PROCESO DE ACERO

EL PROCESO

El área de productos semielaborados de Acindar, consta de dos etapas: reducción directa y horno eléctrico de arco. La Planta de Reducción Directa es dónde se lleva a cabo el primer paso para la transformación del hierro en acero. El producto resultante, denominado Hierro Esponja o Hierro Prereducido, es la materia prima a ser cargada en los hornos de arco eléctrico, segunda etapa del proceso de aceración. La Planta de Reducción Directa, que utiliza el diseño Midrex, es un proceso continuo consistente en:

• Un horno de cuba vertical donde se llevan a cabo las reacciones de reducción bajo temperatura.

• Un horno de reformado catalítico de gas natural con gases oxidantes provenientes del horno reductor (reciclo).

• Instalaciones auxiliares para movimiento de sólidos y fluidos.

El proceso requiere como materias primas: óxido de hierro de alta ley en trozos o finos aglomerados y gas natural, el cual a partir de su reformado catalítico (reforming), genera gases reductores compuestos principalmente por hidrógeno y monóxido de carbono. Estos gases al ser introducidos calientes dentro del horno reductor, reaccionan con el óxido de hierro presente despojándolo del oxígeno combinado, para producir hierro metálico en estado sólido de calidad controlada (94.5% de metalización y 1.9% de carbono).

El producto frío es enviado a la Acería donde se utiliza mezclado con chatarra como carga metálica de los hornos eléctricos. Allí por efecto de un arco eléctrico de alto potencia, se funde para remover con la escoria los componentes no metálicos contenidos en el Hierro esponja (ganga), permitiendo obtener por separado, mediante el uso de aditivos y un proceso adecuado de afino, las calidades de acero requeridas para las diferentes aplicaciones.

En la siguiente página se muestra el diagrama de flujo del proceso de reducción directa con las modificaciones, que serán explicadas posteriormente.

Proceso de Reducción Directa

Diagrama de Flujos

EL PROYECTO

La demanda creciente del mercado ha hecho que las instalaciones en general y la Planta de Reducción Directa en particular, por su condición de limitante en la producción de acero, hayan sido objeto de sucesivas modificaciones en una continua búsqueda por maximizar sus capacidades y eficiencia, actuando particularmente sobre los consumos de energía, dada la alta incidencia de ésta en el costo total del acero (aprox. 25%).

Los logros obtenidos en la planta de Reducción Directa durante la década de los 90, como resultado del desarrollo y la aplicación de un programa de actividades tendientes a reducir el consumo específico de energía, se evidencian al ver las condiciones de partida y las condiciones bajo las cuales se opera actualmente. Condiciones han permitido considerarla como una de las plantas de mayor eficiencia.

Esto se hace más manifiesto, si se considera que objetivando el costo final de acero líquido, en el ejercicio fiscal 91/92 se mejoró la calidad del hierro esponja producido. El aumento en más de un punto del grado de metalización, generó un incremento en el consumo específico de 5.8% en gas natural y 12,4% en energía eléctrica, el que se vio ampliamente compensado por los ahorros obtenidos en la etapa de aceración, derivados no sólo de la disminución en los consumos de electricidad y otros insumos, sino en los aumentos de la capacidad productiva de acero, sin modificación de instalaciones.

ESTRATEGIA APLICADA

La estrategia aplicada en la Planta de Reducción Directa considera dos aspectos:

1.- Innovación tecnológica

2.- Mejora continua

1.- La innovación tecnológica consideraba la realización de distintos proyectos, cada uno de los cuales contemplaba las siguientes etapas:

• Recolectar toda la información del proceso (variables)

• Elaborar balances de masa y energía

• Comparación con patrones internacionales

• Detectar las ineficiencias del proceso (diseño, operativas, procedimientos, etc.)

• Analizar causas y plantear alternativas de solución

• Estudiar modificaciones de diseño que hagan más eficiente el proceso

• Análisis costo – beneficio

• Selección de la mejor alternativa tecnológica posible

• Implementación

Para poder seguir la evolución de la mejora obtenida, se tomó como referencia los consumos específicos del periodo 91/92 (luego del aumento de calidad del producto), que son: 323.4 Std.m3/ton en gas natural y 124.5 kWh/ton en energía eléctrica.

Las acciones realizadas para maximizar la eficiencia en los consumos de energía iniciaron en julio de 1993 cuando se instaló un intercambiador de calor para precalentar el gas natural destinado al proceso de reformado catalítico. El intercambiador utiliza como medio calefactor gas, producto de la combustión que tiene lugar en los quemadores del horno reformador. Paralelamente, se rediseñó el distribuidor de gas de enfriamiento en la zona inferior del horno y se instaló una línea de “bleed” para el ajuste de las presiones en la zona intermedia del horno, modificaciones que permitieron optimizar el perfil térmico del reactor.

En noviembre de 1994 se implementó el recubrimiento con cal al hierro cargado al horno, a fin de disminuir aglomeraciones de material por ablandamiento bajo temperaturas elevadas. Esta mejora fue el paso previo para que en mayo de 1996, se desarrollara e implementara la inyección de oxígeno al reactor a fin de elevar las temperaturas de operación.

Durante el periodo 96/97 se procedió a expandir la capacidad productiva del módulo de Reducción Directa y simultáneamente con ello realizar importantes mejoras en el sistema de recupero de calor.

2.- La mejora continua (Kaizen) se desarrolla en toda la empresa a partir de 1993, acompañando la innovación tecnológica y comprende entre otros aspectos:

Actividades de formación y capacitación:

• Técnicas y prácticas de trabajo en equipo.

• Utilización de las "7 herramientas estadísticas".

• Interpretación del Ciclo Deming PDCA, metodología de análisis, resolución de problemas y filosofía de la mejora continua.

• Curso de concientización y capacitación en uso racional de la energía.

Actividades operativas:

• Parada de equipos en situación de espera.

• Optimización del método de control de caudal de aire de combustión principal.

• Balance a punto de menor consumo global para las dos etapas de compresión, del gas de proceso.

• Minimización de la cantidad de paradas cortas de planta causadas por operación o proceso.

Actividades

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