Hierro y Acero Edición 50

Vol. XIII No. 50Abril - Junio 2012

Los excelentes servicios de ingeniería se destacan de en-tre muchos otros sobre todo cuando se trata de moderni-zaciones inteligentes, es decir, de mejorar las instalaciones existentes a fi n de satisfacer las demandas futuras del mercado, lo cual constituye uno de los principales desafíos del mundo actual.

Es aquí donde nuestra vasta y valiosa experiencia entra en juego. Nuestro trabajo consiste, en defi nitiva, en ayudarle a aumentar su productividad y a mejorar la calidad. Tam-bién la planifi cación inteligente es importante, por ejemplo, a fi n de aprovechar paradas programadas por manteni-miento y minimizar pérdidas de producción.

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directorioCONSEJO DE ADMINISTRACIÓNPorfirio Alfredo González Mier, Grúas PMP, PresidenteHugo Solís Tovar, Ternium México, VicepresidenteSergio Zapata Zamora, AHMSA, SecretarioÉdgar González Rubio, Tecniquimia Mexicana, TesoreroFélix Cárdenas Villarreal, Consejo ConsultivoRafael González de la Peña, Consejo Consultivo

CONSEJO EDITORIALRamiro A. García Fuentes, GRUPO CAPSAMiguel A. Muñoz Ramírez, ALMyM Ignacio Álvarez Elcoro, FIME UANL Gerardo Maximiliano Méndez, INSTITUTO TECNOLÓGICO DE N.L.Myrna Molina Reyna, AIST MÉXICO

INTEGRANTES DE COMITÉSIndustrial Acerías: Eduardo Mora, METALOIDES, Florentino Luna, TYPSSA Marco Herrera, TERNIUM, Antonio Uribe, MELTER, Demetrio Velasco, AMI GE, Luis Jorge Vélez, AHMSA, Rubén Lule, ARCELOR MITTAL, Ramiro García, GRUPO CAPSA, Javier Sandoval, AHMSA

Industrial Laminación: Emiliano Montoya, GRUPO CAPSA, Luis Leduc, FIME, Homero Pérez, AHMSA, Enrique Lara, TERNIUM, Fernando Pruneda, AHMSA, Julio Muñoz, SMS SIEMAG, Eliseo Gutiérrez, AHMSA, Rafael Colás, FIME UANL, Héctor Morales, ACEROTECA, Pedro Molina, IMS-ACEROTECA

CONACYT, Programas Educativos y Becas: Rafael Colás, FIME UANL, Alberto Pérez, FIME UANL, Édgar García, FIME UANL.

Museo del Acero: Alberto Pérez, UANLComunicación Electrónica: Martha Guerra, AIST México Desarrollo de Cursos: Luis Jorge Vélez, AHMSA

Relación AIST EU: Héctor Morales, ACEROTECA Relación CANACERO: Porfirio González, GRÚAS PMP Octavio Rodríguez, AMI GE

PUBLICAMOS TUS ARTÍCULOSPublica tus artículos e investigaciones sobre la industria del hierro y el acero en nuestra revista. Envía tu material escrito (máximo tres cuartillas) y las fotos e ilustraciones necesarias. Asegúrate de que tu escrito tenga enfoque práctico a la mejora de la calidad, la productividad o la solución de problemas específicos, así como una conclusión. Envía tus trabajos debidamente identificados y firmados a:

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Revista Trimestral Abril-Junio del 2012. Editor Responsable: Myrna Soledad Molina Reyna. Número de Certificado de Reserva otorgado por el Instituto Nacional del Derecho de Autor: 04-2004-073014323400-102. Número de Certificado de Licitud de Título: 13029. Número de Certificado de Licitud de Contenido: 10602. Domicilio de la Publicación: Av. Fundidora # 501 Local 71, Planta Baja, Col. Obrera, Monterrey, N.L., C.P. 64010. Imprenta: Editora El Sol, S.A. de C.V., Washington No. 629 Ote., Monterrey, N.L. C. P. 64000. Distribuidor, AIST Capítulo México, A.C. Av. Fundidora # 501 Local 71, Planta Baja, Col. Obrera, Monterrey, N.L., C.P. 64010. Tiraje: 2,000 ejemplares.

4 HIERRO ACERO/AIST MÉXICOy

EDITORIAL• Sigamosevolucionando...

