que el precio de la chatarra o el HBI estén bajos. Se generan beneficios del ahorro en la inversión inicial o los ahorros se alcanzan por la reducción de la huella de CO2. En los últimos años Siemens Vai ha comprado todas las patentes relevantes y el conocimiento del proceso de inyección y lo ha desarrollado y optimizado para su plena aplicación industrial. Con el proceso de inyección, la compañía ha completado su cartera para convertidores especiales con un proceso totalmente adecuado para proporciones medias y altas de chatarra o HBI. Debido al uso directo de carbón dentro del convertidor, se eliminan completamente las pérdidas de conversión por la generación de electricidad, haciendo el proceso muy eficiente y productivo. r
Síntesis y conclusión En la Tabla 2, se encuentra una síntesis con los
Referencias
datos y las cifras tratados anteriormente, como referencia se presentan los valores para el proceso LD estándar y para EAF. La comparación muestra que el proceso de inyección permite un considerable incremento de la chatarra o
1. Brotzmann K. Gunther C. New applications of hot blast jets in metallurgical processes, Stahl und Eisen, Germany, 2003, vol 123, pp 6-7. 2. Stevanovi D. Brotzmann K. P ebble-Heater technology in metallurgy, Metalurgija, 2004, vol 10, pp 19-36. Octubre 2014
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16 INFORME DE CONGRESO
Crecimiento moderado a corto plazo El 54 Congreso Alacero, que tuvo lugar a mediados de noviembre de 2013 en Perú, concluyó que la industria siderúrgica mundial será testigo de un crecimiento moderado en los próximos años, y que Latinoamérica no será una excepción a esta regla. Por Germano Mendes de Paula*
Petróleo
400
200
Materias primas industriales 300
150
Comida y bebida
200
100
100
50
0 2000
2002
2004
2006
2008
2010
2012
2014
2016
0
Gráf. 2 Índices de precios unitarios de petróleo, materias primas y comida y bebida, 2000=100. Fuente: EIU. Petróleo en eje izquierdo; industriales y comida en eje derecho
Recuento de pobreza, en %
250
500
Economía Latinoamericana
Según EIU, Latinoamérica experimentará un crecimiento del PIB moderado del 2,9% en 2013 y del 3,7% en el periodo 2014-2017. Este comportamiento moderado se basará en varios factores, incluyendo: a) crecimiento estable con una inflación relativamente contenida; b) políticas macroeconómicas sólidas; c) fuerte cobertura de divisas; d) sistemas financieros sólidos y más saneados; e) abundancia de recursos naturales estratégicos y mercados y productos de exportación diversificados, especialmente en las mayores economías; e) flujos récord de Inversión Directa Extranjera (FDI, siglas en inglés); f) demografía favorable con una creciente clase media (apoyada por un fuerte crecimiento del crédito) incorporándose a unos mercados domésticos cada vez más importantes. Augusto De la Torre, del Banco Mundial (BM), analizó el fenómeno de la llamada “nueva clase media” en América Latina. El eje derecho del Gráfico 3 muestra la evolución del PIB per cápita en la región, en paridad de poder adquisitivo (PPP, siglas en inglés), para el período 1995-2010. Desde 1995 a 2003, la renta por habitante aumentó ligeramente de 8.000 a 8.500 dólares,
50
11,000
45
10,500
40
10,000
35
9,500
30
9,000
25
8,500
20
8,000
15 10 1995
PIB per cápita, PPP,
300
600
2012 (eje derecho) y el del petróleo 4,5 veces (eje izquierdo). EIU opina que en los próximos años los precios de las materias primas no se incrementarán tanto como en la pasada década. De hecho, espera que los precios se mantengan estáticos, a pesar del crecimiento en infraestructuras en varios países emergentes, incluyendo la India. Para 2016, EIU prevé que las materias primas industriales aumenten un 15% con respecto a 2012, pero que los precios del crudo y la comida caigan un 5%. La expectativa de unos precios de las materias primas estables (o incluso más bajos) debería conducir a los países emergentes hacia otras fuentes de crecimiento.
1997
1999
Pobreza extrema
2001
2003
Pobreza moderada
2005
2007
7,500 2009 2010
dólares internacionales constantes de 2005
Gestores de Compra (PMI, siglas en inglés), se han recuperado, incluso en Europa. En EEUU, la tasa de desempleo se ha mantenido en torno al 7,3% y ha habido un incremento en el número de casas construidas y coches comprados. Además, las fuentes de energía no Economía global Irene Mia, de Economist Intelligence Unit (EIU), convencionales (gas de esquisto) han reducido la dependencia de EEUU de la energía importada. comentó la perspectiva macroeconómica Mia espera que el PIB estadounidense crezca mundial y en un principio hizo énfasis en los riesgos globales, siendo uno de ellos el derivado 1,6% en 2013 y 2,6% en 2014. Mia afirmó que lo peor ha pasado en la Eurozona, pero que de las políticas monetarias de los países todavía hay varias trabas que superar: elevada desarrollados. La intensidad en la emisión de deuda pública, impacto social negativo por la moneda de la Reserva F ederal no tiene precedentes. Con unas tasas de interés de casi austeridad y altos costes laborales. Para los países emergentes, EIU ha subrayado cero en la mayoría de las naciones desarrolladas, el capital ha inundado los mercados emergentes varios factores adversos, como la caída en la demanda global, el reducido crecimiento del a un ritmo sin precedentes. En opinión de Mia, los inversores comenzaron comercio mundial, el fin de la expansión de la a perder confianza en los mercados emergentes liquidez y la falta de avance de las reformas a principios de 2013, cuando el crecimiento del estructurales, sin olvidar unos precios menos PIB se hundió, pero la tendencia se aceleró tras el favorables de las materias primas. Esto último es anuncio por parte de la Reserva Federal de una importante para las naciones emergentes en posible interrupción de su política de “expansión general, especialmente para Latinoamérica. El Gráfico 2 muestra la evolución de los índices cuantitativa”, haciendo a los inversores más selectivos. La volatilidad podría ser alta durante de precios unitarios del petróleo, materias primas algún tiempo mientras los inversores reevalúan industriales, y comida y bebida. Se observa que sus posiciones. los precios de las materias primas industriales y la Las economías emergentes con grandes comida se multiplicaron por 2,5 entre 2000 y déficits de cuenta corriente y/o fiscales con buenas conexiones internacionales a través del Sudáfrica -10,9 comercio y la inversión tienden a ser más India -9,9 vulnerables a los aumentos de los tipos de interés. Turquía -8,1 EIU estima que los déficits combinados de cuenta Polonia -5,4 corriente y fiscal medidos como porcentaje del Indonesia -4,8 PIB varían desde el 10,9% (en Sudáfrica) hasta el Brasil -4,8 3,5% en T ailandia ( Gráf. 1 ). Brasil, y Israel -3,9 especialmente M éxico, están en una relativa México -3,6 buena forma según este cálculo. Tailandia -3,5 En lo que respecta a la recuperación económica, M ia subrayó que los niveles de Gráf. 1 Déficits combinados de cuenta corriente y fiscal confianza mundial, medidos por el Índice de medidos como porcentaje del PIB EL Congreso Alacero en Perú es considerado un foro clave para la industria siderúrgica latinoamericana y atrae a altos ejecutivos de todo el mundo.
PIB per capita PPP dólares internacionales constantes 2005
Gráf. 3 PIB per cápita y pobreza en América Latina, 1995-2010. Fuente: Banco Mundial
* Catedrático de Economía, Universidad Federal de Uberlândia, Brasil Octubre 2014
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18 INFORME DE CONGRESO
50
Caso conservador
45 40
Mezcla de materiales (en Mt) 80
35 Porcentaje de población
30
58 0 2 1
60
25 20
40
46 1 1
33
66 3 2
80
10
20
5
44
2000
1995
2010
2005
Año
Vulnerable (4-10 dólares al día) Pobre (0-4 dólares al día) Clase media (10-50 dólares al día)
40
46 1 1
33
66 2 2 6
60
40
20
30 2012
22
16
2020
2030
Compuestos Otros plásticos
Gráf. 4 Clase media y pobreza en América Latina, 1995-2009 (%). Fuente: Banco Mundial
58 3 1
60
40
46 1 1 14
20
30
14
0
0
Mezcla de materiales (en Mt) Mezcla de materiales (en Mt) 80
1
14
15
Caso acelerado
Caso base
Aluminio
30 0 2012 Acero alta resistencia
21
16
2020
2030
0 2012
58 6 1 31
63 7 2 13 30
20
12
2020
2030
Acero convencional
Gráf. 5 Mezcla de materiales en automoción, 2012-2030 (Mt) 8%
CAGR (%)
Mt 3,000 2,541
2,500
2,151 2,000 1,500 1,000 500
1,685 1,675 1,413 1,289 1,101 988
1,814 1,683 1,406 1,300 752
591 408
511
2011
2016
2,891
Oferta IO1
2,455
Demanda IO
2.6%
5.0%
3.7%
2.7%
3.2%
1,604 1,512 892 593
Cons. acero termin.
