Universidad Nacional de Cuyo Facultad de Ingeniería...

Universidad Nacional de Cuyo

Facultad de Ingeniería - Práctica Profesional

Roy Alan De Napoli Flensborg Ingeniería Industrial – 2005 1

Descripción del Proceso realizado en la Planta General Savio

Resumen del Proceso General

En la planta General Savio el proceso comienza con la coquización del carbón. El coque obtenido se utiliza luego en el alto horno para reducir el mineral de hierro y obtener arrabio líquido, que es una solución de hierro con alto contenido en carbono e impurezas.

El arrabio se envía en vagones termo a la Acería para bajarle la concentración de carbono y eliminarle las impurezas de azufre y fósforo. En un proceso de afino posterior se le adicionan los minerales y ferro-aleaciones que sean necesarios para obtener el tipo de acero que se necesita. El acero líquido que se obtiene en la aceración se solidifica en la máquina de colada continua. A la salida de la máquina se obtienen productos planos, llamados desbastes, de variadas dimensiones y pesos que se exportan directamente o se envían al proceso de Laminación en Caliente (LAC).

En el proceso de laminación en caliente se reduce el espesor del desbaste a través de una deformación a altas temperaturas. Al final del proceso se obtienen bobinas LAC, que se pueden comercializar o utilizar en el proceso posterior de Laminación en Frío (LAF).

El proceso de laminación en frío se nutre de las bobinas LAC, las cuales luego de sufrir una serie de transformaciones y tratamientos, salen del tren laminador en forma de bobinas con menores espesores y mejores propiedades mecánicas, y de acabado superficial.

Las bobinas LAC se pueden comercializar, mandar al proceso de estañado electrolítico para obtener hojalata o enviar a alguna de las otras plantas de SIDERAR para obtener chapa en hoja, flejes y cortes irregulares, o para la producción de siluetas y trapecios por conformado.




I – REDUCCION: PROCESO DE REDUCCIÓN DEL ALTO HORNO

Al proceso de Reducción lo podemos definir como aquel mediante el cual se obtiene Hierro

Metálico (en forma de arrabio) por reducción de minerales de hierro, siempre que la temperatura involucrada en el proceso USUPEREU la temperatura de fusión de cualquiera de los componentes.

El sector de Reducción integra todos los procesos destinados a la producción del arrabio. Abarca Coquería, Sinterización y Alto Horno pero también podemos mencionar aquí los sectores de Puerto y Playas de Materia Primas, ya que se encuentran íntimamente relacionados con los procesos de Reducción.

1 - MATERIAS PRIMAS

2 - PLAYA

1.2 - TIPOS 1. 2.1 - PORTADORES DE HIERRO *Mineral de Hierro *Pellet

1. 2.2 - FUNDENTES *Dunita *Serpentinita *Manganeso *Caliza *Simitri clas. *Granaya *Otros

1. 2.3 - CARBONES 1. 2.4 - MATERIAS PRIMAS PARA SINTER *Sinter Feed Samitri *Arena *Caliza f ina nacional o de Bahamas *Finos de materia Prima *Calcinados LD *Escorias *Ferrosilicio *Sinter reciclado

1.1 - LLEGADAS 1.1.1 - MARÍTIMA (a través del puerto) 1.1.2 - TERRESTRE (a través de camiones o trenes)

3 - COQUERÍA4 - SINTER

5 - ALTO HORNO

6 - ACERÍA

ARRABIO LÍQUIDO

Las materias primas tiene dos vías de ingreso a la planta, vía marítima y terrestre.

La vía terrestre incluye el ingreso de los materiales por camión y por ferrocarril. El puerto cuenta con dos muelles:

• uno Mineralero o de Materias Primas • otro Comercial con un calado promedio de 28 pies al cero local.




El muelle Mineralero tiene 680 m de longitud y en él se reciben las materias primas fundamentales. El Mineral de Hierro es actualmente importado en un 100% de Brasil, y el origen de los carbones se muestra en el siguiente esquema.

YPF

NACIONAL

ESSO

AUSTRALIA

E.E.U.U.

IMPORTADO

INDONESIA

CARBÓNIMPORTADO

COQUE DEPETRÓLEO

El muelle Comercial tiene una extensión de 360 m y cumple con la doble función de ingresar y

exportar productos elaborados en Planta. La unión entre el puerto y la Planta propiamente dicha, se hace a través de un sistema de

cintas transportadoras y grúas que tienen la función de trasladar las materias primas y almacenarlas en playas hasta el momento apropiado para su utilización. Desde allí se transportan hasta:

• Coquería • Alto Horno • Sinterización

COQUERÍA La función más importante del Sector Coquería es obtener una mezcla económica y

técnicamente óptima de carbón para producir el UCOQUEU. La coquización consiste en la destilación del carbón en ausencia de oxígeno, para obtener

coque metalúrgico. El proceso de Coquización comienza con el transporte del carbón desde la playa de minerales

hasta los molinos, para obtener la granulometría adecuada. Los distintos tipos de carbón se almacenan en silos donde se mezclan para lograr el mix requerido. La conversión se realiza en Hornos El calentamiento en dichos Hornos es indirecto realizándose a través de quemadores ubicados entre las paredes de refractarios que forman el cubículo del Horno, llegando a temperaturas de 1300°C en promedio. Cuando se eleva la temperatura, a 350°C aproximadamente, el carbón pierde su estado sólido para resblandecerse, formando una masa viscosa que permite la unión más intima de sus moléculas y la posterior solidificación, lo que hace que el carbón pierda gran contenido de volátiles, para aumentar la concentración del carbono fijo, dando lo que se denomina Ucoque U.

Posteriormente se realiza la descarga del coque, por medio de un pistón de descarga que

atraviesa longitudinalmente todo el volumen del Horno, derivándolo (a una temperatura de 1000°C en promedio) a un vagón de apagado, sobre el cual se descarga agua (33.300 lts/min.) para enfriarlo. El tiempo de apago es de 60 segundos por vagón. La operación de secado se completa con el calor residual. Luego, el coque se destina a una planta de Cribado, donde se realiza una clasificación por tamaño, para su posterior uso en el Alto Horno.