ACERÍA• ResonanciaMecánicaenHornosdeCubaAltaenSteelDynamics-Butler:DetecciónySolución2a.parte

CANACERO• ConvocatoriaPremioNacionaldelAceroparaEstudiantesdeArquitectura

AIST-SEMBLANZA• EdicióndeOro 50EdicionesdelaRevistaHierroyAcero• Comentariosdelíderes delaIndustriaSiderúrgica

LAMINACIÓN• FormasdeAgrietamientoenTuberíasdeAceroMicroaleadoparaServicioAmargo

PROCESOS Y USOS DEL ACERO• IntroducciónalosSistemasdeLubricaciónCentralizadosInteligentesparalaIndustriaSiderúrgica

índice

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Vol. XIII No. 50

Abril - Junio 2012

Edición de Oro

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5 HIERRO ACERO/AIST MÉXICOyy

editorial

El trabajo periódico de construir una siguiente edición de esta pu-blicación se ve felizmente recompensado cuando se observa a la distancia el camino recorrido. Tenemos un satisfactorio y autofi-nanciable medio de comunicación con los miembros, amigos y co-laboradores de la asociación que de manera notable se ha mejorado continuamente al paso del tiempo. Hemos incrementado paulati-namente el tiraje de ejemplares trimestrales, participamos en una alianza de colaboración con la principal publicación mensual de la AIST de los EUA con intercambio de publicidad mutuamente benéfica; contamos con acceso a cada nueva edición de nuestra revista completa vía internet y hemos buscado alternativas de pu-blicidad atractivas para los actuales y los nuevos anunciantes.

Tenemos ahora que continuar evolucionando, la visión del futuro a corto y mediano plazo que les invitamos a construir y testificar juntos incluye el crecer en cantidad de material técnico de publi-cación con un adecuado balance entre número de artículos y anun-ciantes por edición; incorporar una atractiva sección fija de temas de interés general; difundir intensamente el acceso de los lectores a la edición electrónica de la revista y crear un nuevo acceso para dispositivos móviles portátiles. Aunado a lo anterior, debemos ex-plorar y proponer nuevas áreas de interés común con las publica-ciones de la AIST de los EUA para aumentar la sinergia existente. Todo lo anterior se regirá, como hasta ahora, por nuestra interna exigencia de calidad en formato, imagen, actualización, costo ópti-mo, impresión, empaque y distribución entre otras características.

Desde estas líneas deseo hacer patente el agradecimiento enorme para todos los miembros de las mesas directivas que han presidido nuestra asociación y que se han preocupado por apoyar la publi-cación ininterrumpida de esta revista, para los integrantes de cada comité editorial que han aportado su tiempo y compartido sus va-liosos comentarios para asegurar un buen nivel de artículos técni-cos y para todos los anunciantes que representan uno de nuestros pilares más fuertes.

Emprendemos ahora el camino ascendente por los siguientes cincuenta números.

Desde hace más de 8 años en la AIST México y anteriormente en la ISS México Primera Sección, hemos tenido diversas e importantes actividades institucionales que le dan sentido al trabajo diario de quienes de alguna forma estamos involucrados en la vida de la asociación. Tenemos la tradicional entrega de becas a destacados estudiantes de áreas afines a la metalurgia, el desarrollo de cursos especializados para el área siderúrgica, la organización del único Congreso y Exposición de la Industria del Acero en su tipo en México y la publicación cada tres meses de esta revista que ahora amablemente tienen ante sus ojos y de la cual estamos publicando el emblemático número cincuenta.

Ing. Myrna S. Molina ReynaDirectora Operativa AIST México


acería

El Caso SDI

La planta de la empresa Steel Dynamics Inc. Situada en Butler, Indiana es una mini acería operando con dos hornos del tipo de cuba doble, dos máquinas de colada continua de planchón delga-do SMS, un molino de laminación de 7 stands y una laminadora en frío. Esta planta inició operaciones en 1995 con uno de los hornos de cuba doble (Batería – 1) y una máquina de colada. En 1997 se instaló el segundo horno (Batería – 2) y colada con-tinua. Ambos hornos están alimentados por transformadores de 120 MVA con aproximadamente 100 MW de potencia promedio; para una producción anualizada del orden de los 2.5 millones de toneladas por año (2.44 MTPA) antes de la modificación. SDI utiliza varios grados de chatarra y arrabio líquido (aproximada-mente 10% de la carga) producido internamente por la planta Iron Dynamics.

