Guía de lectura previa a la visita de Campana: Tenaris-Siderca

Transcripción

1 Introducción a Tenaris Guía de lectura previa a la visita de Campana: Tenaris-Siderca Tenaris es una empresa multinacional dedicada a la producción y comercialización de tubos de acero con y sin costura. Es líder global en la producción de tubos de acero y servicios para perforación, terminación y producción de pozos de petróleo y gas, y líder en la provisión de productos tubulares y servicios para plantas de procesamiento y generación de energía, para aplicaciones industriales especializadas y automotrices. En Argentina, Tenaris opera en una planta totalmente integrada situada en la ciudad de Campana Tenaris Siderca, 80 kilómetros al norte de la ciudad de Buenos Aires, a orillas del río Paraná de las Palmas. La planta ocupa un área de 300 hectáreas e incluye uno de los más modernos trenes de laminación para tubos de acero sin costura. Además de la mencionada Siderca, en Argentina, el resto del grupo está integrado por Algoma Tubes en Canadá, Dálmine en Italia, Confab en Brasil, Maverick en EE.UU., NKK Tubes en Japón, SIAT en Argentina, Tamsa en México, Tavsa en Venezuela, TuboCaribe en Colombia y la más reciente adquisición, SPIJ en Indonesia. Tenaris fabrica una gama completa de productos tubulares de acero con y sin costura: Producción de tubos sin costura El proceso de fabricación de tubos sin costura consta de una primera transformación de materias primas en barras de acero (procesos de horno de arco eléctrico, horno cuchara, desgasificación bajo vacío y colada continua) y finalmente transformación de barras de acero en tochos, que se fabrican en distintos tipos de laminadores. Cada producto se fabrica de acuerdo con las especificaciones del cliente, incluyendo tratamiento térmico para las aplicaciones más exigentes. Los tubos se roscan y se someten a controles no destructivos antes de su entrega al cliente. Además, Se ofrece trefilado en frío de tubos con el diámetro y espesor de pared requeridos para uso en calderas, sobrecalentadores, condensadores, intercambiadores de calor, producción automotriz y para otras aplicaciones industriales. Producción de tubos con costura En los centros productivos de Tenaris se realizan tres tipos de procesos de soldadura: Soldadura por resistencia eléctrica (ERW), soldadura longitudinal por arco sumergido (LSAW) y soldadura helicoidal por arco sumergido (SAW), dependiendo de la geometría de los productos y las calidades requeridas. Introducción al acero El Acero es una aleación de Hierro (Fe) y Carbono (C), donde el Carbono se encuentra en una proporción menor al 1,7%. Una aleación es un producto homogéneo de propiedades metálicas compuesto por dos o más elementos, uno de los cuales, al menos, debe ser un metal. El Carbono determina las propiedades, y por lo tanto, los posibles usos del material. Además, recordar que el Fe es magnético a temperatura ambiente pero pierde esta propiedad a partir de cierta temperatura (punto de Curie). Esta variable resulta de suma importancia en la industria, pues el transporte del material mediante grúas con electroimanes queda limitado a las condiciones en las que se transporte el material. El mineral de Hierro se encuentra en la naturaleza en forma de óxido, por lo tanto su conversión a hierro puro o metálico para luego fabricar acero, requiere de un proceso inverso a la oxidación, llamado Reducción.

