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24 EDICIÓN 566 • ENERO · FEBRERO 2018 La Conferencia Técnica Internacional Unificada sobre Refractarios se realiza cada dos años, rotando entre Europa, Japón, América del Norte y América Latina. En esta oportunidad la Asociación Latinoamericana de Refractarios (ALAFAR) fue responsable por la organización, seleccionando Santiago de Chile como sede del evento. L a actividad se desarrolló en CentroParque, una instalación de convenciones del sector Las Condes, Santiago. La apertura fue realizada por el Sr. Pablo Valenzuela Yunge, Presidente de ALAFAR. Contó con 460 participantes. Luego hubo una conferencia plenaria a cargo del británico Mike O’Driscoll, Director de INFOMRMED Industrial Mineral Forums & Research y ex editor de la revista “Industrial Minerals”. Su presentación utilizó como título el nombre de una conocida película: “Bajos instintos: suministro de magnesia calcinada y fundida a la industria de refractarios”. Abordó de lleno el problema crítico de la escasez de magnesia china y la consiguiente elevación de precio, que preocupa a los refractoristas y a las acerías. Expuso en detalle las razones que llevaron a esta situación: Finalización del sistema de cuotas para la exportación, vigente desde 1994; Inspecciones ambientales: el 95% de las plantas de Liaoning afectadas por sanciones y clausuras; Control de explosivos: prohibición del suministro de dinamita en febrero de 2017; Reforma de la industria de la magnesia: plan para establecer China Magnesite Mining Co. Ltd., con el 51% de Haicheng Magnesite Factory y el 49% de otros socios, dominando el 80% de la producción china; Mano dura con las empresas ilegales: el Concejo de Estado emitió la orden 684 contra operaciones sin licencia y sin documentos, que se hizo efectiva en octubre de 2017, con paralización de operaciones, secuestro de equipos, materias primas y productos. De acuerdo al expositor, esta situación de escasez y altos precios se va a prolongar durante el año 2018 y, en determinadas condiciones, podría proseguir durante la primera mitad de 2019. La fusión de RHI y Magnesita fue un tema central en las conversaciones informales del congreso. Ambas empresas se presentaron todavía en forma separada. Esta combinación no Temas prevalecientes en UNITECR 2017 Por Jorge Madias, desde Santiago de Chile U N I T E C R 2 0 1 7

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La Conferencia Técnica Internacional Unificada sobre Refractarios se realiza cada dos años, rotando entre Europa, Japón, América del Norte y América Latina. En esta oportunidad la Asociación Latinoamericana de Refractarios (ALAFAR) fue responsable por la organización, seleccionando Santiago de Chile como sede del evento.

La actividad se desarrolló en CentroParque, una instalación de convenciones del sector

Las Condes, Santiago. La apertura fue realizada por el Sr. Pablo Valenzuela Yunge, Presidente de ALAFAR. Contó con 460 participantes.

Luego hubo una conferencia plenaria a cargo del británico Mike O’Driscoll, Director de INFOMRMED Industrial Mineral Forums & Research y ex editor de la revista “Industrial Minerals”. Su presentación utilizó como título el nombre de una conocida película: “Bajos instintos: suministro de magnesia calcinada y fundida a la industria de refractarios”. Abordó de lleno el problema crítico de la escasez de magnesia china y la consiguiente elevación de precio, que preocupa a los refractoristas y a las acerías. Expuso en detalle las razones que llevaron a esta situación:• Finalización del sistema de cuotas para la

exportación, vigente desde 1994;• Inspecciones ambientales: el 95% de las

plantas de Liaoning afectadas por sanciones y clausuras;

• Control de explosivos: prohibición del suministro de dinamita en febrero de 2017;

• Reforma de la industria de la magnesia: plan para establecer China Magnesite Mining Co. Ltd., con el 51% de Haicheng Magnesite Factory y el 49% de otros socios, dominando el 80% de la producción china;

• Mano dura con las empresas ilegales: el Concejo de Estado emitió la orden 684 contra operaciones sin licencia y sin documentos, que se hizo efectiva en octubre de 2017, con paralización de operaciones, secuestro de equipos, materias primas y productos.