El proyecto de incremento de capacidad de la planta (2.72 MTPA) incluyó el aumento de volumen en las cubas del horno de la Batería – 1 con el objetivo de aco-modar toda la carga de chatarra necesaria para una colada en una sola apertura de bóveda, la principal idea es: reducir tanto el tiempo de horno desconectado como las pérdidas térmicas y aumentar la eficiencia del uso de la potencia eléctrica mediante la eliminación del paro para colocar la se-gunda cesta de chatarra en el horno.

Debido a limitaciones de espacio el diá-metro del horno no se modificó dejando el aumento de la altura de la cuba como la única posibilidad para el aumento de volu-men. El incremento en la altura del horno fue de 1.5 m, este in-cremento en altura; produjo un incremento en la longitud de las columnas de electrodos al punto que ahora se tiene hasta siete metros de longitud de columna debajo de la mordaza del horno.

Originalmente, la longitud de una columna nueva era del orden de los 8.1 m (3x2700mm), en esas condiciones, la longitud máxi-ma debajo de la mordaza era de 5.6 m, aproximadamente. Bajo esas condiciones originales de operación los hornos no mostra-ban ninguna evidencia de problemas mecánicos, de resonancia ni de rotura de electrodos.

Al finalizar la modificación de las cubas de la batería – 1 la pre-sencia de vibraciones de electrodos conducentes a roturas de electrodos se hizo evidente. La vibración mecánica de los elec-trodos se presentaba principalmente entre las fases externas del horno (fases A y C) con un rango de frecuencia entre 2.1 y 2.5 Hz. Las condiciones de vibración más severas se presentaban al inicio de la fusión, desde el inicio de profundización, hasta aproximadamente 20 MWh en el transcurso de la colada. En casos extremos se llegaron a registrar evento de resonancia me-cánica durante la etapa de baño plano como se muestra en la figura 10.

Figura 10 Gráfica de tendencia de corrientes (kA) con evidencia de resonancia mecánica en baño plano

El personal de SDI sabía de antemano que esta modificación traería una serie de situaciones nuevas que habría que resolver,

RESONANCIA MECÁNICA en Hornos de Cuba Alta en Steel

Dynamics - Butler: Detección y SoluciónSegunda parte…

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por tal motivo, SDI solicitó a GrafTech la evaluación de esta modificación en el rendimiento de los electrodos. Obviamente el estudio arrojó como conclusión un posible aumento sensible en el consumo de los electrodos como resultado de un incremento de roturas. Al final, la decisión de SDI fue la de seguir adelante con el proyecto de au-mento de la capacidad de producción y llegado el momen-to, realizar las modificaciones necesarias al horno, para mi-nimizar los efectos negativos asociados con el incremento en longitud de las columnas.

La modificación del horno inicialmente no incluía modi-ficaciones en los ajustes de control de la operación. Los ajustes de regulación y programas de energía permane-cieron sin cambio al inicio de la operación, después de la modificación de la cuba. Como se dijo anteriormente, al inicio de la operación bajo estas nuevas condiciones, los electrodos empezaron a oscilar en el plano horizontal al momento en que estos iniciaron el contacto eléctrico con la chatarra. Una vez conscientes de la severidad del caso, se procedió a evaluar las diferentes alternativas para solucionar esta situación. Estas opciones incluyen modifi-caciones en la práctica de operación, modificaciones a los ajustes del horno y del sistema de regulación. Cada paso en particular aportó en efecto positivo en la solución del problema. El trabajo en equipo y la experiencia el uso de información disponible sobre casos similares tuvo un efec-to contundente en la evaluación y ejecución de cada paso en la progresión de eventos, enseguida se mencionan los más sobresalientes.

Preparación de la Chatarra. Desde el inicio se observó que la magnitud de la vibración de las columnas era más severa al fundir chatarra pesada, especialmente si ésta se encontraba localizada en la parte alta del horno durante el inicio de la fusión. En este punto se tomó la decisión de cambiar la práctica de carga. La mayoría de la carga pesa-da se colocó en el fondo del horno usando una “primera cesta”, en tanto que la composición de la segunda cesta (con solo una apertura de bóveda) contenía chatarra ligera exclusivamente. En los caso en que se carga arrabio líqui-do, este se coloca en el horno después de la primera cesta.