3.0%
3.5%
2%
3.2%
3.7%
0%
4.1%
Producción hierro
3.6%
2.7%
3.2%
Producción BOF
3.9%
3.1%
3.5%
Disponibilidad neta de chatarra
4.1%
3.5%
3.8%
Producción EAF
4.5%
3.0%
3.87%
2021
Mundial excepto China
China
6%
7.5%
2,104 Produc. acero bruto 3.9% 1,969
0 2001
2011-16 2016-212011-21
4%
-2%
11
12
13
14
15
16
17
18
Gráf. 7 Crecimiento anual de la producción de acero bruto, China y resto del mundo, 20112018 (%). Fuente: CRU Gráf. 6 (izq.) Producción y consumo de acero e insumos, 2011-2021 (Mt y %). Fuente: BCG. Oferta de mineral de hierro, comienza en 2010, considera minas existentes, proyectos en construcción y proyectos viables
pero después creció hasta los 10.500 dólares. Además, la proporción de pobreza moderada y extrema se mantuvo constante hasta 2003 y , luego bajó del 45% al 30%, y del 28% al 15% respectivamente (eje izquierdo del Gráfico 3). Tomando una muestra de 15 países latinoamericanos, el BM ha comprobado que el coeficiente de Gini, que mide la desigualdad de renta, disminuyó en 12 países durante el periodo 2000-2010. Las únicas excepciones fueron Costa Rica, Uruguay y Honduras. El BM definió la clase media en América Latina como la gente con una renta per cápita de entre 10 y 50 dólares por día (en términos PPP). Además, clasificó como “vulnerable” a la población con renta per cápita de entre 4 y 10 dólares diarios. A estos últimos se les considera como una parte de residentes susceptibles de volver a la pobreza. El Gráfico 4 muestra que el porcentaje de población pobre en la región ha disminuido de un 45% en 1995 al 30% en 2009. A la vez, la ratio de gente vulnerable ha aumentado del 33% al 38% y la clase media del 20% al 30%. El BM concluyó que el 74% del crecimiento de la población de clase media entre 1995 y 2010 puede atribuirse a la mejoría de la renta media. Con respecto a la movilidad generacional, los padres todavía son un factor determinante en los logros de la segunda generación. El sistema educativo no proporciona igualdad de oportunidades en la medida necesaria. En lo que se refiere a la movilidad dentro de la misma generación, el crecimiento económico ha elevado la mayoría de las rentas, especialmente las de los Octubre 2014
pobres. Y mientras la clase media se expande, dos tercios de la población de Latinoamérica continúan en la pobreza. Osvaldo Rosales, de la Comisión Económica de Naciones Unidas para América Latina y el Caribe (UN-ECLAC, siglas en inglés), analizó los temas de comercio internacional, que incluyen negociaciones comerciales bilaterales y multilaterales, patrones de comercio exterior en la zona y comercio intrarregional en América Latina. Rosales apuntó que cerca del 75% del comercio intrarregional tiene un arancel cero, pero que persisten muchas barreras no arancelarias. Hay un progreso insuficiente (y recientes retrocesos) en la liberalización del comercio entre México y Mercosur, que va a la zaga en armonización reglamentaria (servicios, políticas de incentivo a la inversión, licitación pública y normas técnicas) y mecanismos débiles de resolución de conflictos. Rosales señaló que Latinoamérica absorbe el 50% de las exportaciones manufactureras de la región (excluyendo M éxico). Este comercio intrarregional refleja un alto nivel de comercio intraindustrial; mayor grado de sofisticación tecnológica de las exportaciones; y mayor generación de empleo relacionado con la exportación. Absorbe la mayor parte de la IED de empresas en la región y es una ubicación ideal para que los negocios locales sean parte de la cadena de valor. El comercio intrarregional está perdiendo relevancia en la región en lo que se refiere al acero.
La industria mundial del acero
Martin Woertler, de Boston Consulting Group, recalcó que la producción de acero bruto está muy relacionada con la urbanización y que es una industria muy cíclica. Incluso una pequeña caída del PIB es un duro golpe para la demanda. Woertler comparó los materiales utilizados en la industria de automoción y contrastó el rendimiento técnico (densidad, resistencia específica a la tracción y el coste relativo por parte) del acero convencional con el acero de alta resistencia, aluminio, compuestos y otros plásticos. El experto concluyó que el acero convencional y de alta resistencia continúan alcanzando una satisfactoria relación costebeneficio y esto explica que mantenga su posición dominante en la mezcla de materiales de automoción, al menos en la experiencia europea. El Gráfico 5 muestra que el consumo de acero convencional y de alta resistencia aumentará de 44Mt en 2012 a 60Mt en 2030 (basado en estimaciones conservadoras), pero se retraería a 42M t en 2030 (en un escenario acelerado). En este último escenario, el aluminio aumentaría de 1Mt en 2012 a 13Mt en 2030, pero el acero continuaría liderando el mercado. Woertler presentó la previsión para la producción y consumo de acero y materias primas para el período 2011-2012 ( Gráfico 6). Parece acertado examinar detenidamente las tasas de crecimiento anual compuesto (CAGR, siglas en inglés) en vez de hacer énfasis en los datos agregados. P ara todo el período 20112021, Boston Consulting Group estima que la producción de acero bruto obtendrá un 3,5% www.steeltimesint.com
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INFORME DE CONGRESO
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Gráf. 9 Plantas siderúrgicas en Latinoamérica. Fuente: Alacero
20 18 16 14 12 10 8 6 6 2
Importaciones extra regionales
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
-
Exportaciones extra regionales
PLANTAS: 112 Productos largos 36 Productos planos 14 Tubos con y sin soldadura
Gráf. 8 Comercio indirecto de acero extra regional en Latinoamérica, 2000-2011 (Mt)
CAGR. Mientras tanto, la producción EAF y BOF experimentarán un crecimiento de 3,7% y 3,5% por año respectivamente. El Gráfico 6 también muestra que la oferta potencial de mineral de hierro se disparará un 5% al año, mientras que la demanda aumentará un 3,2%, generando un exceso de oferta que por tanto disminuirá los precios. Como el consumo de acero acabado se consolida a una tasa del 3,7%, algo mayor que el crecimiento de la producción de acero bruto, las empresas siderúrgicas conseguirán mayores rendimientos. Paul Butterworth, de CRU, examinó las perspectivas mundiales para el acero y las materias primas, y explicó como la producción de acero bruto alcanzará valores de 3,7% en 2013. China ha sido el principal motor de esta expansión, con un astronómico 7%. CRU anticipa que la producción continuará aumentando, pero que en 2014 experimentará el nivel máximo de crecimiento del periodo 2013-2018, con un 4,9%. Los índices medios de expansión se reducirán, con variaciones de crecimiento entre China y el resto del mundo de aproximadamente 2% hacia el fin de dicho periodo (Gráfico 7). Butterworth señaló que la demanda de acero bruto continuará creciendo durante los cinco próximos años y que la demanda china de acero no alcanzará su máximo antes de 2021. Igualmente, se espera un continuo desarrollo en la producción de metal caliente, motor clave del incremento de la demanda de materias primas. El crecimiento en la demanda de metal caliente alcanzará alrededor de un 5% en 2014 y disminuirá gradualmente hasta un 3% en 2018. P or tanto CRU, junto con BCG, no creen que haya ningún cambio significativo en el desglose entre BOF y EAF. En cuanto a las materias primas, Butterworth hizo enfásis en el mercado del carbón metalúrgico, declarando que durante el periodo 2010-2011 los márgenes fueron sólidos para la mayoría de los participantes y los altos precios animaron a los productores de alto coste a entrar en el mercado marítimo, sobre todo a aquellos en Norteamérica capaces de ganar cuota de mercado a los productores australianos. De hecho, la posición de www.steeltimesint.com
estos últimos se ha visto perjudicada por interrupciones en la producción, aumento de los costes internos y apreciación de la moneda. Durante 2012, los precios cayeron bruscamente, junto con los márgenes, y los productores de carbón de todo el mundo respondieron con grandes esfuerzos de reducción de costes. Gracias a esta mejora, sobre todo en Australia, se han recuperado los márgenes y CRU cree que el mercado está volviendo a las condiciones previas a las inundaciones de Australia de 2011. Surgen problemas en el mercado del carbón metalúrgico. CRU nombró algunos proyectos encargados el año pasado y previstos para 2014 que difícilmente tendrán un retorno mayor que el coste medio ponderado del capital (WACC, siglas en inglés) de la industria minera, a no ser que los precios repunten con fuerza. Estos proyectos se iniciaron cuando los precios del carbón eran mucho mayores y los productores tenían unas expectativas mucho más optimistas. Dado el énfasis en el control de costes y el mayor control en las inversiones en todo el sector minero, estos resultados podrían ahuyentar las inversiones en la industria, lo que repercutiría en la oferta a medio plazo. En otras palabras, el mercado del carbón tenderá a la rigidez.