De acuerdo al expositor, esta situación de escasez y altos precios se va a prolongar durante el año 2018 y, en determinadas condiciones, podría proseguir durante la primera mitad de 2019.

La fusión de RHI y Magnesita fue un tema central en las conversaciones informales del congreso. Ambas empresas se presentaron todavía en forma separada. Esta combinación no

Temas prevalecientes en UNITECR 2017

Por Jorge Madias, desde Santiago de Chile

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Disponibilidad de magnesia y fusión RHI Magnesita

Pablo Valenzuela realizando la apertura de UNITECR 2017.

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fue cuestionada por los organismos competentes de los EE. UU. y Gran Bretaña, pero sí por los organismos europeos, lo que llevó a la venta por parte de RHI de sus operaciones de refractarios fundidos en San Vito, Italia y en Podolsk, Rusia, así como las plantas de producción de ladrillos de magnesia carbono de Oberhausen, Alemania, y las plantas de Dolomite Franchi en Marono, Italia y Lugones, España, a Intocast AG.

Se realizaron 156 presentaciones orales y 14 pósteres, estos últimos todos de autores chinos. Las sesiones se dividieron por los siguientes temas: Materias primas; Altos hornos y hornos de coque; Colada continua; Monolíticos para aplicaciones varias; Cuchara de acero y metalurgia secundaria; Aceración: BOF; Ensayos de refractarios; Manufactura, instalación y equipos; Cemento y cal; Metalurgia de no ferrosos; Petroquímica; Otras industrias; Ahorro de energía y aislación; Medio ambiente y reciclado; Educación; Ciencia básica y Pósteres. De los trabajos presentados, 58 tenían participación de autores latinoamericanos (37%). Ver recuadro.

La exposición contó con 24 stands de empresas proveedoras de materias primas, equipamiento, tecnología y servicios para la industria de los refractarios, y algunos fabricantes de refractarios.

Los trabajos presentados fueron subidos a Internet, dentro de la página web www.unitecr2017.org Algunos de ellos se resumen en los párrafos siguientes.

NUEVA TECNOLOGÍA ANTIOXIDACIÓN PARA CANALES DE ALTO HORNO EN ARCELORMITTAL TUBARÃO

Este trabajo fue desarrollado en conjunto por ArcelorMittal Tubarão, Saint-Gobain do Brasil y Nippon Crucible. Se orientó al alto horno N° 2, el de menor capacidad, que tiene solamente dos piqueras, habiendo poca disponibilidad de tiempo para reparaciones, por lo que a veces estas deben hacerse en caliente. El material incorporado puede desprenderse al retomar la operación, exponiendo el material base previamente oxidado, a la acción del arrabio líquido y la escoria. Se requiere en este caso una reparación de emergencia, que implica mayor consumo de refractarios y necesidad de una parada no programada.

La oxidación tiene lugar cuando el oxígeno, el monóxido de carbono y vapor de agua entran en contacto con carburo de silicio o carbono a alta temperatura. Para evitar este contacto se agregan aditivos que favorecen la formación de fase vítrea, pero a su vez esto reduce la resistencia a la corrosión. Por eso se optó por otro método: disminuir el contacto del refractario con esos gases mediante el control de la distribución del tamaño de grano y la formación de una estructura densa mediante un defloculante, bajando de esa forma la porosidad. Las prinicpales características del nuevo material se presentan en el CUADRO 1 en comparación con el material convencional.

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Mike O’Driscoll explicando la situación de escasez y altos precios para la magnesia china.

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Empresa Tema

Magnesita/RASA ¿Porqué las mezclas proyectables son todavía la tecnología dominante para la aplicación en revestimientos de repartidor?