Origen de los carbones




75% COQUE 1000°C SEMICOQUE 750°C RESOLIDIFICACIÓN 500°C83% DESVOLATILIZACIÓN 420°C ABLANDAMIENTO 350°C PÉRDIDA DE HUMEDAD 100°C100% CARBÓN MINERAL 25°C UFunciones Del Coque En El Alto Horno

• UCombustible: U proveer el calor necesario para la fusión de los óxidos de Hierro y fundentes

• Reductor: generar el CO necesario para: ♦ reducir indirectamente el mineral (zona debajo de los 1000ºC) ♦ reducir directamente (zona de toberas)

• Carburante: proveer el C que está presente en el Arrabio • Sostén De Carga: soportar el peso de la carga dentro del Horno (el hombre muerto) • Formador De Intersticios: formar los intersticios por los cuales pasa el gas reductor

hacia la parte superior del Horno, o sea, hace posible la permeabilidad en la zona pastosa.

SINTER

El SINTER, que se utiliza como portador de hierro en la carga del Alto Horno, es en parte un material reciclado.

El SINTER es un aglomerado en caliente de finos (partículas que no cumplen con la granulometría adecuada para el proceso en el cual se requieren).

Los finos se cargan a un mezclador junto con agua y luego esa mezcla es volcada a la cadena de sinterización. La Sinterización es la operación por la cual los finos de mineral de hierro, el fino de coque, el fundente y material de reciclo industrial, mediante un proceso de fusión por el calor aportado por el coque fino, se transforman en un producto poroso, resistente y de alta ley (concentración de hierro).

Al salir de la cadena de sinterización, dicho producto pasa por un quebrantador y por una zaranda que lo clasifica en dos granulometrías. Los finos que pasan la zaranda son reciclados, el resto del material es enviado al Alto Horno.




ALTO HORNO El ALTO HORNO es un horno vertical, alto, ensanchado en el vientre, cuyo objetivo principal es

producir arrabio líquido de composición constante.

REACTOR ENCONTRA

CORRIENTESENTIDO

ASCENDENTE DELGAS REDUCTOR CO

SENTIDODESCENDENTE DE

LA CARGA SÓLIDA

El arrabio se produce en el Alto Horno y está compuesto por: • Hierro con un contenido de Carbono de aproximadamente 4% a 4,6% y otros componentes de

impurezas tales como: ♦ Azufre (proviene fundamentalmente de la ceniza del coque, de la ganga del

mineral de hierro y de los fundentes)

♦ Fósforo (proviene del mineral de hierro)

♦ Silicio (proviene de la ganga y de la ceniza de coque)

♦ Manganeso (proviene del mineral de manganeso que se le carga al Horno)

PARTES DEL ALTO HORNO Las partes que forman al Alto Horno las podemos ver ubicadas en el gráfico

CircuitoCircuitode circulaciónde circulación

de gasesde gasesSistema de cargaSistema de carga

de materias primasde materias primas

Gas de alto hornoGas de alto hornoy polvosy polvos

Zona de permanenciaZona de permanenciade las materias primasde las materias primas

VientreVientre

Sistema deSistema deinyeccióninyección

de airede aire

ToberasToberas

CubaCuba

Anillo deAnillo devientoviento

Colada deColada dearrabio yarrabio yescoriaescoria




Los elementos que entran al Alto Horno son: • Mineral de Hierro • Coque • Fundentes • Sinter • Pellet • Aire enriquecido con oxígeno: se precalienta en las estufas y entra por las toberas a 900°C. • Gas Natural: se sopla al Alto Horno para reducir el consumo de coque. Solo lo sustituye como

combustible y parcialmente como reductor. •

Mineral de hierroMineral de hierroPelletPelletSinterSinter

PortadoresPortadoresdede

HierroHierro

CoqueCoqueMetalúrgicoMetalúrgico

CalizaCalizaDolomitaDolomitaGravillaGravillaOtrosOtros

FundentesFundentesMineral deMineral deManganesoManganeso

AireAire precalentado precalentado con conexceso de oxígenoexceso de oxígeno

Gas naturalGas natural

Los elementos que salen del Alto Horno son: • Gas de Alto Horno • Polvo de trampa • Escoria líquida • Arrabio líquido

El proceso comienza con la carga del Alto Horno. Esta se realiza con dos carros skip que llevan las materias primas hasta la parte superior (boca del Alto Horno). Por medio de toberas se inyecta al horno aire a 1150°C que, en su interior y en contacto con el coque, forma el monóxido de carbono, el cual en su ascenso a través de la carga, le quita el oxígeno al mineral (fenómeno de reducción) formando gas dióxido de carbono que sale por el tope. No todo el gas monóxido se trasforma en gas dióxido de carbono, sólo un 50%.

Gases de Alto HornoGases de Alto Horno

Polvo de trampaPolvo de trampa

Escoria líquidaEscoria líquida

Arrabio líquidoArrabio líquido




El oxígeno y el coque producen el calor necesario para que el mineral de hierro se funda, favorecido por la alta convección provocada por el movimiento de los gases. El funcionamiento del Alto Horno es continuo, pero la carga y la colada se realizan en forma intermitente. El trasladado del arrabio hacia la Acería se realiza en vagones termo, que están especialmente diseñados (con refractarios) para mantener y resistir las altas temperaturas. ARRABIO ACERO TEMPERATURA FINAL 1350°C 1650°C % CARBONO 4.6/4 0.05 % SILICIO 0.45 0.02 % MANGANESO 0.5 0.3 % FÓSFORO 0.07 0.015 % AZUFRE 0.025 0.01

Esquema ilustrativo del proceso de reducción:

PuertoPuerto

Materias PrimasMaterias Primas

CoqueríaCoquería SinterSinter

Alto Horno Nº 2Alto Horno Nº 2

CarbonesCarbones

MineralesMinerales

Finos de MineralFinos de Mineral

FundentesFundentes

a solidificación a solidificación

a Acería a Acería

Arrabio líquido Arrabio líquido

SolidificaciónSolidificación Arrabio en lingotes Arrabio en lingotes Arrabio granulado Arrabio granulado

A AceríaA Acería

Gas ricoGas rico(despacho)(despacho)

SubproductosSubproductos Alquitrán AlquitránSulfSulf de de AmonioAmonioBenzolBenzolNaftalinaNaftalina

INTRODUCCION AL PROCESO SIDERURGICO




II – ACERACION : CONVERTIDOR LD - CB

En la ACERÍA se convierte el UARRABIO en ACEROU, mediante una serie de procesos que cumplen la función de calentar y ajustar la composición de los elementos que contiene.