aumentado en los últimos años, la producción se ha estancado desde 2010, debido principalmente a los flujos de importación, descritos como “tsunamis” en algunos países. Alacero espera un crecimiento modesto en la demanda regional de acero: un 1,5% de aumento en el consumo en 2013 y 5% en 2014. Prestando más atención a la evolución del comercio, Alacero señaló lo preocupante de la situación de las importaciones, ya que representan el 28% de la demanda regional, y un cuarto de las mismas proceden de China, donde se favorecen los precios más bajos, en algunos casos, gracias a los subsidios gubernamentales o exenciones fiscales. La situación afecta negativamente a la industria local al no poder competir con prácticas comerciales desleales. La producción local jugó un pobre papel en 2013 debido a la volatilidad global y al debilitamiento del sector de la construcción, que constituye el 42,7% de la demanda regional. América Latina es importador neto en el comercio indirecto de acero. El Gráfico 8 muestra que las exportaciones indirectas de acero extra regionales de Latinoamérica han aumentado de 9Mt en 2005 a 11Mt en 2011. A la vez, las importaciones han subido de 10Mt a 17,5Mt. Hay evidencia de una gran demanda de productos metalmecánicos en la región. Industria siderúrgica latinoamericana Según Alacero, con el debido apoyo El presidente de Alacero, Benjamín Baptista, analizó el mercado siderúrgico de gubernamental, las empresas de la zona podrían producir esos bienes en vez de América Latina. La situación de desindustrialización y dependencia de las importarlos, y por tanto, añadir valor al acero producido localmente. exportaciones de materias primas se ve BCG estima que la producción de acero reflejada en la producción industrial de la de América Latina aumentará un 5% anual región. Alacero revisó a la baja entre 2011y 2021, frente al 3,5% de la repetidamente los datos de 2012 y finalmente la zona registró una actividad industria global. De esta manera, la participación de la región pasaría del 4,7% industrial negativa, que se explica por la contracción de la actividad en Argentina y en 2011 al 5,8% en 2021. Si estas previsiones optimistas se cumplen, Brasil. La actividad industrial en América Latina superaría los volúmenes de Latinoamérica sólo crecerá el 1,8% en producción de Norteamérica entre 2016 y 2013 y el 2,8% en 2014. 2021, aunque quizás los productores A rasgos generales, la industria latinoamericana consiste en 162 plantas, siderúrgicos latinoamericanos deberían ser de las que 112 son de productos largos de menos entusiastas en sus estimaciones. r acero (Gráfico 9). Aunque la capacidad ha Octubre 2014
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Sistemas de distribución hidráulica ¿Qué ventajas se esperan al reemplazar un sistema de carga de doble campana por uno de distribución hidráulica (HD)? Artículo de Joseph Saxinger*
Para fomentar un funcionamiento estable y un ahorro de combustible en hornos de gran diámetro, en los nuevos hornos construidos en los últimos años se han instalado equipos de carga por canaleta como parte del sistema de carga/distribución de la carga.
Se ha aceptado el principio de que la técnica de carga sin campana o tipo canaleta es la mejor manera de fomentar un funcionamiento estable y un ahorro de combustible en hornos de gran diámetro. P or lo tanto, todos los hornos nuevos construidos en los últimos años, o incluso las modernizaciones de los existentes, han promovido la instalación de equipos de carga por canaleta como parte del equipo de carga y distribución de la carga. Sin embargo, la mayoría de los hornos antiguos en Estados Unidos y en otros lugares dependen de un sistema de doble campana para cargar materiales. Debido al pequeño diámetro del tragante de estos hornos, las ventajas de la carga por canaleta no es tan clara. El objetivo de este artículo es determinar las ventajas previstas al reemplazar un sistema de carga de doble campana por un distribuidor hidráulico (HD, siglas en inglés) con un sistema de carga y distribución tipo canaleta. Valoración del impacto
Para definir las ventajas necesitamos examinar el impacto sobre dos áreas de funcionamiento, que son: (1) mejoras en la eficiencia del funcionamiento y (2) mejoras en el programa de mantenimiento del horno. Ambas son difíciles de separar , ya que un buen mantenimiento maximiza la utilización del horno, que su vez facilita la estabilidad y eficiencia del mismo, pero debido al propósito de este artículo, ambas se dividen. Impactos en el funcionamiento
La adopción del principio de carga por canaleta para hornos grandes se debe principalmente a las mejoras en la eficiencia operativa, que incluyen grandes avances en el consumo de
combustible frente al funcionamiento de los hornos de carga de campana. La mayoría de los grandes hornos tienen el tragante dividido en 11 circunferencias iguales llamadas anillos. Según se descarga el material en el horno, la canaleta se mueve de los anillos exteriores a los interiores, distribuyendo uniformemente el material en la parte superior del horno de una forma programada y controlada. El coque y los materiales de hierro se descargan en capas. El programa de distribución de carga controlará el peso y espesor de las distintas capas desde la pared al centro, así como colocará materiales diversos donde pueden tener el impacto más positivo o menos negativo en el funcionamiento del horno. T ambién puede controlarse el ángulo de las capas en el horno, lo cual controla la cantidad de deslizamiento y mezcla que ocurre entre las capas. La distribución puede controlarse mejor de manera que cada capa depositada en el horno pueda ser colocada de manera similar a la capa previa, sin importar la elevación de la carga, como indican las varillas de calibre. Los hornos más pequeños presentan retos diferentes. Al descargar material la canaleta, la zona de impacto en la superficie de la carga es aproximadamente la misma que en un gran horno, alrededor de un metro de radio. En un tragante de 10m de radio, los 11 anillos tradicionales funcionan bien y dan mucha flexibilidad para la estrategia de distribución. Sin embargo, un horno menor puede tener un radio de tragante de sólo 5m, lo que limita la flexibilidad del sistema a cinco o seis anillos. Por tanto la habilidad del operario para diseñar estrategias de distribución de carga se ve limitada. P or lo tanto, mejorar en el consumo de combustible es un desafío mayor
que en un gran horno. Sin embargo, se pueden esperar avances en el funcionamiento por las siguientes causas: 1) Capas de carga – los materiales que se sueltan desde la campana grande dejan toda la circunferencia de la campana a la vez. Al abandonarla, con un tiempo completo de descarga de aproximadamente seis segundos, el empuje de este gran movimiento causa mucha presión, trasladando los materiales previamente depositados de la pared al centro, así como un deslizamiento general y mezcla de los materiales. Aunque esto es generalmente conocido, a menudo no hay intención de poner en capas materiales con coque y mineral, cargándose ambos en la campana grande antes de ser volcada. Esto garantiza que el único lugar donde existen capas de coque/mineral es en la pared del horno donde el control es mínimo, en el mejor de los casos. Incluso cuando la distribución incluye un volcado de campana entre las cargas de coque y mineral, el impacto de la descarga de la campana provoca mucha presión, mezclando las capas en el centro del horno. La ventaja del sistema HD es que el programa controla el tiempo de descarga. Las capas se pueden mantener en el horno con relaciones coque/mineral establecidas y controladas según los requisitos del operario. Este puede controlar y predecir cómo los gases reductores se juntan con las capas de mineral y facilitar una mayor eficiencia del horno. Con las grandes capas mezcladas en el sistema de carga de campana, el contacto gas/carga es incontrolable, y causa una variable reducción de la protección medioambiental a la vez que reduce la permeabilidad de la carga. Aunque
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dentro del presupuesto normal destinado a mantenimiento. La parada para un cambio de canaleta puede planificarse dentro del calendario normal de mantenimiento. El impacto total en el funcionamiento del horno puede ser enorme, aumentando la cantidad, calidad y previsibilidad de la producción. El reemplazo y reconstrucción de las tolvas de carga se eliminan de las actividades de mantenimiento, ya que el control de estas superficies se gestiona a través del reemplazo de placas de desgaste, válvulas de control y superficies, que son también parte del calendario normal de mantenimiento y totalmente apto para un programa planificado de mantenimiento, en vez de depender de una parada de mantenimiento para su manejo. El valor de esto es finalmente determinado por la estructura de mantenimiento del horno y el impacto en las acerías. Es fácil estimar el ahorro total en costes para cada planta.