Magnesita Efectos del diseño de la buza sumergida sobre el patrón de flujo en el molde de planchones y la calidad del acero

IAS/Ternium Siderar Mecanismos de degradación de ladrillos de SiC ligados con Si3N instalados en la cuba del alto horno

Magnesita/UFMG Aspectos clave del comportamiento termomecánico de ladrillos de vagón termo, usando análisis por elementos finitos

UFSCar Efecto del sistema de aglutinación sobre la microestructura y las propiedades de espumas cerámicas aislantes

UFSCar/FATEC Espumas cerámicas aislantes para revestimiento de hornos de alta temperatura

Magnesita/UFSCar Comportamiento de ladrillos de MgO-C durante la operación del BOF: evaluación microestructural en ciclo térmico

Univ. Antioquia/ICV Influencia de la tecnología de la gel de sílice sobre el comportamiento mecánico a alta temperatura de hormigones aluminosos

metallon Revisión del reciclado de refractarios para la siderurgia

UFSCar/Petrobras Hormigones refractarios de alta alúmina con liga química, con aglutinantes líquidos o en polvo

INTEMA/ICV/TenarisSiderca/Magnesita

Efecto de las modificaciones de la microestructura a alta temperatura sobre el trabajo a la fractura de refractarios magnesia-grafito

Magnesita/Kerneos Mejora de ladrillos AMC (refractarios de composición Al2O3-MgO) para cucharas de acero con agregado de CaO-MgO-Al2O3: una nueva perspectiva para la aplicación de cemento

IAS/Ternium Siderar Mecanismo de corrosión de ladrillos AMC de cuchara mediante estudio post mortem y condiciones de laboratorio

Magnesita/Univ. Orleans Modelado termomecánico de cuchara de acero usando la técnica de homogeneización lineal periódica

4Cast/UFSCar/Kerneos Efectos restrictivos sobre hormigones de alta alúmina, aglutinados con aluminato de calcio y magnesio para cuchara de acero

Magnesita Uso de productos de magnesia-carbono de ultra bajo contenido de carbono para la producción de aceros de bajo carbono especiales e inoxidables

Magnesita Evaluación de la deposición de carbono en la estructura de un tapón poroso híbrido usado en la cuchara de acero para agitado con gas

Saint-Gobain/Nippon Crucible/ArcelorMittal Tubarão

Nueva tecnología anti oxidación para hormigones de canales: una solución exitosa en el alto horno N° 2 de ArcelorMittal Tubarão

UFSCar/USP/Saint-Gobain Ahorros de energía en la cuchara de acero mediante el diseño del revestimiento refractario

INTEMA/TenarisSiderca Evaluación de la degradación de la escoria del horno cuchara y su impacto sobre la decarburación del revestimiento refractario de la cuchara

Magnesita Refractario moldeable preformado para bloques quemadores de horno de precalentamiento

CODELCO/Univ. Queensland Aparato de ensayo de corrosión avanzado para desarrollo de refractarios

UFSCar/T.U. Bergakademie Freiberg Módulo de elasticidad de Young de estructuras de espuma cerámica ligada con carbono (para filtrar acero líquido) a temperaturas elevadas

Saint-Gobain Ladrillo de alúmina magnesia de bajo carbono y libres de carbono para la línea de metal de la cuchara de acero

INTEMA/IAS/Univ. Simón Bolívar Evaluación del ataque químico de ladrillos de alúmina-magnesia-grafito mediante ensayos dinámicos y simulación termodinámica

INTEMA/TenarisSiderca/Magnesita Comportamiento mecánico de ladrillos refractarios tratados térmicamente en un rango de baja temperatura

UFSCar/T.U. Bergakademie Freiberg Efecto de los parámetros de proceso y los aditivos en la grafitización de resinas fenólicas

UFSCar/Kerneos Activación de proyectables de aluminato de calcio sobre base agua

UFSCar/ETH Zürich Refractarios bio inspirados basados en la estructura del nácar

Diversos especialistas latinoamericanos participaron en la moderación de prácticamente todas las sesiones.

