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Una vez más la conferencia y exposición AISTech atrajo la participación masiva de especialistas en la producción de acero. Repercutió la situación especial que atraviesa la siderurgia de los EE. UU., ante un aluvión de importaciones sin precedentes, particularmente de origen chino. La relativamente buena situación del mercado local se ve opacada por esta ofensiva importadora que capta una gran parte del crecimiento de la demanda.

AISTech 2016 Por Jorge Madías, desde Pittsburgh

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ittsburgh, la ciudad del acero, fue seleccionada por la AIST para su evento anual. El Centro de Convenciones David Lawrence recibió a unos 7.500 especialistas de 35 países. El extenso programa de sesiones técnicas contó con 465 trabajos. En la exposición de proveedores se hicieron presentes 581 empresas. Nuevamente fue interesante la participación latinoamericana, reflejada en 39 trabajos (ver recuadro), una decena de stands, la distinción al Dr. Ronaldo Sampaio y la participación de ejecutivos de origen latinoamericano en el desayuno presidencial y en el Town Hall Forum. En el marco del desayuno presidencial se entregaron diversos premios y tuvo lugar una presentación del Ing. Mario Longhi, presidente y CEO de U.S. Steel. El ejecutivo brasileño afirmó que hay una carrera para descubrir y comercializar materiales más livianos, más fuertes, más eficientes en energía y más versátiles. Aseguró que avances tecnológicos como la robótica, la automatización, la nanotecnología y la inteligencia artificial van

a crear nuevas oportunidades de desarrollo, aunque puedan traer perturbaciones al mercado. No dejó de mencionar que el mayor factor de preocupación en el momento actual para la industria del acero es la sobrecapacidad global y el dumping. La conferencia plenaria en memoria del Dr. Keith Brimacombe fue presentada por el Dr. Peter Hodgson, profesor de la Universidad Deakin, Australia, y se refirió al uso de la nanotecnología para aceros largos especiales. El académico comentó que la demanda por la mejor performance del acero llevó a desarrollos que se enfocan en el control de la microestructura a través del diseño avanzado de aleaciones y del procesamiento termomecánico. Al mismo tiempo, hubo un marcado aumento en la capacidad de caracterizar la microestructura sobre un amplio rango de escalas de longitudes. El trabajo presentado se centró en el control de la microestructura desde la escala ultrafina hasta la nano y las técnicas de caracterización. El área de aplicación de estos aceros es fundamentalmente el sector automotriz, aunque hay potencial para otras aplicaciones.

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Fotografía: worldsteel / Robert Kolykhalov

La innovación como signo distintivo de la industria del acero

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Al día siguiente de cerrar las sesiones técnicas se organizaron visitas a las plantas de Elwood Group (aceros especiales forjados); Steel Dynamics - The Techs Division (tres líneas de galvanizado); U.S. Steel Mon Valley (producción de planos) y Carrie Furnaces (altos hornos que pertenecían a U.S. Steel Homestead, que operaron de 1906 a 1979). Los textos de los trabajos están cargados digitalmente en un pendrive e impresos en tres volúmenes; ambas opciones pueden adquirirse en la librería virtual de la AIST, en www.aist.org. Lamentablemente cada vez son más los autores que se limitan a hacer la presentación sin preparar el texto correspondiente, por lo que no quedan registrados en los anales. Cabe mencionar que hubo varias sesiones muy concurridas sobre aceros avanzados de alta resistencia, con participación de investigadores de alto nivel como John Speer, David Matlock, Joe McDermid y Peter Hogdson, en las que estuvieron en debate los estudios sobre los aceros de la tercera generación, con menor

consumo de ferroaleaciones (como los de la segunda) y mejor ductilidad (que los de la primera). A continuación se resumen algunos trabajos de diversas áreas.

INDICADORES CLAVE DE PERFORMANCE DE LOS HORNOS ELÉCTRICOS Se cuestionan algunos de estos indicadores, señalando que pueden impulsar aspectos negativos (CUADRO 1). Por ejemplo, el énfasis puesto en el consumo de energía eléctrica puede llevar a un uso excesivo de energía química y a una caída del rendimiento metálico, incrementando el costo del acero. Los autores proponen utilizar como indicador el consumo total de energía. El mensaje del trabajo es que a medida que evoluciona la relación entre los distintos precios (energía eléctrica, gas natural, carbón, hierro), los indicadores deberían cambiar.