las mejoras de eficiencia pueden no ser tan grandes en un horno pequeño como en uno grande, los hornos que han cambiado los sistemas de distribución han visto una disminución en el consumo de combustible de 15–25 lb/NTHM o más. Teniendo en cuenta los costes del coque, el ahorro anual oscila entre 4,3 millones y 7,2 millones de dólares. 2) Chimenea de coque - controlar la distribución y las capas mineral/coque implica que el coque pueda distribuirse de una forma controlada hacia el centro del horno, dando la oportunidad de crear una “chimenea” de coque, una técnica común que permite un mejor uso de la inyección de carbón en el horno. Esto elimina una de las restricciones para maximizar la inyección de carbón (siendo la otra el enriquecimiento de oxígeno). La ventaja en costes dependerá de la disponibilidad de carbón, tipos y calidad del coque, disponibilidad de oxígeno y de los equipos de procesamiento e inyección de carbón, pero deberían poder contribuir significativamente al resultado financiero al reducir el gasto total en combustible. Otra ventaja de ser capaz de controlar el porcentaje mineral/coque a lo largo de todo el radio del horno y el impacto que este control puede tener en la configuración del flujo de gases es que el flujo de gas y las temperaturas de la pared pueden controlarse de una forma más precisa que con el sistema de doble campana. Esto permite al operario monitorizar la condición del revestimiento y ajustar el perfil de gas y temperatura cambiando los programas de distribución para maximizar el desgaste que puede soportar el revestimiento de la cuba. Esto, a su vez, tendrá un efecto positivo en el balance al minimizar el número de cortes que pueden necesitarse al final de una campaña por lechadas o gunitados.
2) Control de emisiones - Uno de los gastos subestimados del sistema de campanas es la práctica, llevada a cabo por cada operario de horno, de retrasar el cambio de campana lo ganancias son en costes y en el control de las máximo posible. Aproximadamente a mitad de camino de la vida del sistema de la actividades de mantenimiento, así como el campana/tolva, la grande comienza a no poder impacto de estas actividades en el evitar que la presión de la parte superior del funcionamiento del horno. horno provoque derrames entre las campanas. 1) Cambios de campanas – uno de los Los gases del alto horno, que contienen menudos de coque, carbón sin quemar y otras mayores costes de mantenimiento para un partículas, comenzarán a entrar en la tolva de horno de campana es el reemplazo de las campanas, tolvas y tolvas de carga de la parte la campana grande. Cuando se abre la tubería superior del horno. Está claro que las superficies de descarga para que la pequeña se vacíe, se de apoyo entre las campanas y las tolvas, tanto emitirá una nube de “humo” negro. Esta se la grande como la pequeña, se desgasta por la agranda según la campana se va desgastando cantidad y tipo de material que pasa por ellas. y hace que el operario tenga que escoger entre Normalmente, la campana grande se cambia varias malas opciones. Se puede reducir el aproximadamente cada cinco años. Al hacerlo, volumen de aire y la presión del horno, minimizando así la emisión pero causando una hay que parar el horno 12 días o más, gran pérdida de producción, que continuará dependiendo de cuanto trabajo implique. El 3) M ateriales mezclados – algunos coste de esta parada es enorme y su impacto hasta la reparación del horno. A veces, se hacen arreglos provisionales como revestir la/s materiales varios pueden ser una fuente de en términos de pérdida de producción de hierro barato y unidades de carbono. metal por un período tan largo puede tener un campana/s o reemplazar partes de la superficie de la tolva, pero normalmente lo único que Normalmente su tamaño es incompatible o efecto negativo en la planta, así como los hacen es retrasar lo inevitable por un corto contienen materiales finos, como por ejemplo gastos de purga y encendido. Sólo las chatarra clasificada por tamaño, escoria de exigencias de coque adicional pueden superar periodo de tiempo, hasta que se necesitan HBO, escoria de alto horno, briquetas, mineral el millón de dólares. Además, cada vez que el cambios adicionales. El maquinado en sitio de las campanas y las superficies de apoyo nunca clasificado por tamaño o coque en galletas, por horno se detiene, volver a ponerlo a pleno mencionar unos pocos. El uso de todos los rendimiento es un reto que provoca grandes puede alcanzar un nivel que haga posible una materiales va en detrimento del retrasos y pérdidas de producción. La duración vida útil larga. Otra opción, a menudo inevitable, es reducir las ratios de inyección de funcionamiento del alto horno con sistema de de la parada se acerca a un estado crítico campana, pero pueden utilizarse mejor y, en cuando las pérdidas de calor del horno pueden combustible/oxígeno. Esto puede tener un algunos casos, con ventaja, al colocarse endurecer la salamandra. Encender de nuevo impacto muy negativo en la rentabilidad, porque aumenta drásticamente los costes del adecuadamente con una canaleta de el horno en estas condiciones tensa el combustible a la vez que reduce la distribución. La ventaja en costes vendrá revestimiento de la solera, lo que puede productividad del horno. Estas condiciones determinada por la disponibilidad de materiales conducir a un fallo potencial en la misma. y la mezcla de la carga total, pero la flexibilidad También el control de calidad del metal caliente continúan empeorando al desgastarse la superficie de la campana hasta que finalmente en la selección de material debería poder es siempre un reto en este proceso. contribuir a una mejora significativa en costes. La instalación de un sistema HD elimina por se desmonta el horno para el cambio de las mismas. Ninguna de estas soluciones permite Puede haber otras fuentes de oportunidades completo esta rutina de mantenimiento. un funcionamiento previsible del horno ni el en el funcionamiento, pero estas son las más Aunque la canaleta se debe cambiar más a control de costes. significativas. menudo que las campanas, el coste de la modificación de la canaleta es mucho menor Las ventajas del HD con respecto a una carga que el de la campana, o incluso que el Impacto en el mantenimiento convencional en un horno más pequeño, reemplazo de la superficie de apoyo, y entra En un alto horno pequeño las principales www.steeltimesint.com
Aunque la canaleta necesita cambiarse más a menudo que la campana, el coste del cambio es mucho menor
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dependen del equipo ya existente y de los materiales de carga, pero para cada operación esta ventaja puede conducir a un funcionamiento del horno a largo plazo sostenible, predecible y mejorado, proporcionando significativas mejoras en costes. Costes de capital
Los costes de capital de esta mejora dependen del equipo ya existente, pero no serán mucho mayores que los de cambiar las campanas, las tolvas y los sistemas operativos de apoyo necesarios para el funcionamiento del equipo de carga por campana. El apagado del horno necesario para estos cambios, no será mucho más largo que el necesario para un canje normal de campana, aunque un reajuste del horno proporcionará un entorno más controlado para esta mejora. Impacto del Distribuidor Hidráulico
El sistema de carga HD es capaz de proporcionar toda la flexibilidad de cualquier otro sistema de distribución sin campanas, con grandes mejoras en el funcionamiento que se ajustan al perfil de costes de un horno menor. Se dan todas las mejoras en el desempeño del funcionamiento del horno, junto con
progresos en el mantenimiento. Debido a que la dirección de la rotación y el equipo de inclinación están estructurados en el Distribuidor Hidráulico, la canaleta puede hacerse más robusta. Esto alarga el periodo de tiempo entre cambios de canaleta. La manera en que cuelga la canaleta permite que se haga todo el trabajo sin entrar en el horno o en la caja de engranajes, reduciendo alrededor de un 50% el tiempo de apagado necesario para cambiarla. Las partes y el equipo que necesitan mantenimiento están localizados de manera que pueda hacerse sin abrir la caja de engranajes, y configurados de tal modo que pueden evitarse las reparaciones de emergencia, pudiendo hacerse la mayoría de ellas durante una parada planificada. Los dos principales movimientos del HD, rotación e inclinación, junto con el sistema de refrigeración, son completamente redundantes. Esto reduce cualquier parada imprevista relacionada con el HD. Se puede planificar el programa de mantenimiento, con el necesario tiempo de apagado. Ventajas en costes
Es difícil hacer una estimación precisa de las ventajas en costes del sistema HD para cualquier