De todas las aleaciones industriales, las de hierro-carbono las más importantes, no solo por su bajo costo y abundancia con que existe el mineral de hierro en la tierra, sino en virtud de las extraordinarias propiedades que se logra alcanzar con tales aleaciones.

En función del porcentaje de carbono que contenga el hierro, forman aleaciones o compuestos:

• Si el hierro contiene 6,6% de Carbono, forma un compuesto químico llamado CEMENTITA, que es muy duro ( raya el vidrio con facilidad).

• Si el contenido de Carbono es inferior al 1,4% el hierro y el carbono forman una aleación llama ACERO.

• Si el contenido de Carbono oscila entre 1,4% y 6,6 %, tenemos las llamadas FUNDICIONES. El arrabio contiene de 4% a 4,6% de Carbono.

La aceración en el proceso LD, se basa en la reacción exotérmica que produce la inyección de

oxígeno sobre elementos del arrabio líquido a alta temperatura, tales como Silicio, Carbono, etc. Al reducirse el tenor de estos elementos convertimos al arrabio en acero.

PROCESO EN EL CONVERTIDOR LD-CB.

Cuando el vagón temo llega a la estación de vuelco, descarga el arrabio líquido en un recipiente llamado cuchara. Luego, la cuchara pasa a la estación de desulfurado en donde se el extraer el azufre que es un elemento que perjudica las propiedades del acero.

De la estación de desulfurado la cuchara se vuelca dentro del convertidor, previo ingreso de

chatarra que se ingresa con anterioridad al arrabio para proteger los refractarios del convertidor y para evitar que se generen reacciones violentas que pueden despedir arrabio y escoria.

El Centro Siderúrgico General Savio cuenta con tres Convertidores, uno en operación, el

segundo en Stand-by listo para operar y un tercero desactivado. La capacidad de los convertidores es de 200 toneladas cada uno y están revestidos con paredes refractarias de un metro de espesor

Se cargan con chatarra y arrabio y luego se agregan fundentes (cales) para lograr una escoria metalúrgicamente activa y captar azufre y demás impurezas del baño.

El proceso en Convertidor es de soplo combinado ( LD-CB ), y se inicia cuando se introduce

una lanza de inyección de oxígeno por la boca del convertidor para oxidar principalmente al carbón y al silicio de la carga. La lanza es un tubo de 21 metros de largo y 30 cm de diámetro con la cabeza de cobre de alta pureza. La inyección de gases por el fondo tiende a obtener un mejor equilibrio entre el metal y la escoria que en los procesos soplados únicamente por arriba (se favorece el contacto entre metal y escoria).




?

Cuchara cargandoCuchara cargandoarrabio líquidoarrabio líquido

El convertidor utiliza el oxígeno para oxidar los constituyentes del arrabio no deseados en el

acero, como son el Carbono, el Silicio, el fósforo,.manganeso; mientras que para eliminar el azufre, se generan escorias metalurgicamente activas mediante la adición de fundentes (presencia de óxidos de calcio y magnesio).

Esas oxidaciones son reacciones químicas exotérmicas, por lo tanto elevan la Temperatura del

baño líquido. Esta es la característica que hace que el proceso sea AUTOSOSTENIDO. Para regular ese calor que se libera en el baño, se carga alrededor de un 20% de chatarra sólida, que se funde en el baño líquido.El nivel de carbono baja desde el 4/4,6% hasta valores inferiores al 1%, y el silicio desde 0,45% a valores que rondan el 0%.

El proceso tap-to-tap dura entre 40 y 45 minutos pero el de soplado alrededor de 18 minutos. Una vez que se termina el soplado, se vuelca en un pote la primera capa sobrenadante que es

de escoria. La escoria no tiene valor comercial, los potes de escoria se vuelcan en piletas para luego ser granuladas y utilizadas como material de relleno y otras aplicaciones secundarias. Después que el convertidor volcó la escoria, vuelca hacia el otro lado (por un orificio pequeño) el acero a una cuchara, la cual se enviará hacia la estación de afino, en donde se ajustarán las composiciones del acero para que reúna las propiedades deseadas.




Esquema completa del proceso de Aceración:

ALTO HORNO

1 - ESTACIÓN

2 - ESTACIÓN

DE VUELCO

CONVERTIDOR LD - CB

CUCHARA

3 - PREPARA-CIÓN DE

CHATARRA

4 - PLANTA DECALCINACIÓN

ACEROS AL C ACEROS MICROALEADOS ACEROS ALEADOS

CHATARRA CAL CÁLCICA CAL DOLOMÍTICA

OXÍGENO

ACERO LÍQUIDO

* DESOXIDACIÓN* ADICIÓN DE ESCORIA SINTÉTICA* ADICIÓN DE FERROALECIONES* ADICIÓN DE CASCARA DE ARROZ

HORNO CUCHARA

* FLOTACIÓN DE INCLUSIONES* DESULFURACIÓN* AJUSTE DE COMPOSICIÓN* CALENTAMIENTO

(a)

(b)

(c)

1 - PROCESOS PREVIOS AL AFINO

2 - AFINO EN CONVERTI- DOR AL OXÍGENO

3 - PROCESO DE CUCHARA

4 - METALURGIA SECUNDARIA PROCESO EN HORNO CUCHARA

TORRETAGIRATORIA

REPARTIDOR MOLDE MÁQUINA DECC ESCARPADO

5 - COLADA CONTINUA (CC)

PLANCHÓN (ACERO SÓLIDO)

NOTA: (c) es un proceso que SIDERAR no realiza actualmente

DE DESULFU-RACIÓN




HORNO CUCHARA

La necesidad de contar con aceros de mejores propiedades físicas, mayor homogeneidad, composición química más controlada, bajos tenores de gases, de regular la temperatura, etc. han llevado a los aceristas a someter al acero líquido a un número creciente de operaciones (afino)

El Horno Cuchara ( Laddle Furnace en inglés ) está compuesto por la cuchara

Tapa cucharaTapa cuchara

Electrodos de grafitoElectrodos de grafito

Escoria básicaEscoria básica

Acero líquidoAcero líquido

CucharaCuchara

ArgónArgón

Tapones porososTapones porosos

A través de electrodos se efectúa el calentamiento del acero ( 320 KWH/min durante 10 minutos ). El arco eléctrico logrado entre los electrodos y el baño calienta al acero. Es posible así obtener la temperatura necesaria para realizar las adiciones finales y el agitado con argón para promover la flotación de inclusiones ( pequeñas partículas constituidas por óxidos complejos que afectan las propiedades finales del acero ).