CUADRO 1. Indicadores claves de performance, objetivos y efectos colaterales Indicador clave de performance

Objetivo

Ejemplo de mal comportamiento

Productividad (t por h/ hombre)

Operación eficiente, reducción de costos

Tercerización de actividades llevando a menos horas hombre por t, pero no necesariamente ahorros

Consumo específico de energía eléctrica (kWh/t)

Reducción del consumo de energía; eficiencia energética

Uso de más energía química, con menor rendimiento metálico y en algún caso, problemas ambientales

Rendimiento metálico (%)

Miminizar uso de metálicos; reducir costos

Muy difícil de seguir con precisión; en muchos casos se usan factores para cada etapa del proceso y raramente se encuentran cambios

Consumo específico de electrodos (kg/t)

Indicador de operación eficiente del horno

Con bajos kWh se puede ver menor consumo de electrodos

Tasa de lesiones con tiempo perdido

Promover seguridad en la planta

La penalización de las lesiones lleva a un seguimiento e informe de incidentes no preciso

Productividad horaria (t/h)

Seguir la productividad; eficiencia

Importante, pero hay que entenderlo en el contexto del tiempo operativo disponible. Altas t/h no siempre es igual a operación eficiente

Coladas por día

Medición de productividad y eficiencia

Los operadores tratan de sacar una colada extra al final del turno; no se estoquean y penalizan al turno siguiente

Demoras operativas

Seguir los problemas de ineficiencia y de mantenimiento

Información no precisa de las demoras debida al “juego de la culpa”

Vida de cuchara

Indicador de buena metalurgia de cuchara; costo de refractarios

Cuchara llevada al límite; perforaciones y riesgos de seguridad

Tiempo desde vaciado del horno hasta apertura de la cuchara

Indicador de coordinación de operaciones dentro de la acería

Esta variable generalmente no se sigue

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FIGURA 1. Reacciones que pueden contribuir a cambios transitorios en la composición de las inclusiones

Este estudio del Dr. Pistorius, de la Universidad de Carnegie Mellon, se basa en una simulación de la desoxidación y las reacciones metalescoria, realizada en un horno de inducción, acompañada de la utilización del programa y base de datos termodinámico FactSage para la interpretación de los resultados. Se ensayaron escorias de alta y baja sílice. Las inclusiones se analizaron en forma automática en un microscopio electrónico de barrido. Se tuvieron en cuenta las diferentes reacciones que pueden dar lugar a cambios transitorios en la composición de las inclusiones (FIGURA 1). Los cálculos hechos con FactSage mostraron que las reacciones acero-escoria pueden modificar las inclusiones y causar la formación de fases sólidas no deseadas en el acero. Los experimentos mostraron que las diferencias en la composición de la escoria inducen cambios en fases transitorias de las inclusiones así como en la velocidad a que esta modificación ocurre. La evaluación con el programa FactSage confirmó que la composición (y concentración) de inclusiones puede cambiar significativamente durante la solidificación. Las conclusiones obtenidas son importantes para interpretar situaciones de taponamiento de buzas durante el colado de este tipo de aceros, y modificar el proceso para evitarlas.

DISEÑO DE PIEZAS ANTITURBULENCIA PARA REPARTIDOR EN ARCELORMITTAL Las piezas antiturbulencia, surgidas en la década de 1990, que ganaron preferencia sobre los diseños con diques y tabiques en los repartidores de colada continua, siguen siendo motivo de desarrollo. Un investigador de ArcelorMittal Global R&D presentó un trabajo mediante el que se procuró mejorar el diseño de estas piezas, pensando en los requerimientos de los nuevos aceros de alta resistencia. Las herramientas utilizadas fueron la modelización matemática, usando el programa Thercast y ensayos en varias de las plantas del grupo. En la FIGURA 2 se presentan los diseños estudiados. Los mejores resultados, en términos de disminución del contenido de oxígeno total en el acero, se obtuvieron con el diseño RD2, con fondo plano y un diseño para un aumento de la fricción en la parte inferior del labio. La idea clave era forzar al chorro de acero proveniente de la cuchara al dirigirse sobre sí mismo dentro de la pieza, con vistas a la

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Escoria

Refractarios

MODIFICACIÓN DE INCLUSIONES EN ACEROS DESOXIDADOS CON SILICIO Y MANGANESO

1 3 2 Inclusiones 5

Acero

1 2 3 4 5

Reacciones acero - escoria Reacciones acero - inclusiones Flotación de inclusiones e incorporación a la escoria Reacciones escoria - refractarios Reacciones acero - refractarios

máxima disipación de energía. Con esto se buscaba obtener menos turbulencia y prolongar el tiempo de residencia de las inclusiones en el repartidor, facilitando así su remoción. Los diseños se adaptaron a las particularidades de cada planta (forma del repartidor, altura de acero, área disponible en el piso, uso de otros modificadores de flujo [diques, tabiques]).

MODERNO LAMINADOR DE PERFILES PESADOS DE GERDAU CORSA La nueva planta de Ciudad Sahagún, México, posee una acería eléctrica basada en un horno de 120 t con precalentamiento de chatarra en transportador, un horno cuchara y una máquina de colada continua de 10 m de radio y cinco líneas de palanquillas, tochos y esbozos para vigas de hasta 470 x 350 x 90 mm (beam blanks). La capacidad de la acería es de un millón de t/ año, en tanto que el laminador puede producir 700.000 t/año de perfiles H de hasta 508 mm, perfiles U de hasta 254 mm, ángulos iguales y desiguales hasta 203 mm y planchuelas de hasta 305 mm de ancho. El horno de vigas caminantes puede procesar 180 t/h, con carga caliente.