instalación de horno, debido a que está relacionado con los equipos y materiales usados, pero el impacto en cada horno individual pronostica una sustancial mejora en costes. El coste de capital de la instalación puede ser razonablemente estimado, pero varía ampliamente dependiendo del equipo existente, la geografía del horno y el equipo de carga. Ahorro
Con certeza, las ventajas medioambientales, de funcionamiento y mantenimiento de la instalación de un sistema HD se verán reconocidas en ahorros anuales de varios millones de dólares. Las ventajas del HD sobre otros sistemas sin campana convencionales son mayores en hornos menores que en los grandes. La reducción de los costes de capital, las mejoras en el desempeño del mantenimiento y la predictibilidad conducen a la decisión de utilizar esta tecnología en hornos pequeños, mientras que mantienen todas las ventajas de funcionamiento que tiene el HD con respecto a los sistemas de doble campana. La decisión de mejorar el equipo no debería ser difícil y una vez de acuerdo, la elección del sistema de carga superior HD no da lugar a dudas. r
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FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO
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Control de procesos holístico para EAFs La mayoría de las actuales soluciones de control para hornos de arco eléctrico (EAFs, siglas en inglés) sólo se ocupan de subsistemas específicos, que son controlados individualmente y relacionados con el tiempo o la energía. Un nivel tan bajo de automatización puede conducir a un uso no óptimo de los recursos como la electricidad y los aditivos químicos. Aunque los operarios expertos manejen el horno, sigue siendo difícil tener en cuenta todos los factores relevantes que hacen que la fabricación de acero líquido sea rentable - hasta ahora. Markus Dorndorf* y Daniel Tieseler** señalan los últimos avances en tecnologías de análisis y automatización de Siemens VAI Metals Technologies. LA necesidad de una carga eficiente de materiales y energía es un factor clave de los desarrollos en EAFs. Una de las últimas innovaciones de Siemens Metals Technologies para afrontar este reto es el Simetal EAF Heatopt, el núcleo de la fabricación de acero líquido. La diferencia la marca el enfoque holístico. El control del proceso completo, recogida y cálculo de los datos del horno y periféricos en tiempo real, representan una gran oportunidad para mejorar la eficiencia energética, productividad, comportamiento medioambiental y seguridad. La principal ventaja de un sistema de control holístico sobre los demás sistemas existentes es la reacción ante las condiciones actuales del proceso y el funcionamiento del horno. La capacidad para reaccionar a unas condiciones de procesos en EAF continuamente cambiantes, por ejemplo diferentes composiciones de chatarra y disposición en la coraza del horno de carga a carga, no se puede lograr por medio de parámetros no dinámicos. Esto es un considerable progreso si lo comparamos con los rígidos y convencionales diagramas de control basados en tiempo y energía. Además, la base para una mejor comprensión del proceso de fabricación de acero del EAF y los procesos conexos anteriores y posteriores es el uso de las últimas tecnologías de medición y soluciones de monitorización de condiciones. Para alcanzar una máxima transparencia en el proceso EAF , Siemens VAI desarrolló diversas tecnologías de medición y herramientas de análisis; por ejemplo un sistema continuo de análisis de gases de escape (Simetal EAF Lomas), que incluye medida del flujo de gases (Simetal EAF SAM ), medición de temperatura sin contacto (Simetal RCB T emp), detección de escoria espumosa (a través de Simetal FSD), sistema de control de fusión (Simetal C SM) junto con sistemas de regulación de electrodos y el apoyo de coladas libres de escoria (vía Simetal SlagM on) para distinguir entre escoria y acero líquido (ver Figura 1 ). Estas soluciones proporcionan una visión detallada del proceso actual y de los flujos de material y energía. Soluciones adicionales de automatización para el manejo de chatarra y materiales, así como la recuperación de energía, completan este enfoque holístico. Combinado con algoritmos inteligentes
Parámetros gases de escape SIMETAL Lomas 1/SAM2
Diagrama de procesos y modelos de cálculo Nivel 1/Nivel 2
Parámetros de escoria SIMETAL FSD3/Slagmon4
Modelo de proceso holístico SIMETAL EAF Heatopt 8
EAF
Medición de temperatura SIMETAL RCB Temp5
Núcleo del proceso
Experiencia clientes/Siemens
Sistema de control de fusión SIMETAL CSM6/ECS7 Ajustes de entrada combustible fósil
Ajustes de entrada energía eléctrica
1 Lomas (Sistema de análisis de gas de bajo mantenimiento) 2 SAM (Medición única de aire) 3 FSD (Detección de escoria espumosa) 4 Slagmon (Sistema de monitorización de escoria) 5 RCB Temp (Quemador Combinado de Refino con medición de temperatura) 6 CSM (Fundición de chatarra basada en la condición) 7 ECS (Sistema de control de electrodo) 8 Heatopt (Optimización holística de energía y transparencia)
Parámetros control del horno
Resultado para el proceso EAF
Fig 1 Enfoque holístico de Simetal EAF Heatopt
Fig 2a y b sonda de gases de escape Simetal Lomas
Fig 2a
y de circuito cerrado y procesos de Nivel 2 que conducen a un extraordinariamente alto nivel de automatización, dan al operario la oportunidad de manejar, modificar y optimizar todo el proceso. La clave para alcanzar el siguiente nivel en rendimiento, balance energético y productividad es el alto rendimiento de cada tecnología individual, el sistema de análisis y control, y un alto grado de colaboración entre los diferentes sistemas. Todo el proceso; desde la chatarra al
Fig 2b
acero líquido, desde la manipulación de materiales a la gestión de la escoria, desde la presión del horno al volumen de gases de escapes y todos los parámetros de entrada y salida, se gestionan y equilibran desde una sola fuente: Simetal EAF Heatopt, que garantiza máxima eficiencia, conversión óptima energética y costes de producción mínimos. La clave para alcanzar el siguiente nivel en rendimiento, balance energético y productividad es el alto rendimiento de cada
*Jefe de I&D fabricación de acero en horno eléctrico, Siemens VAI Metals Technologies GmbH, Alemania **Director de consultoría de producto, sistema eléctrico y automatización, Siemens Industry Inc, EE.UU. www.steeltimesint.com
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Detección, recogida y colocación del dispositivo automatizado
Fig 3 Circuito del proceso Simetal EAF Chargeopt
El dispositivo vuelve a su posición
Grúa de carga totalmente automatizada e Patrón de movimientos con corredores de seguridad e Control PLC e Detección de dispositivo por láser
Posición de la grúa auxiliar
e Supervisión por video e Monitoreo con HMI
Posición de carga EAF
Manejo de la apertura de dispositivo de carga automatizado
Carga de chatarra al EAF automatizada
tecnología individual, el sistema de análisis y control, y un alto grado de colaboración entre los diferentes sistemas. T odo el proceso; desde la chatarra al acero líquido, desde la manipulación de materiales a la gestión de la escoria, desde la presión del horno al volumen de gases de escape y todos los parámetros de entrada y salida, se gestionan y equilibran desde una sola fuente: Simetal EAF Heatopt, que garantiza máxima eficiencia, conversión óptima energética y costes de producción mínimos. Máximo rendimiento del horno Heatopt gestiona la entrada de energía eléctrica y química del EAF por medio de un control de circuito cerrado (ver Figura 1). Este establece los parámetros del transformador, del reactor y de la impedancia según las condiciones actuales del proceso. Se tiene en consideración la constante monitorización de los componentes y flujo de los gases de escape y el nivel de escoria así como la distribución de la escoria. Esto optimiza la entrada de gas natural y oxígeno para el refinado y la postcombustión. El sistema también controla con precisión el carbono y el oxígeno para el manejo de la escoria. Otros beneficios incluyen el control optimizado de las emisiones de gases de efecto invernadero y el aumento de la seguridad alcanzado por la detección de condiciones peligrosas potenciales como fugas de agua en el horno. Los principales beneficios del sistema de optimización de procesos conseguidos en SDI Roanoke, Virginia, EEUU, fueron una disminución de alrededor de 15% en consumo de gas y oxígeno, una caída media en el consumo de carbono de 15% y un aumento de productividad de 3,6% aproximadamente. Esto trajo como consecuencia unos menores costos de conversión de más de 2 dólares por tonelada de acero colado. El sistema Heatopt, junto con la gestión de procesos Nivel 2, proporciona más parámetros para la carga de chatarra, control de ventilador ID (aire inducido) y el logro de temperaturas finales y paradas de colada.