PARTICIPACIÓN DE AMÉRICA LATINA EN UNITECR

La región contribuyó a las sesiones técnicas con 58 trabajos: 31 presentaciones brasileñas, 13 argentinas, 12 mexicanas, 1 ecuatoriana y 1 peruana. Muchas de estas presentaciones fueron conjuntas entre empresas siderúrgicas, académicos, consultores y proveedores. En el CUADRO A se listan las presentaciones que involucraron a especialistas de la región.

CUADRO A. Trabajos relacionados con empresas siderúrgicas

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En el texto completo se detallan los resultados de ensayos de propiedades físicas, ensayos de oxidación y ensayos de corrosión por arrabio líquido de ambos materiales. Luego se hicieron ensayos de campo en el alto horno 2, de 250 días de duración, y se llevó a cabo un estudio post mortem. Los resultados positivos llevaron a la aplicación progresiva del nuevo material. Además de superar el problema de comportamiento inestable del material, se pudo extender el intervalo de operación entre reparaciones.

BOF: EVOLUCIÓN DE LA MICROESTRUCTURA DE LADRILLOS DE MGO-C CON EL CICLADO TÉRMICO

Este trabajo fue desarrollado en conjunto por Magnesita S.A. y el grupo del Prof. Víctor Pandolfelli de la Universidad Federal de San Carlos, Brasil. Se buscaba investigar el efecto de los polvos metálicos que se adicionan a los ladrillos de magnesia-carbono para convertidores, en combinación con carburo de boro para prevenir la oxidación prematura del carbono. Sobre la base de experimentos y consideraciones termodinámicas, se supone que el aluminio y el silicio actúan como reductores del CO y favorecen la generación de una capa de óxido denso en la superficie caliente del ladrillo, inhibiendo la oxidación del carbono. Su comportamiento sobre las propiedades mecánicas de los ladrillos a lo largo de su uso presenta todavía incógnitas.

Se evaluaron propiedades físicas, resistencia mecánica en frío y en caliente y módulo elástico in situ en caliente en el rango de temperaturas de 30 a 1.400°C, de ladrillos de magnesia-carbono con diferentes antioxidantes, en atmósfera reductora. Los antioxidantes

ensayados fueron aluminio, silicio y una aleación de aluminio y magnesio. En el trabajo completo se discute la metodología, los resultados obtenidos y su interpretación. A título de ejemplo, se presenta en la FIGURA 1 la evolución del módulo elástico de muestras con el 3% de antioxidantes luego de dos ciclos de calentamiento a 1.400°C y enfriamiento, en atmósfera reductora. Se observó que se producía una significativa caída del módulo elástico durante el enfriamiento, sobre todo debajo de los 600°C, indicio de la formación de defectos y grietas en la microestructura. Esto se debe a las diferencias en el coeficiente de expansión térmica de los compuestos formados por oxidación de los metales con el de la magnesia. Se concluye que para prevenir daños irreversibles en los refractarios (grietas, desconchamiento) es recomendable mantener su temperatura por encima de los 600°C.

DESGASTE DE DELTA DE BÓVEDA DE HORNO ELÉCTRICO

TRB Refractories presentó un estudio de un delta [1] de bóveda de horno eléctrico que incluyó mediciones con termopares, uso de una cámara térmica infrarroja, barrido láser en tres dimensiones, simulación numérica termomecánica, observaciones en microscopio electrónico de barrido y análisis de fluorescencia de rayos X y difracción de rayos X. Los deltas de bóveda sufren tensiones térmicas, químicas y mecánicas (FIGURA 2).