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FIGURA 2. Diseños de piezas antiturbulencia estudiadas Código del diseño

Geometría

Rasgos principales

B01

Base geométrica para las piezas propuestas fondo cónico, región de flujo interno toroidal

B02

Similar a B01 pero con la boca expandida

RD1

Similar a B02, pero con fondo plano y superficie para fricción extra en labio y embudo

RD2

Similar a RD1 pero con espesor de pared y curvatura del borde optimizados

RD3

Diseño híbrido con rasgos de BO2 y RD2

La laminación se inicia en una caja desbastadora reversible, seguida de cuatro cajas con dos desbastadores universales, un canteador y un terminador universal. Para el diseño de la calibración de las pasadas en el desbastador se corrieron simulaciones durante un año y medio con el programa de simulación de procesos térmicos Forge, de Transvalor (FIGURA 3).

FIGURA 3. Simulación de la laminación de perfiles H en la caja desbastadora reversible

Para la preterminación y terminación se utiliza el concepto Profile Sizing Process (PSP). Consiste de tres cajas preterminadoras (dos universales y una canteadora) y una caja terminadora en la que la pieza que está siendo laminada no sufre tensión entre cajas. Entre las ventajas que se mencionan están las siguientes: • Evitar el doblado y desdoblado de las alas de las vigas durante la secuencia de laminación; • Prevenir el desgaste severo de los rodillos en el área de la unión entre el alma y el ala, ya que no hay doblado del ala; • Asegurar el afino del grano en esa misma área, gracias a una distribución homogénea de la temperatura; • Asegurar la reducción adecuada en el radio entre el alma y el ala; • Limitar los cambios de rodillos gracias a un desgaste balanceado de los mismos; • La vida de los canales de las cajas desbastadora y canteadora es más larga, al no estar determinada por la caja terminadora;

• Cantidad limitada de rodillos de repuesto en el taller, porque no es necesario un mecanizado profundo.

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PARTICIPACIÓN DE AMÉRICA LATINA EN AISTech La región contribuyó a las sesiones técnicas con 39 trabajos (hubo 46 en 2015): 18 presentaciones brasileñas, 13 mexicanas y 8 argentinas. Fueron realizadas mayoritariamente por académicos. Pero también hubo presentaciones de proveedores, consultores y personal de la industria. Las presentaciones de tecnólogos de la siderurgia fueron realizadas por: • Acindar (Grupo ArcelorMittal), sobre modelado de escoria de horno eléctrico para optimizar el uso de fundentes; • AHMSA, sobre el nuevo horno eléctrico de arco; • ArcelorMittal Lázaro Cárdenas, sobre manejo de los finos de hierro esponja para un máximo rendimiento metálico en el horno eléctrico; • Gerdau Ouro Branco, sobre comparación de carbones para la inyección pulverizada (PCI), y sobre el nuevo laminador Steckel: • TenarisTamsa, sobre las modificaciones a la máquina de colada continua;

Luego del terminador se hace la medición en línea de las dimensiones de los perfiles. La línea sigue con una mesa de enfriamiento de 114 m de largo, una enderezadora en línea de 9 rodillos, corte a medida con dos sierras de disco estacionarias y las instalaciones para pesado, atado y almacenamiento hasta la entrega. La acería se puso en marcha en febrero de 2015 y el laminador en junio del mismo año.

• Vallourec Tubos do Brasil, sobre comparación de métodos para precalentado del mandril para la laminación de tubos. El Dr. Ronaldo Sampaio, consultor brasileño, fue honrado como Miembro Distinguido de la AIST 2016, siendo el primer latinoamericano en recibir este homenaje. El ejecutivo brasileño Mario Longhi, Presidente y CEO de U.S. Steel, pronunció la Conferencia en Homenaje al Padre William Hogan. El Ing. Lourenço Gonçalves, también de nacionalidad brasileña, presidente y CEO de Cliff Natural Resources, participó del Town Hall Panel. También de origen latinoamericano (nacido en Mendoza, Argentina y educado inicialmente en Lima, Perú) es el príncipe Piotr Galitzine, presidente y CEO de TMK IPSCO. Varias empresas proveedoras originadas en la región participaron con stands en la exposición: AMI-GE, ANT Automation, Austral Tek, Janus Automation, Lumar Metals, Melter, Tecnosulfur, Tenova HyL. En su mayoría, presentaron trabajos en las sesiones técnicas.

se ve opacada por esta ofensiva importadora que capta una gran parte del crecimiento de la demanda.

CONCLUSIONES

Las sesiones mostraron una industria del acero en búsqueda permanente de la mejora de sus procesos y sus productos. Presentaciones de los tecnólogos de la siderurgia, sus proveedores, académicos y consultores reflejaron esta búsqueda. Hubo una interesante participación latinoamericana.

Una vez más la conferencia y exposición AISTech atrajo la participación masiva de especialistas en la producción de acero. Repercutió la situación especial que atraviesa la siderurgia de los EE. UU., ante un aluvión de importaciones sin precedentes, particularmente de origen chino. La relativamente buena situación del mercado local

La honda preocupación generada por la invasión de acero chino, que absorbe el crecimiento de la demanda estadounidense, estuvo presente a lo largo de todo el evento, particularmente en las intervenciones de presidentes y los CEO de empresas siderúrgicas en las actividades plenarias. ••

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