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Fig 4 Medida de temperatura sin contacto integrada en la tecnología RCB
Carga de chatarra rápida, segura y repetible El paso consiguiente es la relación directa con los pre-procesos del EAF, representados, por ejemplo, por Simetal EAF Chargeopt, un sistema de control de carga automatizado. Minimizar el tiempo de desconexión del horno mediante procesos de carga rápidos, seguros y repetibles junto con movimientos optimizados de grúa han sido objetivos clave de Siemens Metals Technologies. El dispositivo de carga de chatarra en el carro de transferencia y la posición de la grúa de carga pueden localizarse de manera precisa gracias a un nuevo sistema de medida. La grúa engancha el dispositivo automáticamente, la sube desde el carro y la transfiere al horno, donde se carga la chatarra de manera automática. Esta tarea está directamente relacionada con el control del horno, especialmente con los movimientos de la bóveda, para alcanzar un mínimo tiempo de carga. Finalmente se devuelve el dispositivo de carga al carro de chatarra, donde se desengancha (ver Circuito del Proceso, Gráf. 3). Al usar la señal “próximo dispositivo” del sistema de control Heatopt, la chatarra se suministra y carga a su debido tiempo, dependiendo del progreso de la fundición. Los procedimientos totalmente automatizados acortan el proceso de chatarra-carga, aumentan la productividad del EAF y la disponibilidad de la grúa y contribuyen a mejorar considerablemente los equipos y la seguridad del personal. Por esta razón, el proceso de patio de chatarra está estrechamente relacionada con el proceso de fusión EAF. El sistema Simetal EAF Scrapopt, que obtiene la información de la unidad de control Heatopt y del Nivel 2, proporciona la correcta composición y distribución en capas de la chatarra a tiempo para permitir al sistema de control de carga automatizado alcanzar sus resultados.
completamente integrado en la tecnología de SMT Quemador Combinado de Refino (RCB, siglas en inglés). La temperatura del baño de acero se mide utilizando un sistema especial sin contacto, con el cual no son necesarias las tradicionales lanzas de medición de temperatura que se insertan manualmente en el acero líquido a través de la puerta de escoria. La estricta monitorización de la temperatura del baño de acero por medio de modelos de control especiales es la base para conseguir operaciones de procesos consistentes y resultados repetibles. El sistema permite predecir el tiempo exacto de colada durante el encendido del horno. Los beneficios de este sistema se resumen en: • Aumento sustancial de la seguridad del personal. • Mayor productividad del horno con reducción de los tiempos de desconexión. • Parámetros de procesos consistentes para resultados repetibles. • Menores costes de funcionamiento y de consumibles. • Disminución del consumo energético a través de la determinación precisa del tiempo ideal de colada del horno.
Control del proceso de fusión en base al sonido propagado por estructuras sólidas SonArc CSM (Fundición de chatarra basada en la condición) es un moderno sistema de control que se usa como complemento al sistema de control de electrodos Simetal. Observa el estado de la fundición en tiempo real dentro del horno durante el principal periodo de fundición y adapta los parámetros eléctricos del EAF para proporcionar un control orientado a procesos de la entrada de energía eléctrica. La monitorización de chatarra basada en la condición determina el punto óptimo para cargar los dispositivos sucesivos y ofrece visualización en tiempo real con el potencial de Medida de temperatura sin contacto El proceso de fusión se apoya en herramientas y mostrar la pérdida de protección del arco por los tecnologías para medir la temperatura, supervisar movimientos de la chatarra, p.ej. derrumbe de chatarra. El SonArc FSM (Gestor de escoria el proceso de fusión, análisis de gases de salida, detección de fugas de agua y control de la colada. espumosa) se ocupa de la práctica de escoria Simetal RCB Temp, un nuevo sistema de medida espumosa por medio de la inyección controlada y de temperatura sin contacto (ver Figura 4) está automatizada de carbono y oxígeno en el horno, www.steeltimesint.com
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Una estrategia novedosa Mientras que la primera estrategia de medir el agua disociada con un analizador H2 es una aproximación bien conocida, la segunda forma de medir el vapor con la medición del gas con dos sensores completamente independientes es una novedad. Con la última estrategia, la validez de la información recopilada de la producción es mucho mayor que si sólo se usa un sensor en la producción. El sensor de contaminación, las derivas térmicas o los efectos del envejecimiento influyen en la generación de alertas mucho menos que cuando sólo se emplea un sensor . Una ventaja significativa añadida en la seguridad es la redundancia del sistema. Si uno de los sensores falla, el segundo monitoriza la humedad. Un número de mediciones adicionales y parámetros de procesos son considerados para activar la alerta por fuga de agua. El modelo es un código de trabajo de aprendizaje y repetitivo que calcula las alertas de fugas de agua basándose en
Fig 5 Observación de la vibración en tiempo real durante la fusión (CSM-System) y el baño plano (FSM-System) Periodo fusión
Periodo baño plano
El sensor de vibraciones recibe principalmente
El sensor de vibraciones recibe los sonidos
sonidos propagados por aire
propagados por estructuras sólidas
Refractario
Análisis continuo de los gases de escape El sistema Simetal Lomas (análisis de gas de bajo mantenimiento) con su sonda de muestreo del gas de escape se presenta como un sistema de análisis de gas de bajo mantenimiento con la máxima disponibilidad, seguridad y protección contra explosiones. El sondeo ha demostrado su fiabilidad y sostenibilidad en numerosas instalaciones de más de 140 conductos primarios de gases de escape BOF en todo el mundo. Cuando se instaló en el EAF, el sondeo fue mejorado y adaptado, con especial énfasis en la protección contra la abrasión, limpieza de puntas, refrigeración y tensiones termomecánicas. Otro gran ventaja de la sonda de muestreo Simetal Lomas es que continuamente toma muestras de gases para ser analizadas en el centro del conducto. V arias pruebas de medición e investigaciones ópticas han mostrado que los gases analizados en la mitad del radio del conducto o menos, no son representativas del estado del proceso. En estos lugares los gases se mezclan con antiguos gases atrapados por los pivotes que transportan el gas antiguo desde el codo hacia abajo hasta la falsa entrada de aire. Los pivotes se localizan radial y directamente debajo de los tubos acodados refrigerados, y su tamaño y posición dependen de la velocidad, temperatura y presión. En algunas fases del proceso, hay una gran concentración de aire ambiente en la zona exterior del conducto (ver Figura 2) de manera que el análisis del gas de medición ahí (o a través de esas zonas) no dará una composición precisa y a tiempo del actual gas de escape del EAF . Sin embargo, son los resultados precisos y a tiempo los que forman la base de una estrategia optimizada que ahorra energía y costes. En las aplicaciones del EAF , la sonda está localizada en el conducto del gas de escape (Gráfico 6) y se limpia automáticamente. La sonda EAF viene con una característica de enfriado especial para evitar la formación de condensación e incluye un aparato de expansión expresamente construido que incrementa su duración por varios años. El sistema Lomas ofrece una alta precisión en la medición y demuestra una disponibilidad de
largo plazo de más del 99%, incluso bajo condiciones extremas de calor y gas cargado de polvo de un EAF . Se requiere un mínimo mantenimiento cada tres meses e incluye sólo un chequeo de prueba. El equipamiento del proceso del sistema está protegido en un contenedor de análisis con aire acondicionado y protegido del polvo, que puede ubicarse a más de 30 metros del arco del EAF. El daño provocado por la escoria cayendo, el trabajo pesado de mantenimiento o la localización del exceso de temperatura se mantienen entonces al mínimo. El sistema también introduce una lógica de autocontrol que automáticamente instiga al apagado y limpiado cuando ciertos análisis de gas y parámetros de tratamiento de gas (por ejemplo, flujo de gas, temperatura del gas) alcanzan valores críticos. Un tiempo de respuesta extremadamente corto de menos de 15 segundos (dependiendo de las condiciones del lugar) y mediciones continuas y precisas de CO, CO2, H2, O2 y CH4 hacen de este sondeo una importante tecnología en la operación del EAF.
Pared del horno
determinando así la altura y distribución espacial de la escoria espumosa dentro del horno. De esta manera, SonArc FSM hace que el nivel de escoria espumosa se distribuya bien para cubrir los arcos, reduciendo la radiación de arco y ahorrando desgaste refractario en todas las partes del horno, permitiendo el funcionamiento optimizado del horno durante el baño plano. Inicia la inyección de carbono y oxígeno automáticamente. Tanto SonArc C SM como SonArc FSM (ver Figura 5 ) están basados en los mismos componentes de hardware, minimizando de este modo los costes de instalación, mantenimiento y repuestos. Ambos sistemas monitorizan las condiciones en el interior del horno mediante el análisis de las emisiones de sonido propagado por estructuras sólidas y el espectro de corrientes secundarias. La combinación de estos sistemas determina los factores para un funcionamiento totalmente automatizado del horno desde la perforación a la colada.