2 A grandes rasgos, se distinguen dos vías para la producción de acero líquido partiendo de sus dos componentes de la aleación, junto con otros insumos: Vía Horno Eléctrico (reducción directa) Utilizado en Siderca Vía Alto Horno Reducción directa Se denomina Proceso de Reducción Directa a todo proceso mediante el cual se obtiene hierro metálico por reducción de minerales de hierro, siempre que las temperaturas involucradas no superen la temperatura de fusión de cualquiera de los componentes. Se trata de una reducción incompleta ya que sin alcanzarse la fusión, no se llega a remover en la práctica todo el oxígeno del mineral, tampoco permite la separación de ganga de los minerales utilizados. Como la reducción se efectúa sin llegar a la fusión, el producto conserva la forma original del mineral, pero con mayor porosidad. Por esta condición recibe el nombre de hierro esponja. Procesos de Reducción Directa Proceso Midrex Utiliza un horno de cuba según el principio de contracorriente, opera a presión moderada y la carga metálica desciende a través del horno en tanto es calentada y reducida por los gases reductores que circulan en sentido ascendente. El tiempo total de permanencia de la carga es aprox. 10 hs., mientras que el gas permanece en el horno 1 a 2 segundos. Los gases reductores se obtienen reformando catalíticamente gas natural, empleando esencialmente CO2 que proviene del gas de tope. El reformador

3 consiste en una cámara de calentamiento revestida interiormente de ladrillos refractarios, en cuyo interior hay una serie de tubos de acero refractario, resistente a altas temperaturas, que contienen en su interior el catalizador del níquel que activa la reacción de reforming del gas natural. Este proceso es muy utilizado y tanto en SIDERCA como en ACINDAR hay plantas Midrex. Procesos de Lechos Fluidizados El mineral proveniente de la mina contiene siempre considerable cantidad de finos y no puede cargarse directamente en los hornos de cuba. También es necesario moler el mineral cuando se requiere aumentar su ley en hierro. Estos finos de mineral y concentrados deben ser aglomerados, por sinterización o por peletizado antes de su carga en los hornos. Resulta importante un proceso de reducción que evite aglomeración, utilizando directamente los finos. En principio, esto es posible mediante los procesos basados en lechos fluidizados. En los procesos de fluidización, la masa de material que se trata queda como suspendida o soportada por la presión de un gas que asciende a través del reactor. La velocidad adecuada para mantener las partículas en suspensión varía con el tamaño y las condiciones de las partículas y con el tipo o clase de reactor. El conjunto gas partículas se comporta como un líquido en ebullición y en este proceso la transmisión del calor y las reacciones se realizan con gran rapidez. Procesos de Horno Rotatorio En este proceso se utiliza carbón como reductor. La mezcla de mineral y reductor que se carga en el horno pasa primero por la zona de secado y precalentamiento, antes de entrar en la zona de reducción del horno. Con el mineral y el carbón se carga también dolomita o caliza, como agente desulfurante. Hornos Eléctricos Vamos a distinguir principalmente tres tipos de hornos eléctricos: Horno eléctrico de arco: El tipo de horno eléctrico más utilizado en la industria siderúrgica es el de corriente trifásica con tres electrodos y solera no conductora (como el de la figura). El mismo, es de arco directo (establecido entre el electrodo y el baño), o sea que una corriente forma arcos entre cada electrodo y el baño; circula corriente a través del metal y, al calentamiento producido por los arcos, se agrega el producido por la resistencia del propio metal. Inicialmente, surgieron los hornos de arco indirecto, en los cuales, el arco se establecía entre los electrodos y transmitían la energía, menos eficientemente por medio de radiación y convección. El avance de la tecnología ha permitido fabricar hornos de gran tonelaje (mayores de 100 t) con gran velocidad de carga y de fusión, además de potencias específicas elevadas en el transformador (500 KVA/t). Así, se mejoran las economías del horno eléctrico que anteriormente desafiaban su competitividad. Los hornos básicos son los más importantes en la fabricación de aceros de calidad. Su solera se prepara con ladrillos de Magnesita o Dolomita. Los hornos ácidos se emplean mucho menos y se usan casi exclusivamente para fabricar piezas de acero moldeado. La carga de los hornos de arco es principalmente chatarra, de esta manera se elimina la necesidad de otras instalaciones industriales como Coque, Sinterizado y Alto Horno. Otras ventajas de cargar chatarra, además de la ecológica (reutilización del material) es que esta ya incorpora ferroaleaciones que pueden necesitarse en el producto final. Como desventajas, puede contener impurezas indeseables y difíciles de eliminar. Además, el costo relativo de adquirir la chatarra puede ser alto, dependiendo del origen de la misma. Por lo que esta debe ser seleccionada cuidadosamente. Hornos eléctricos de Inducción: el calor es generado por calentamiento debido a la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas. Es decir, funciona por el principio de calentamiento por inducción de Faraday.