La cuchara se transporta luego a la zona de colada contínua, donde se procesa el acero para darle forma de desbaste. UCOLADA CONTINUA

La colada continua del acero es la transformación en una sola etapa del acero líquido en productos semiterminados ( planchones, tochos, palanquillas, redondos,... ).

La máquina de Siderar para planchones consta de dos líneas donde ingresa el acero que es colado en moldes de cobre de 90 cm de largo, refrigerados por agua, obteniéndose desbastes planos ( de 745 a 1630 mm de ancho, 5500 a 5900 mm de largo, y hasta 9000 mm para exportación y 180 mm o 200mm de espesor).

La cuchara que viene del Horno cuchara (horno LF) se posiciona en la parte superior de la máquina de colada continua, llamada torreta giratoria, y evacúa el acero por el fondo de la misma a través de un orificio denominado buza. El chorro de acero está totalmente protegido para evitar su reoxidación por contacto con el aire. Este acero es descargado en el repartidor o tundish. Al mismo se le adiciona calcinado para minimizar las pérdidas térmicas.

Del repartidor, a través de dos orificios, pasa a los moldes donde se forma la primer piel sólida del acero. A los moldes se le adiciona polvo colador para:

• lubricar • evitar reoxidación del acero • minimizar pérdidas térmicas • captar inclusiones




CucharaCuchara

TundishTundish

MoldeMolde

GrillaGrilla

RodillosRodillos

Carro de CorteCarro de Corte

Slab Slab,,Planchón Planchón ooDesbasteDesbaste

Para comenzar a colar el extremo inferior del molde es cerrado por la cabeza de la barra falsa. Luego se adiciona chatarra de enfriamiento para acelerar la solidificación y permitir el comienzo de la extracción. Es en el molde donde comienza la solidificación del acero y el espesor de la capa solidificada se incrementa a medida que transcurre su tránsito por el molde.

LIQUIDO SOLIDO

Este es uno de los momentos críticos de la operación, ya que al atrav

debe poseer un espesor suficiente, de modo de soportar la presión ferrostla zona central aún líquida. En el molde se produce un enfriamiento de aprdel total.

Desde allí pasa a una zona de segmentos y rodillos donde se completa de una pulverización con agua. El desbaste desciende en forma contínua solidifica completamente se realiza el corte con sopletes oxi-corte, para obtlas medidas especificadas.

En todo el proceso de colado el acero está protegido en su contactoreoxidación.

Para concluir con esta parte del proceso, en caso de presentar imperfecescarpado a los desbastes. Esta etapa consiste en remover las imperfeccimediante oxicorte.

Corte transversal en el proceso de colada continua

esar el molde, ésta piel ática que se origina por oximadamente el 15 %

el enfriamiento a través hasta que una vez que ener los planchones en

con el aire para evitar

ciones, se le realiza un ones en los planchones




LAMINADO EN CALIENTE La etapa de conformado plástico tiene por objeto modificar la geometría del desbaste

proveniente de Colada Continua. El conformado se realiza mediante procesos de laminación en caliente o en frío, que consisten básicamente en deformar el material mediante el pasaje del mismo a través de dos cilindros contrarotativos. Estos procesos no afectan la composición química del material, pero sí actúan sobre sus propiedades metalúrgicas.

A continuación podemos ver un esquema general del proceso con sus respectivos productos terminados y destinos

COLADA CONTÍNUA

LAMINACIÓN EN CALIENTE DE CHAPAS

PRODUCCIÓN DE CHAPA EN LÍNEA (MINI MILL)

LAMINACIÓN EN CALIENTE DE PERFILES

PROCESO DE DECAPADO

LAMINADO EN FRÍO

DESBASTES PLANOS DESBASTES NO PLANOS

(a) (c)

(b)

BOBINAS LAMINADAS EN CALIENTE CON DESTINO A: *PROCESOS EN FRÍO PLANTA SAN NICOLÁS / ENSENADA *PROCESOS EN LÍNEAS DE CORTE (SERVIACEROS / CENTRO DE SERVICIOS) *PROCESOS EN LÍNEA 3 *CLIENTES EXTERNOS

1- PRO CE

SOS EN CA LIEN TE

2- PRO CE

SOS EN

FRÍO

BOB. LAMINADAS EN CALIENTE DECAPADAS CON DESTINO A: *SEGUIR PROCESOS EN FRÍO *PROCESOS EN LÍNEAS DE CORTE *PROCESOS EN LÍNEA 3 *GALVANIZADOS EN PLANTA ARSA *CLIENTES EXTERNOS

LÍNEA DE INSPECCIÓN

LIMPIEZA ELECTROLÍTICA

HORNOS DE RECOCIDO

LAMINADOR DE TEMPLE (1-2PUENTES)

BOBINA DUREZA: TOTAL PARA

*GALVANIZADO PLANTA ARSA *PROCESO EN LÍNEA DE CORTE *CLIENTES EXTERNOS

BOBINAS DE PROCESO COMPLETO CON DESTINO A: *ELECTROCINCADO PLANTA SIDERCOLOR *PROCESOS EN LÍNEAS DE CORTE *CLIENTES EXTERNOS

REBOBINADO Y APLANADO POR TENSIÓN

LÍNEA DE CORTE LATERAL

BOBINAS CON MAYORES EXIGENCIAS DE PLANARIDAD O DE BORDES

PROCESO EN LÍNEA DE ESTAÑADO ELECTROLÍTICO (HOJALATA)