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Característica Material convencional Material nuevo

Al2O3 (%) 68 68

SiC + C (%) 28 28

SiO2 (%) 1,5 1,5

Aditivos Defloculante estándar Defloculante especial + inhibidor de oxidación

Agua (%) 5,2 4,4

Valores de flujo (mm) 160 158

CUADRO 1. Principales diferencias entre el material convencional y el material nuevo

[1] Delta: pieza de material refractario monolítico que es atravesada por los electrodos a través de tres agujeros, conformando junto con una estructura metálica que la rodea, la bóveda (tapa) del horno eléctrico.

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En el artículo se detalla la colocación de las termocuplas inmersas en la bóveda, cuyas mediciones se complementaron con la observación de la cámara infrarroja para obtener la temperatura en la parte inferior de la bóveda, luego de la apertura del horno. También

se presentan los criterios utilizados para la simulación numérica; la evaluación precisa del desgaste de la bóveda mediante el barrido láser en tres dimensiones y el análisis post mortem sobre muestras extraídas luego del uso.

Acero

Escoria

Aspiración

Escape de gas y polvo

Penetraciónde gas y partículas

Arcoeléctrico

Escoriay acero

adheridos

Radiación

Impregnación

Abrasión

CorrosiónImpregnación

FIGURA 1. Evolución del módulo elástico de muestras con el 3% de antioxidantes luego de dos ciclos de calentamiento a 1.400°C y enfriamiento, en atmósfera reductora

FIGURA 2. Mecanismos de ataque sobre el delta de bóveda de horno eléctrico. En la figura, el delta es la pieza sombreada con azul que rodea a los electrodos

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Se concluyó que la temperatura de la bóveda era inferior a la esperada: menos de 600°C dentro del delta y un máximo de 1.050°C en la cara caliente. La simulación numérica explicó el perfil térmico por el enfriamiento externo, y puso de relieve las zonas donde las tensiones termomecánicas son críticas. El barrido láser corroboró la simulación, señalando que los agujeros de los electrodos son el área crítica del delta. El estudio post mortem, a su vez, mostró que la corrosión por la escoria no es significativa. En consecuencia, se desarrolló una nueva receta de refractario con el objetivo de aumentar las propiedades mecánicas a baja temperatura (menos de 1.200°C). La resistencia mecánica luego de un quemado a 1.000°C aumentó 40 MPa; la porosidad abierta se redujo el 4% y la resistencia al choque térmico a 1.000°C fue dos veces mayor que la original.

MEJORA DE PARED MONOLÍTICA DE CUCHARA EN KASHIMA

Como es sabido, en Japón se adoptaron tempranamente los revestimientos monolíticos de cuchara, debido entre otras razones a la escasez y alto costo de la mano de obra calificada para fumistería. La planta de Kashima de Nippon Steel Sumitomo Metals Corporation (NSSMC) no es una excepción: si bien la línea de escoria está constituida por ladrillo de MgO-C, tanto las paredes como el fondo de la cuchara son monolíticos, de Al2O3-MgO (FIGURA 3).

La acería 2 de Kashima produce 4,5 Mt/año, por la ruta alto horno-desiciliación en el trasvase del vagón termo a la cuchara de arrabio-reactor Kanbara para desulfuración-BOF-RH. La capacidad de las cucharas es de 345 t; hay 24 cucharas disponibles y 8 a 10 están normalmente en ciclo. En promedio, cada 208 coladas se hace una reparación completa del revestimiento de refractarios, con reparaciones intermedias a las 80 y 150/160 coladas. La reparación completa se realiza cuando el espesor remanente en las paredes es menor de 50 mm, medido con un perfilómetro láser. A ese momento el resto de los refractarios está todavía utilizable, lo que puso de manifiesto la necesidad de prolongar la vida del revestimiento de paredes.

Se estudiaron en detalle los mecanismos de desgaste, realizando mediciones del espesor de pared remanente en una posición fija, 3 m por debajo del borde superior de la cuchara. Se hizo la medición cada diez coladas hasta la colada 70 de la cuchara; cada dos coladas hasta la colada 130; y luego en todas las coladas. Se observó que el espesor no bajaba hasta la colada 70, y luego perdía 20 a 50 mm. El problema no era el ataque de la escoria sino el descascaramiento, debido a la aparición de grietas horizontales y verticales.