4 Horno de resistencia: Los hornos de resistencia no se utilizan para la fabricación de aceros debido a las altas temperaturas involucradas pero sí para el calentamiento de otros metales Ventajas en la Utilización de Hornos Eléctricos: El horno eléctrico ha mostrado una gran adaptación para el consumo de hierro esponja, por lo que se lo ha ligado a los procesos de reducción directa. Por otro lado, el óptimo control de la temperatura y del análisis químico lo ligan estrechamente a la colada continua. Así han surgido en los últimos años, usinas siderúrgicas integrales que se basan en la unión de los tres procesos: reducción directa, horno eléctrico y colada continua. Colada del acero: Todo el acero que se fabrica en la actualidad se obtiene en su última fase de fabricación al estado líquido. El acero fundido no pasa directamente del horno a las lingoteras sino que, junto con una parte de la escoria, va primero a la cuchara de colada. En ella, el acero suele permanecer unos minutos, que son suficientes para que la escoria que sale del horno mezclada con el acero pueda separarse por su menor densidad y flote sobre el baño metálico. Colada Continua: El principio teórico del funcionamiento de la colada continua se basa en colocar de una manera regular e ininterrumpida el acero líquido en un recipiente metálico sin fondo llamado lingotera. Por la base sale de manera continua la barra cuyo corazón, todavía líquido, termina de solidificarse por la acción de un enfriamiento secundario. A continuación se muestra un esquema general de una colada continua horizontal del molde vertical recto.

5 Proceso Mannesmann para la fabricación de tubos El proceso Mannesmann para la fabricación de tubos sin costura se vale de dos rodillos que comprimen externamente la barra cilíndrica de la que partimos. Estos rodillos tienen forma troncocónica y ambos están inclinados un cierto ángulo respecto la directriz axial de la barra cilíndrica. Un rodillo es colocado en la parte superior de la barra y el otro en la inferior. Debido a la rotación de los rodillos la barra empieza a girar, de esta forma lo que conseguimos son dos fuerzas transversales de compresión que no se mueven y que actúan sobre una sección de la barra que está girando. Esta compresión provoca una tracción de la sección en la zona donde no actúan los rodillos. Estos continuos pasos por tracción y compresión someten la sección a consecutivos ciclos de histéresis que terminan por abrir una grieta en el centro de la barra. Luego, un mandril atraviesa la barra axialmente y realiza el agujero. El tamaño del agujero así como su acabado lo controla dicho mandril. Instalación en Siderca Dedicada a la producción de tubos de acero sin costura. Comienza a operar en 1954, utilizando como materia prima lingotes importados. En 1962 se pone en marcha la acería eléctrica. En 1973, de acuerdo con el Plan Siderúrgico Nacional, se lleva a cabo un plan de expansión para lograr la integración de la planta, incrementando la producción a t/año acero, mediante la instalación de un módulo de reducción directa y ampliación de acería y laminación de tubos. Las instalaciones actuales comprenden (1ª etapa de expansión): Planta de Reducción Directa, capacidad t/a (El módulo de reducción directa es una unidad Midrex, serie 400, constituida por el reactor de 4,80 m de diámetro y un reformador de gas de 180 tubos de 10 de diámetro con catalizador de Ni. La capacidad del reformador es de Nm3 /h y utiliza como combustible, gas natural) Acería Eléctrica con 2 hornos de 65, 75 t, capacidad t/a. 2 Máquinas de colada continua con 4 líneas para colada de barras de hasta D=170 mm 4 Líneas para colada de lingotes de hasta 335 mm de diámetro 1 Tren laminador continuo de barras para tubos de mm de diámetro 1 Tren laminador de 3 cajas para tubos de mm de diámetro