NOTA: los procesos (b) y (c) no se realizan actualmente en SIDERAR

LÍNEA DE INSPECCIÓN




DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LAMINACIÓN EN CALIENTE

La laminación de chapas en caliente consiste en la aplicación de una técnica para lograr un tratamiento termomecánico a composición química constante, lo que permite conformar el metal de una manera fácil y en grandes volúmenes. El material pasa entre dos cilindros contra rotativos que tienen una doble función: El perfilado del material, y El movimiento de avance del mismo

Los controles que se realizan son: Calentamiento Reducciones Temperatura final de Laminado (TFL) Velocidad de enfriamiento (Temperatura de bobinado -TB-) Bobinado

CALENTAMIENTO

Para poder efectuar las reducciones requeridas, el acero debe ser trabajado en un estado de plasticidad que facilite su deformación. Esto se consigue procesándolo en un rango de temperaturas en el cual se produzca la recristalización de su estructura metalúrgica, luego del pasaje en cada caja laminadora. En la siguiente figura:

se muestra como evoluciona la estructura granular del acero en el pasaje por una caja laminadora. Se aprecia la estructura equiaxiada al comienzo de la pasada y como se va deformando la estructura en el arco de contacto y el comienzo de la recristalización al abandonar la caja.

Los desbastes provenientes de Colada Continua, a los cuales les ha sido controlada y acondicionada con sopletes oxiacetilénicos su superficie, son ingresados a alguno de los 4 hornos de recalentamiento continuo de 3 zonas, en los cuales se los calienta en forma homogénea hasta la temperatura de laminación (alrededor de 1250 °C) que le confiere al acero un estado de plasticidad óptimo, para ser trabajado a lo largo de todo el proceso.




DESBASTADO

El desbaste, con un espesor inicial de 180/200 mm. , sale de los hornos a una temperatura

aproximada de 1250°C y antes de ingresar al Tren Desbastador pasa por una caja de agua de Alta Presión a 160 kg/cmP

2P, donde recibe una limpieza superficial para desprender la capa de óxido que

se formó durante el calentamiento (laminilla primaria). Luego ingresará en el Laminador propiamente dicho, donde pasando a través de cinco cajas discontinuas (las últimas tres con rodillos verticales para el control de ancho) le reducirán el espesor inicial a un rango que variará entre 30 a 35 mm según características del producto final.

TERMINADO

Luego del desbastado se procede al despunte de los extremos de la barra con un sistema

totalmente automatizado, que permite obtener el menor desperdicio posible en función de la forma de estos extremos, con el fin de obtener altos rendimientos metálicos.

A continuación se elimina el oxido o "cascarilla" secundaria, mediante desescamado hidráulico a alta presión. Ingresa así al tren terminador en el cual a través del pasaje por 6 cajas laminadoras en continuo, se reduce la sección de la chapa laminada en caliente hasta el espesor final programado, que se encuentra en el rango de 1,6 a 12,5 mm. El espesor final es controlado en forma continua a la salida de la última caja, y esta información junto con la obtenida en la medición de otras variables de proceso, alimenta al sistema de Control Automático de Espesores (AGC), que efectúa las correcciones necesarias en cada puente laminador para obtener el espesor programado.

A la salida del tren terminador se controlan en forma continua las siguientes variables: TFL (Temperatura Final de Laminado) ESPESOR PERFIL ANCHO CAMBER CORONA/CUÑA PLANITUD

ENFRIAMIENTO Y BOBINADO

Antes de ser bobinada, la chapa pasa por un sistema de enfriamiento por flujo laminar, donde

en función del espesor final programado, de la temperatura final de laminado (TFL) y la temperatura de bobinado (TB) a obtener, se selecciona la estrategia de enfriamiento. Esto es así, debido a que las propiedades mecánicas y estructurales de los aceros de bajo carbono laminados en caliente dependen fuertemente de estos parámetros operativos (El tamaño de grano en la chapa depende de las TFL y TB y de la magnitud de la reducción de la última caja). A mayor deformación tenemos tamaños de granos más pequeños. A mayor TFL y temperatura de bobinado tenemos granos mayores; el grano pequeño confiere resistencia y el grano grande mayor ductilidad




Diagrama de flujo del proceso de laminación en caliente:

Laminación en CalienteLaminación en CalienteLaminación en Caliente

21 ºC21 ºC

1250 ºC1250 ºC

1050 ºC1050 ºC 850 ºC850 ºC

HornoHorno

Caja de aguaCaja de aguade alta presiónde alta presión

QuebrantadorQuebrantadorde escamasde escamas

R1R1 R2R2 R3R3 R4R4

Paneles térmicosPaneles térmicos

Mesa de rechazoMesa de rechazo

F5F5 F6F6 F7F7 F8F8 F9F9 F10F10

TijeraTijera

TREN TERMINADORTREN TERMINADOR

MedidorMedidorde espesorde espesor

Bancos de enfriamientoBancos de enfriamiento

BobinadoraBobinadora

D E S B A S T A D O R E SD E S B A S T A D O R E S

Chapa LAC (Negra)Chapa LAC (Negra)

PlanchónPlanchón


PRODUCTO FINAL

Los destinos de las bobinas son diversos

Laminación en caliente

Venta de Bobinas

Línea 3 Serviaceros 1 y 2

Centro de Servicios

Laminación en Frío

F. Varela Ramallo F. Varella

Planta Planta Gral. Savio Ensenada

Planchas

Ver Destino de Lami- nados en Frío

La chapa laminada en caliente, para ser laminada en frío debe cumplir los siguientes requisitos:

• Constancia en el ancho y espesor • Uniformidad en el perfil transversal (forma) • Dureza dentro de tolerancias • Adecuado bobinado • Carecer de defectos superficiales




PRODUCTOS LAC

UForma y tipos de Productos:

Forma Tipo de Borde Protección Superficial

Bobinas y Hojas sin Decapar

standard: de laminación a pedido: cortados

sin aceitar

Bobinas y Hojas decapadas

a pedido: cortados standard: de laminación

a pedido: sin aceitar standard: aceitadas

Dimensiones standard de fabricación

Siderar fabrica chapa de acero laminada en caliente cuyas dimensiones se encuentran en el rango de espesor 1.60-12.70 mm, y de ancho 760 y 1500 mm, con las siguientes dimensiones standard:

Espesores: 2.00- 2.25- 2.50- 2.85- 3.00- 3.20- 3.55- 4.00- 4.75- 5.15- 6.35- 8.00- 9.50- 12.50 mm.