25
Escoria Baño de acero
Máxima seguridad con la detección de fuga de agua La sonda del sistema no sólo toma muestras y analiza la composición del gas de salida muy rápidamente, sino que también detecta incrementos en la humedad del gas de salida en un corto periodo de tiempo. Este incremento en la humedad deber ser observado atentamente, porque puede señalar una fuga de agua en el horno o en la chimenea del gas de salida. El sistema Simetal Lomas busca fugas de agua en los EAF de tres maneras paralelas diferentes: • El agua separada en H2 y O2 en el EAF es escaneada por un analizador. • El agua que deja el EAF en forma de vapor es detectada por un sensor de humedad, que mide la humedad relativa de la medición del gas (antes del tratamiento de gas). • El agua que deja el EAF en forma de vapor pero luego se condensa en la parte de secado del gas del sistema es medida adicionalmente con un sensor de flujo de masa.
la condición de la chatarra, el CH 4 quemado/sin quemar, las configuraciones de diferentes hornos, las diferencias de tamaño, los flujos de gas, las condiciones ambientales de aire y unos pocos parámetros esenciales adicionales. El objetivo del sistema es emitir un aviso por fuga de agua tan rápido (sonda) y fiable (medición de humedad redundante) como sea posible mientras reduce el número de "falsas alarmas" al mínimo. Los parámetros del modelo de fuga de agua están adaptados individualmente para cada EAF. Colada remota y automatizada La transferencia mínima de escoria es esencial para maximizar la producción de acero e incrementar la calidad del mismo. Conocer las condiciones de la escoria reduce la cantidad de desoxidante y agentes de aleación, así como la refosforización y mejora la desulfuración del acero. Los análisis del acero son mucho más precisos cuando la cantidad de escoria transferida es reducida a la mínima y la duración de la cuchara de acería refractaria puede también ser incrementada significativamente. Simetal SlagM on, un sistema de detección termográfica de chatarra, representa un método Octubre 2014
EAF siemens spanish_QX8_30_AIT_0110 10/16/14 9:09 AM Page 4
26 FABRICACIÓN DE ACERO EN HORNO ELÉCTRICO
evalúa continuamente y archiva las imágenes generadas. En el caso del remanente de escoria, se genera una alarma que dispara la unidad de puerta respectiva. El uso de cables de fibra óptica garantiza seguridad y una transmisión de datos estable para la detección precisa y en tiempo real de la escoria.
Fig 6 Sonda Simetal Lomas (verde) instalada en el codo de gases de escape del EAF
preciso de explorar la corriente de la colada. Basada en varias emisiones de radiación en el rango infrarrojo, es fácil diferenciar entre acero y escoria. El sistema incluye una cámara infrarroja, visualización, PC industrial y una unidad de evaluación y proporciona una observación continua y a tiempo real y una visualización de la operación de colada. El sistema genera una señal de alerta cuando detecta escoria. La señal puede ser usada para controlar el instrumento de cierre del agujero de la colada. Dependiendo de la situación del lugar, también es posible usar este principio de medición durante el vertido de escoria, para determinar el flujo de acero y consecuentemente maximizar la producción. El personal operativo monitoriza las operaciones de colada y vertido de escoria y todos los parámetros significativos de los procesos (duración de la colada, ángulo del EAF, peso de la colada, estatus del sistema) son monitorizados en una pantalla de visualización (V er Gráfico 7 ). Un algoritmo especial de procesamiento de imagen
Fig 8 (derecha) Emisiones térmicas de un EAF hoy *Fuente: Siemens VAI Database
90 80 77MW
Potencia de descarga [MM]
Fig 7 Simetal SlagMon Análisis continuo de la imagen IR-CAM
La recuperación de la energía del gas de escape del EAF y control de la línea de potencia de aspiración del horno El enlace directo al proceso posterior del EAF, como las soluciones de recuperación de la energía y el control del ventilador ID, completa una aproximación holística. Mientras se considera la presión del horno y el aire falso medido por los sistemas Lomas a través de las lecturas de O 2 y CO2, el sistema controla la potencia de la línea de succión. Esto asegura una presión constante en el horno de alrededor de 10 Pa y evita una atmósfera sobreoxidada en el horno. Esto se alcanza mediante un control vinculado con el proceso de los ventiladores ID o las aletas de la línea de succión. El resultado es un consumo reducido de electricidad en los ventiladores ID basado en la consideración de la inercia del peso de los ventiladores rotatorios y la corrección de las horas muertas. Adicionalmente, también se puede alcanzar el consumo reducido del electrodo resultado de una atmósfera que contiene monóxido de carbón. Cuando se considera el balance energético de un EAF, es obvio que la mayor parte de las pérdidas energéticas están vinculadas a la salida del gas de escape del horno. La aplicación de métodos eficientes para recuperar la energía puede hacer una mayor contribución hacia la mejora del balance energético total en la fabricación del acero. SMT ha desarrollado una solución modular de
Horno de referencia: Peso de colada: 120t
70
TTT: 55 min
60
Chatarra manejada
50
48 MW de media
40 30
30 MW de media recuperable
20
sección refrigerada por agua
10
sección refrigerada por aire emisiones vía cúpula
0 21:07
21:21
21:36
21:50
Tiempo [hh:min]
Octubre 2014
22.04
22:19 Energía media emitida: 370 kWh/t
recuperación energética del gas de escape (V er Gráfico 8). Empezando con unas partes enfriadas con agua, el sistema entero de gas de escape, incluyendo la torre de enfriamiento, la corriente forzada o el enfriador de horquilla del sistema de enfriamiento del gas de escape convencional, puede ser reemplazado por un generador de vapor con recuperación de calor (HRSG, siglas en inglés). Dependiendo de la cantidad de energía que pueda recuperarse, las temperaturas del gas de escape menores de 200 °C después del generador de vapor se pueden usar económicamente. Dependiendo del espacio disponible, el HRSG se puede instalar dentro o fuera de la acería. El acumulador intermedio de vapor “Tipo Ruth” o un sistema único de almacenamiento de energía de sal fundida de alta temperatura, asegura un suministro constante de vapor incluso durante la carga o colada del horno. El vapor puede ser utilizado directamente para muchas aplicaciones como procesos de calentamiento, eyectores de vapor , calefacción zonal o agua de mar . Las soluciones integrales utilizando vapor para impulsar las turbinas de vapor, con una eficiencia sobresaliente, también han sido desarrolladas. Dependiendo del tamaño del sistema de recuperación, hasta 35 K Wh de electricidad por tonelada de acero líquido pueden ser recuperados con estos sistemas de generación eléctrica. Una reducción significativa de la huella de carbono, dependiendo del factor de conversión nacional por KwH, incluso duplica el beneficio de un sistema de recuperación de energía eficiente basado en el gas de escape del EAF. Observaciones finales Para mantener la competitividad, es crucial para los fabricantes de acero operar las plantas de EAF al máximo nivel de energía y eficiencia de los procesos. La productividad y el rendimiento, la calidad y disponibilidad de la chatarra, la flexibilidad en los grados de acero y el impacto medioambiental deben ser considerados. El potencial de ahorro de energía de las plantas EAF es enorme, pero, desafortunadamente en muchos casos, no es implementado de manera sostenible debido al insuficiente conocimiento del estatus del proceso y del progreso de la fusión. Adicionalmente, la mayoría de las soluciones de control lidian sólo con subsistemas específicos del EAF. Los controles funcionan de forma separada para los quemadores, la corriente del arco eléctrico, la poscombustión y la gestión del carbono. El Heatopt EAF de Simetal puede proporcionar una plataforma optimizada individualizada para satisfacer estos retos. Las claves para el ahorro energético y la eficiencia del proceso se pueden encontrar en la carga de chatarra, el precalentamiento y la fusión, la colada libre de escoria y la operación de continuos encendidos a través de cada uno de los pasos del proceso. La cuidadosa integración de estas tecnologías en una solución holística establece una nueva referencia en la fabricación de acero con respecto a la reducción en el consumo específico de energía y las emisiones vinculadas. La solución holística puede reducir el consumo de energía en un 30% en un EAF moderno. r www.steeltimesint.com
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MEDIO AMBIENTE 27
Russula fue seleccionada por Severstal para el suministro de la Planta de Tratamiento de Aguas para el nuevo molino en Balakovo, Rusia