Se diseñaron tres materiales, con diferentes criterios:• A: para reducir el descascaramiento térmico,

se aumentó la cantidad de granos gruesos con el objetivo de bajar el módulo elástico y el coeficiente de expansión térmica.

• B: para reducir el descascaramiento estructural, se cambió el agente dispersante y se disminuyó la adición de agua, para decrecer los poros debilitando la penetración de la escoria.

• C: para reducir el descascaramiento estructural, se agregó polvo de alúmina y se redujo el contenido de magnesia, para disminuir la penetración de la escoria. Se buscaba minimizar la formación de espinela, que aporta a este tipo de descascaramiento.

Los tres materiales fueron ensayados en laboratorio para determinar sus propiedades físicas y mecánicas en comparación con el que venía siendo utilizado, y luego se hicieron pruebas de campo. En los tres casos la velocidad de desgaste fue menor. Se verificó que el descascaramiento recién se iniciaba después de las 114 coladas para el material A, y que para los materiales B y C el promedio de espesor del descascaramiento era inferior (del orden de 10 mm).

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Línea de escoria: ladrillo MgO-C

Pared monolítica Al2O3-MgO

Fondo monolítico Al2O3-MgO

Placa de impactoAl2O3-MgO

Tapón porosoAl2O3-MgO

FIGURA 3. Esquema de las cucharas monolíticas de NSSMC con los diferentes materiales refractarios en uso

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ALTERNATIVAS PARA REVESTIMIENTO DE REPARTIDORES

Adriana Corrêa, de Magnesita, presentó un trabajo sobre el uso de tres tipos de revestimiento de trabajo de repartidores: proyectable, vibrado en seco y autoendurecible. El primer material ha estado vigente desde la década de 1980; se utiliza con aditivos que le proporcionan baja densidad y baja conductividad térmica. Es fácil de aplicar y tiene una buena performance. Sin embargo, la necesidad de agregarle el 25% de agua es una desventaja, debido al consumo de energía para secado y la posibilidad de absorción de hidrógeno por el acero líquido. A pesar de estos aspectos, el proyectable es el material predominante en América del Sur, cubriendo el 78% de las necesidades, contra el 17% de material vibrado en seco y el 5% de autoendurecible (FIGURA 4).

De acuerdo a lo presentado, se desprende que los proyectables han sido reemplazados en casos donde la disponibilidad o el precio del gas natural los hacen de mayor costo, y donde se requiere alta secuencialidad. No parecería que hayan pesado consideraciones relacionadas con la calidad del acero, aunque estás son muy

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tenidas en cuenta en la difusión comercial de las masas secas y autoendurecibles. Los argumentos de los autores tienden a demostrar que los problemas de hidrógeno pueden minimizarse con un secado adecuado y que la formación de inclusiones debido a la presencia de silicatos como aglutinantes es irrelevante.

CONCLUSIONES

Las sesiones técnicas reflejaron los avances en la calidad de los materiales refractarios para mejorar su performance en los recipientes y reactores siderúrgicos. En este sentido abundaron las presentaciones de refractoristas, siderúrgicos y académicos relacionados.

La participación latinoamericana fue muy destacada, reflejándose en la cantidad de participantes, cantidad de trabajos presentados y moderación de las sesiones.

Más allá de los aspectos técnicos, dos cuestiones que sobrevolaron al congreso fueron el tema de la disponibilidad y precio de la magnesia china, debido a las medidas tomadas por el gobierno para poner en caja a esa industria, y la fusión RHI Magnesita, en concreción en la fecha del evento. ••

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22.984

1.237360 448 230 500

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FIGURA 4. Consumo de materiales para revestimiento de trabajo de repartidor en América del Sur, empresas provistas por Magnesita