Anchos: 940- 1025- 1245 y 1500 mm. Largos: 2000- 2440- 3050 y 6000 mm.

Límites de fabricación del material en hojas

Las longitudes factibles de fabricar están comprendidas entre 1500 y 6000 mm y espesores de 1.60 a 6.35 mm para la calidad comercial debiendo remitirse a la especificación técnica de producto (ETP-3ESP.003) para verificar las calidades que se pueden entregar en hojas. Calidad para usos Generales

Se utiliza para la fabricación de caños, maquinaria agrícola, estacas con leve estampado y/o plegados no existentes. Esta calidad se entrega también como chapa antideslizante en bobinas, especialmente apta para la fabricación de pisos industriales, escaleras, etc. Calidad para uso Embutido

Se utilizan para la fabricación de piezas conformadas por proceso de estampado y embutido tales como autopartes, bridas, bastidores, platos de freno, soportes, etc. La severidad de las deformaciones que requiere el conformado de la pieza define la utilización de calidad embutido moderado o embutido profundo. Calidad para usos estructurales en Automóviles y Camionetas

Son calidades especialmente desarrolladas para determinadas piezas, particularmente de la Industria automotriz, que combinan propiedades estructurales con buenas aptitudes de conformabilidad y soldabilidad. Calidad para Envases de Gas Licuado

Son calidades especialmente diseñadas para la fabricación de garrafas de dos piezas obtenidas por embutido, garrafas de tres piezas y cilindros para gases licuados de petróleo.




Calidad para usos Estructurales Generales

Estas calidades se utilizan para componentes estructurales de baja, media y alta resistencia que requieren ciertas características mecánicas mínimas. Sus aplicaciones típicas son estructuras metálicas, puentes, columnas de alta tensión, caños, etc. Calidad para Recipientes de Presión

Estas calidades están especialmente desarrolladas para la fabricación de recipientes de baja, media y alta presión. En particular, calderas, tanques y sus accesorios. Calidad para caños API

Estos aceros se emplean en la fabricación de caños soldados de calidades según las normas API 5L y API 5 CT, que se destinan a gasoductos, oleoductos y a entubamientos (casing) de pozos de petróleo.

LAMINACION EN FRÍO

Los procesos que se realizan en el área de laminación en frío persiguen principalmente los

objetivos siguientes: • Reducir el espesor de la chapa procesada entre un 40 a un 90 %. • Obtener el espesor de salida uniforme, y la planitud dentro de las tolerancias establecidas. • Obtener en la chapa propiedades mecánicas adecuadas a las aplicaciones de los productos. • Obtener terminados superficiales acordes a los usos finales.

Para satisfacer estos objetivos es necesario efectuar además del laminado en frío, otros procesos anteriores y posteriores que pasaremos a describir más adelante.




Diagrama de flujo del proceso de laminación en frío:

Laminación en FríoLaminación en FríoLaminación en Frío

DebobinadoraDebobinadora

QuebrantadorQuebrantador

TijeraTijera

SoldadoraSoldadoraa topea tope RebaReba--

nadoranadora

BridaBrida

AcumuladorAcumulador D e c a p a d oD e c a p a d o LavadoLavado

EnjuagueEnjuaguepor rociadopor rociado

Enjuague por Enjuague por agua calienteagua caliente

SecadorSecador

Foso del lazo (Seco)Foso del lazo (Seco)

TijeraTijera

Rociado de aceiteRociado de aceiteLaminador en FríoLaminador en Frío MedidorMedidor

dedeEspesorEspesor

Limpieza Limpieza ElectrolíticaElectrolítica

Horno de RecocidoHorno de Recocido

Laminador de Laminador de temple de temple de dos Cajasdos Cajas

Laminador de Laminador de temple de temple de una Cajauna Caja

BobinasBobinas

TijeraTijeralaterallateral


PROCESO DE DECAPADO

La chapa de acero laminada en caliente, como consecuencia de la temperatura de proceso y

en presencia de Oxígeno, forma sobre su superficie óxidos, también denominados “escamas”. Estas escamas, están compuestas por tres óxidos de hierro según vemos a continuación:

La naturaleza de estas escamas motiva que las mismas sean completamente eliminadas de la

chapa antes del proceso de laminación en frío, lo cual se realiza con el proceso de decapado. Si bien el decapado se puede efectuar por procedimientos como el granallado o el ultrasonido,

el método más difundido (al cual nos vamos a referir) es el decapado por inmersión de la chapa en soluciones ácidas.

CHAPA BASE

Fe B2 BO B3 B (ÓxidoFérrico)FeO (Óxido Ferroso)

Fe B3 BO B4 B (Óxido Ferroso Férrico)




El proceso químico se puede resumir en la siguiente reacción: 2 CLH + FeO CL B2B Fe + H B2B O Ácido Óxido de Cloruro Agua Clorhídrico hierro ferroso

ETAPAS DEL PROCESO

USección de entrada

Una cinta transportadora recibe las bobinas laminadas en caliente y las ingresa a los rodillos desenrolladores. A continuación la chapa pasa por un conjunto de rodillos que efectúan un quebrado o agrietado de las escamas para facilitar la acción del ácido decapante. A continuación, una tijera elimina los extremos defectuosos y escuadra la cola de la bobina saliente y la cabeza de la bobina entrante. Una soldadora a tope une los extremos de bobinas a fin de mantener la continuidad de la operación. Las bobinas soldadas ingresan a un sistema de acumulación de chapa (aprox. 420 metros), que tiene por objeto mantener la continuidad del proceso en los tanques, independizándolo de las operaciones de entrada (La velocidad de entrada puede alcanzar los 550 m/min.)

USección media

La cinta continua de chapa pasa por una serie de cinco tanques o piletas forrados con goma y ladrillos antiácido, que contienen soluciones calientes (85/90 °C) de ácido clorhídrico en concentraciones crecientes, que efectúan la disolución de los óxidos (o sea el decapado). La adición del ácido se efectúa en el ultimo tanque, y por cascada pasa a los restantes tanques. El tiempo que demandan las reacciones químicas y la longitud de las piletas, determinan la máxima velocidad de la línea.