Tratamiento de aguas para Severstal Russula suministró una nueva planta de tratamiento de aguas para Severstal. Esta planta dará servicio a la nueva acería y laminador de Severstal con capacidad de 1 Mt/año. El molino de productos largos en Balakovo arrancó la planta en el otoño del 2013 y se encuentra actualmente en la puesta en marcha de la acería. El sistema está diseñado para el tratamiento de agua utilizada en la producción de acero y suministra al molino con agua de proceso enfriada y limpia. Hoy en día catorce plantas de acero están operando con esta tecnología a nivel mundial. Por Alba González Pazo* RUSSULA proporcionó la ingeniería, equipos mecánicos y eléctricos, supervisión de construcción, pruebas y puesta en marcha de una planta de tratamiento de aguas para el nuevo molino de Severstal con tecnología puntera. Ubicado en el municipio Bykovo-Otrogsky de Balakovo en la región de Saratov de Rusia, el molino tiene una capacidad de 1 millon de toneladas anuales y produce productos largos para la industria de la construcción local. El molino de Balakovo arrancó el sistema de tratamiento de aguas para el laminador durante el otoño del 2013. El molino de barras se encuentra actualmente en producción. En el primer semestre del 2014, el sistema de tratamiento de aguas está siendo sometido a pruebas de agua para el circuito de acería; horno de arco eléctrico, horno cuchara, la planta de humos y la máquina de colada continua. Durante la puesta en marcha, los especialistas de Russula comprobaron la calidad de la instalación especialmente las tuberías de agua, sistemas de control automático y equipos de monitoreo. Toda la obra civil, instalación de equipos y montaje fue supervisada in situ por el ingeniero jefe, que fue enviado desde la sede de Russula en España. El sistema de tratamiento de agua es uno de los elementos clave de la producción de
acero, ya que regula el flujo de agua requerido, la temperatura y la presión en todas las etapas del proceso. Su objetivo es asegurar la composición química requerida del agua, que a su vez protege a los equipos de producción evitando el sobrecalentamiento. El sistema de agua para el molino es un circuito cerrado que utiliza agua de lluvia y deshielo recogida en la planta. El agua de lluvia y deshielo se descarga en un tanque después de la sedimentación. Esta agua se utiliza para recargar el sistema de reciclaje de agua. El sistema también está diseñado para recibir y transportar el agua del río a la planta y luego se trata con productos químicos y finalmente se enfría si es necesario. Cuenta con un sistema de control de proceso totalmente automático para los dos depósitos de agua 700m3. Russula proporcionó los equipos necesarios para mantener un flujo constante de agua y una presión adecuado en todas las etapas de la producción de acero. La toma de agua es en el canal cerca de la Central Termoeléctrica 4 en Balakovo. Después del tratamiento, el agua es enfriada por los ventiladores para garantizar la temperatura deseada, y luego regresa a la fábrica. Filtros de anillos con un sistema de limpieza automática se aseguran que agua de alta calidad vuelva
al proceso. Planta de tratamiento de aguas para el nuevo molino de 1 M t/a
El sistema de tratamiento de agua consta de tres circuitos: el circuito de agua de contacto o abierto, el circuito de agua de no contacto o cerrado y el circuito de agua de aporte. Circuito de agua de contacto
Sistema de tratamiento de agua de contacto para la máquina de colada continua y el enfriamiento de rodillos de laminación, dimensionado para tratar un caudal de 3,205m3/h. En el foso de cascarilla se eliminan las partículas cuyo tamaño sea igual o mayor a 200 micras. La diferencia de densidad entre el agua y la cascarilla, hace que las partículas de mayor tamaño y por lo tanto las más pesadas se vayan depositando en el fondo del foso de cascarilla, para posteriormente ser extraídas. Al mismo tiempo el agua continuará el proceso, pasando por los decantadores, donde por arrastre longitudinal se eliminan las pequeñas partículas procedentes del foso de cascarilla, así como aceites y grasas. Las partículas gruesas que se desplacen al fondo de los decantadores serán bombeadas al espesador de lodos y los aceites que queden en la superficie
* Ingeniera de Ventas, Russula
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28 MEDIO AMBIENTE
Bombas de la planta de tratamiento de aguas de Russula
Torres de refrigeración
Variadores de frecuencia
Filtros de mallas con un sistema de auto-limpieza aseguran proteger los intercambiadores durante las operaciones
serán arrastrados por la parte superior del puente rascador y conducidos al separador de aceites. El agua decantada pasará a los filtros de anillas. En el sistema de filtración de anillas se eliminarán aquellas partículas que tengan una densidad superior a la del agua y que hayan conseguido pasar los procesos anteriores. P or último, el agua filtrada llegará a las torres de refrigeración para posteriormente regresar al proceso de acería y laminación. Circuito de agua de no contacto
RUSSULA incluye para el sistema de enfriamiento torres de refrigeración e intercambiadores de placas, así como un sistema de filtración de anillas como medida preventiva de retención de pequeñas partículas. El sistema de tratamiento de agua sin contacto para horno de arco eléctrico, horno cuchara, moldes de la colada continua, horno de recalentamiento, laminación y planta de humos está dimensionado para tratar un caudal de agua de 6,470m3/h. Circuito de agua de aporte
El sistema de agua de aporte, dimensionado para tratar un caudal de 400m3/h de agua procedente del Río Volga consta de un tanque colector que almacena tanto agua de lluvia como nieve. RUSSULA incluyó para el tratamiento de agua de aporte cámaras de floculación, decantadores laminares, un sistema de filtración de anillas y un descalcificador. El agua procedente del río o tanque colector pasa a través de unas cámaras de floculación, donde las partículas más gruesas se irán depositando en el fondo de las cámaras y aquellas más finas pasan a los decantadores laminares. En éstos, las partículas gruesas que han conseguido pasar el proceso anterior y otros elementos se irán eliminando, para luego pasar por el sistema de filtración de anillas solamente aquellas partículas más finas, a fin de conseguir una buena calidad Octubre 2014
instalación de los mismos, para la conexión del CCM con el PLC. Variadores de frecuencia ABB AC S800 regulan el flujo de agua de contacto para el foso de cascarilla y los decantadores longitudinales para el circuito de agua de no contacto y contacto reduciendo el consumo de energía y facilitando el control del proceso.
de agua. Por último, y como fase final de este tratamiento de agua de aporte, dado los niveles de dureza del agua, ésta pasará por un descalcificador, para conseguir el nivel de calidad de agua requerido en los distintos sistemas.
Cables
Los cables de media y baja tensión también estuvieron incluidos dentro del alcance de RUSSULA. Bombas
La planta de tratamiento de aguas se suministró bajo el esquema llave en mano, incluyendo todo los equipos, la supervisión de la obra civil, el montaje y la puesta en marcha.
Dentro del alcance de suministro de RUSSULA se incluyeron bombas horizontales y bombas sumergibles, en baja tensión. Los materiales de construcción de las bombas son resistentes a la corrosión y el desgaste, esta última presente en los circuitos de agua de contacto, debido a la presencia de lodos y cascarilla.
Ingeniería
Instrumentación y válvulas
Alcance de suministro llave en mano
La ingeniería, desarrollada íntegramente en 3D para tubería, soportes y obra civil, nos permitió optimizar los trabajos de montaje, reduciendo las interferencias con piezas de montaje o eléctricas y minimizando los tiempos de instalación. Sistema de control y HMI
El sistema de control fue desarrollado en Siemens S7 – 400 y el HM I en W inCC y está integrado con el sistema de control del molino y la acería. Celdas de media tensión
RUSSULA incluyó dentro del alcance de suministro las celdas de media tensión de 10 kV, y los transformadores de potencia. Cuadros de baja tensión
Los paneles de distribución de baja tensión y los paneles desmontables para las celdas, se encuentran incluidos dentro del alcance de RUS SULA. Los centros de control de motores (CCM s) se suministraron con comunicación profibus, permitiéndonos reducir la cantidad de cables y minimizando los tiempos de
Las válvulas e instrumentación, así como sensores especiales, formaron parte del suministro de RUSSULA. Equipos mecánicos
RUSSULA suministró todos los equipos mecánicos para la planta de tratamiento de aguas: filtros de anillas, puentes rascadores, espesador, filtro prensa, torres de refrigeración, bombas, etc. Supervisión de montaje
Ingenieros especialistas de RUS SULA, se encuentran actualmente supervisando la instalación y puesta en marcha de todos los equipos incluidos dentro del alcance del suministro de la Planta de Tratamiento de Aguas. Puesta en marcha
En el otoño del 2013, se puso en marcha el circuito de tratamiento de agua para el molino laminador de barras. Actualmente, el circuito de acería está siendo sometido a pruebas de agua. r La página web: www.russula.com www.steeltimesint.com
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