La chapa ya decapada pasa por un tanque de lavado por rociadores de agua, y un tanque de enjuague por inmersión en agua caliente (80/90 ºC), cuya misión es eliminar restos de ácido de la chapa, y luego por una estación de secado por aire caliente. Los vapores ácidos generados en los tanques de decapado son aspirados y tratados en equipos auxiliares. La solución agotada que se extrae por rebalse del primer tanque, contiene restos de ácido clorhídrico y cloruros de hierro. Esta puede ser diluida, neutralizada y desechada o bien recuperada en una Planta de Regeneración de ácido. Básicamente la regeneración consiste en calcinar el cloruro ferroso (FeClB2B) a aprox. 700 °C en un horno, obteniéndose óxido férrico y ácido clorhídrico gaseoso que luego es absorbido por agua en una columna de absorción y reciclado a la línea.




PILETAS DE DECAPADO

DEPOSITO DEPOSITO

2Cl2Fe + 2H2O + 1/2O2 4HCL + Fe2O3

PLANTA DE REGENERACIÓN DE HCl

NUETRALIZACIÓN A pH7

SOLUCIÓN AGOTADA

FeCl2 + HCl

DESAGüE

HCl (RECUPERADO)

HCl

Fe2O3

FeO + 2HCl FeCl2 + H2OCHAPA CON ÓXIDO

CHAPA SIN ÓXIDO

FeCl2 + HCl

USección de salida

La chapa ingresa a un foso compensador que tiene la función de mantener la continuidad del

proceso cuando para la salida por fin de bobina y cambio de mandril. A continuación pasa por una refiladora de bordes con cuchillas circulares, a fin de obtener el ancho final especificado. Acompaña a este equipo una picadora de chatarra con cinta transportadora para la eliminación de los refiles. Finalmente se procede al aceitado (si el uso posterior lo requiere), continuando con el bobinado, y separación en bobinas, las cuales son pesadas, zunchadas, embaladas si es necesario, y almacenadas.

PROCESO DE LAMINADO EN FRÍO

La función básica del tren de laminación es reducir entre un 40 y un 90 % el espesor de los materiales que ingresan a él, asegurando un espesor de salida uniforme y al mismo tiempo, garantizar una planitud dentro de las tolerancias especificadas.

El proceso se efectúa a temperaturas inferiores a la de recristalización, por lo tanto la estructura queda deformada. A mayor deformación mayor acritud, y por ende mayor dureza.

Las propiedades finales se obtienen por Recocido y temperado mecánico. El tamaño de grano y la dureza final depende de la cantidad de deformación en frío y del ciclo de recocido.




La Bobina proveniente de decapado es posicionada en el tren y enhebrada, estableciéndose

una tensión entre el primer puente y la bobinadora. Mediante el pasaje por 4 puentes o jaulas, o cajas laminadoras en las que se utilizan esfuerzos

combinados de compresión y tracción, se reduce el material al espesor deseado, siendo asegurada la uniformidad por un control automático de espesores.

Cada puente tiene la disposición de cuatro cilindros en alto, contando con 2 cilindros de trabajo que actúan directamente sobre la chapa, y 2 cilindros de apoyo o respaldo, que transmiten la fuerza de laminación a los primeros. Cada puente participa con un porcentaje a la reducción total.

Durante el proceso de laminación se ponen en juego cantidades importantes de energía y la mayor parte se transforma en calor que debe ser evacuado por un sistema de refrigeración, que además mantenga el rozamiento entre cilindros y chapas en valores adecuados.

A la salida del último puente, los restos de solución de laminado son barridos con aire a presión y a continuación la banda laminada es enrollada en un mandril bobinador con una tensión de bobinado controlada.

Foto: se muestra la bobinadora a la salida del laminador

CONTROL AUTOMÁTICO DE ESPESORES (CAE)

Generalmente, las bobinas laminadas en caliente suelen tener diferencias de espesor y de dureza entre sus extremos con respecto al resto. Normalmente la bobina decapada que entra al laminador de frío, está formada por 2 o 3 de estas bobinas, unidas por soldadura. Estas




variaciones, en tramos cortos, como así también las variaciones temporarias del coeficiente de rozamiento, de velocidad de deformación, etc., son muy difíciles de corregir en forma manual.

La misión del CAE es absorber todos estos factores que tienden a producir chapa con espesores variables, y en base, fundamentalmente, a las señales emitidas por dos medidores de espesor por rayos “X”, actuar en forma automática sobre las fuerzas de laminado y las velocidades de los cilindros, para obtener el espesor de la chapa a la salida del tren, dentro de las tolerancias establecidas. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

El proceso de laminación en frío requiere que los cilindros y la chapa sean rociados por un líquido llamado emulsión o solución de laminado. La emulsión cumple con diversos objetivos, de los cuales los más evidentes son la refrigeración, para eliminar el calor generado durante la deformación y la lubricación, para mantener controlado dentro de determinados valores el coeficiente de roce entre chapa y cilindros. Las emulsiones están formadas por la: “mezcla” o dispersión de partículas de aceite en agua (favorecida por la acción de aditivos), que suma el poder lubricante del aceite con el refrigerante del agua. Esto permite obtener los siguientes beneficios:

• Mejor control y uniformidad en el espesor y la forma • Menor desgaste de los cilindros • Menor consumo de energía • Mayor velocidad de laminado

LIMPIEZA ELECTROLÍTICA

Limpieza ElectrolíticaLimpieza Limpieza ElectrolíticaElectrolítica

DebobinadoraDebobinadora

TijeraTijera

SoldadoraSoldadoraTanque de limpiezaTanque de limpieza

Electrolítica Electrolítica Nº 1Nº 1 CepilladoraCepilladora Nº 1 Nº 1

Tanque de limpiezaTanque de limpiezaElectrolítica Electrolítica Nº 2Nº 2 CepilladoraCepilladora Nº 2 Nº 2 Enjuague enEnjuague en

agua calienteagua caliente

Secado conSecado conaire calienteaire caliente

Brida de TensiónBrida de TensiónTijeraTijera Unidad de controlUnidad de control

de bordede bordeBobinadoraBobinadora




El objetivo de la limpieza electrolítica es eliminar los restos de aceites que quedan sobre la

chapa fina y hojalata en el laminado en frío, puesto que por sus características son de difícil remoción en el proceso de recocido. Además se necesita un alto grado de limpieza a los efectos de favorecer una perfecta adherencia en el posterior proceso de revestimiento (estaño, zinc, etc.).

PROCESO DE RECOCIDO

El proceso de recocido busca restablecer la estructura metalográfica deformada por el laminado en frío y otorgar al material las características mecánicas finales requeridas para su uso.

En el proceso de laminación en frío, la estructura granular y cristalina del material se deforma, con lo cual se verifica un aumento de la dureza y la resistencia a la tracción (aumento de “acritud) en el material que lo inhabilita para las posteriores operaciones de conformado. La restauración de propiedades se realiza aportando energía externa (calor).

PROCESO DE TEMPLADO

Consiste en desarrollar en la chapa recocida una determinada dureza o Utemple U superficial a fin de conferirle las características mecánicas y el terminado superficial requeridas por los productos finales. Complementariamente se mejora la planitud de la chapa, y se la protege de la oxidación mediante el aceitado, cuando el posterior uso lo requiera.

Básicamente, lo que se persigue es prevenir, en los procesos de conformado o embutido posteriores, la aparición, muy notoria, de deformaciones localizadas conocidas como líneas de flujo plástico o Ubandas de Lüders U, que inutilizan el material para ciertos usos. A continuación veremos los diagramas de ensayo de tracción en aceros:

a) Recocidos. b) Recocidos con templado mecánico




Acero Recocido Acero Recocido y Templado

Las características mencionadas se obtienen haciendo pasar la chapa por un laminador de temple de uno o dos puentes donde por la acción combinada de tensión y compresión, se efectúa una pequeña deformación del orden de 0,5 a 2,0 %, que afecta fundamentalmente a la superficie. El proceso puede ser realizado en seco o humedeciendo los cilindros con una niebla de solución si los requerimientos de limpieza superficial lo aconsejan.

Previo al bobinado se procede a efectuar el aceitado protector. Las bobinas son separadas al peso requerido, embaladas y almacenadas hasta su retiro o envío a sus destinos.

El terminado superficial se obtiene con el uso de cilindros a los cuales se le ha conferido por granallado una rugosidad controlada. • Terminado superficial laminador de 1 puente

♦ Brillante: rugosidad de cilindros de 7 a 10 micropulgadas ♦ Semimate: rugosidad de cilindros de 80 a 90 micropulgadas ♦ Mate: rugosidad de cilindros de 130 a 150 micropulgadas

• Terminado superficial laminador de 2 puentes ♦ Brillante: rugosidad de cilindros # 1 de 40 a 60 - # 2 de 7 a 10 micropulgadas ♦ Semimate: rugosidad de cilindros # 1 de 40 a 60 - # 2 de 40 a 60 micropulgadas




Finalmente, las bobinas laminadas en frío siguen su curso como lo ilustra el siguiente diagrama.

Bobinas en Caliente

Decapadas

Bobinas Dureza Total

Bobinas Recocidas y Tempoladas

Línea de galvanizado

Venta de Bobinas

Línea de Electrocincado

Línea de Estañado

Serviaceros y Centros de

Servicios

CALIDADES STANDARD DE FABRICACIÓN

La chapa laminada en frío de Siderar, está disponible en una amplia variedad de calidades de acuerdo a normas nacionales e internacionales.

A título orientativo se dan algunas propiedades y límites dimensionales de fabricación de las calidades de producción standard, que satisfacen las necesidades de la mayoría de los mercados usuarios.

CALIDAD PARA USOS GENERALES

Material apto para usos generales que requieren plegado, tales como muebles, gabinetes, partes de máquinas, artefactos eléctricos, etc.

CALIDAD PARA EMBUTIDO MODERADO, PROFUNDO Y EXTRA PROFUNDO

UEmbutido moderado:U se utiliza para la fabricación de perfilería para la construcción de partes de carrocerías, filtros, carcazas de motores, etc. UEmbutido profundo:U se utiliza para piezas no expuestas de automóviles, carcazas de motores eléctricos, piezas interiores de artículos para el hogar, etc UEmbutido extra profundo:U se utiliza para la fabricación de guardabarros, capot, techos, paneles, etc.




UCalidad para embutido extra profundo con resistencia a la corrosión perforante y para máxima exigencia de conformado UResistencia a la corrosión perforante: U se utiliza para la fabricación de partes expuestas y no expuestas de carrocerías de automóviles, guardabarros., pisos, pasapuertas internos, travesaños, zócalos, etc. UMáxima exigencia de conformado:U se utiliza principalmente en aplicaciones como parábolas de faros y cárteres.

CALIDADES APTAS PARA ESMALTADO

ULOZA :U sus principales aplicaciones son lavarropas, cocinas, secadores, hornos, etc. UEP-LOZAU : sus aplicaciones particulares son bañeras y bateas de lavarropas.

CALIDADES DE ALTA RESISTENCIA CON CARACTERÍSTICAS ESPECIALES DE CONFORMABILIDAD

Sus principales aplicaciones son paragolpes, parantes, travesaños, pisos de automotores, caños estructurales, etc.

CALIDAD PARA USOS ELÉCTRICOS

UELE-1 :U se utiliza en la fabricación de pacos estatóricos, de motores de baja y media potencia. UELE-2 :U se aplica en piezas como balastos, pequeños transformadores, pacos estatóricos y rotóricos de motores de mayor potencia.

CALIDAD CON ALTA EXIGENCIA DE PLANITUD

Se utiliza en gabinetes de artículos para el hogar y/o paneles pintados tales como heladeras, freezers, cocinas, termotanques, etc.

CALIDAD CON BUENA CONDICIÓN DE SOLDABILIDAD Y EXPANDIDO

Se aplica en la fabricación de tambores con proceso de rolado, soldado y expandido del cuerpo soldado. CALIDAD DE ALTA DUREZA

Se utiliza como chapa base para procesos de revestimiento metálico por inmersión en caliente, tales como galvanizado y aluminizado. También se utiliza para encofrados y piezas estructurales no conformadas o que incluyan una etapa de recocido previo en su proceso de fabricación..

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