Programa de Energía y Estabilidad de Arco. Durante la investigación posterior a la primera rotura de electrodos se descubrió que los orificios producidos por los electrodos en la chatarra durante la profundización eran de un diá-metro muy reducido, esto podría provocar contacto físico indeseable entre los electrodos y la chatarra. Para ampliar el diámetro de los orificios de profundización se aumentó el voltaje del transformador durante esta etapa. Se estable-ció como meta la de incrementar el voltaje de arco hasta el máximo (aproximadamente 600 V) tan pronto como fuera prácticamente posible. Conscientes del hecho de que el arco de alta potencia cortan la chatarra ligera sin dificultad, se redujo también la velocidad de descenso de los electrodos.


acería

Laprácticaimplementadaes:IniciodefusiónenTap–13(1200V),seguidoporTap–15(1280V)ydespuésde4MWhcambioaTap–17(1350V)porelrestodelaetapadefusión.Elusode1200Vparaetapadeprofundizaciónsepodríacatalogarcomounaprácticadeiniciodefusiónmuyagresivaenhornoseléctri-cosconvencionales.Cabeseñalar,sinembargo,quelaprimaradeltafueretiradadespuésde1200coladasdevida,despuésdelamodificacióndelascubas.

Dependiendodelascondicionesdelachatarray laestabilidaddelarcodurantelaoperación,elpromediodelapotenciadeos-cilaentre94y100MW.Seobservótambiénquelacapacidaddelreguladorparamantenerlospuntosdeseadosdeoperaciónseveíaseveramenteafectadaporlapresenciadeaguaprovenientede los anillosde enfriamientode los electrodos al iniciode laoperación(Figura11).

Water on

kA

Effect of WCR on arc stability

Water on

kA

Effect of WCR on arc stability

Figura 11 Efecto del agua de enfriamiento de los electrodos en la estabi-

lidad del arco

Laprácticaactualcontemplaunperíododeesperahastaqueseconsuman6MWhantesdehabilitarelaguadelosanillos.Des-puésdeestecambio,prácticamenteseeliminaronlosproblemasdeestabilidadasociadosconelaguadelosanillosinterfiriendoconlaestabilidaddelarco.

Ajustesalsistemaderegulación.LoshornosdeSDIestánequi-padoscon reactores suplementariosdehasta2.5Ω a34.5kV.Previoa lamodificaciónde lascubas, laprácticadeoperaciónincluíaelusodelostapsaltosdeltransformador,convelocidadesderegulaciónrelativamentealtas.Loanterioreraposibledadas

lascaracterísticasqueelusodereactoresagregaalcircuitodelhornoencuantoareducir laseveridaddeloseventosdecortocircuitodelhornodurantelaetapadefusiónyelaumentodelaestabilidaddelarco.Laaltavelocidadderespuestadelreguladorencombinaciónconelaumentoenelpesodelsistemamástil/brazo/electrodo,equivalenteaproximadamenteaun20%dein-cremento enmasa total de electrodos dio lugar a la presenciade fenómeno de errores en el posicionamiento de los electro-doscausandociclosalternosdesobre-corrienteyextincióndelarco.La reaccióndel reguladordeposiciónaestoseventosdealtacorrienteprodujounasituacióndemovimientoconstanteenelplanovertical.

Despuésdeprobardiferentesesquemasderegulación,elajus-te definitivo incluyó la reducción de velocidad de losmástilesenaproximadamenteun50%.Estamedida,aunquepositivaen

cuantoaqueredujolaseveridadyfrecuen-ciadeloseventosderesonanciamecánica,noaportólasolucióndefinitivaencuantoalaeliminaciónderoturas,especialmenteenloscasosdecaídasseverasdecarga.

Incremento de la reactancia.Comosemencionóarriba, el valormáximode reac-tanciadisponibleenelreactordeestehorno

esde2.5Ω.Estereactoresdeltipodenúcleodeaire,cinco(5)posicionesentre1Ωy2.5Ω.Originalmenteelreactorsedejóenlaposiciónde2.1Ω.Despuésdelosprimerosintentosdeoperaraesteniveldereactanciasetomóladecisióndeutilizarlacapaci-dadtotaldelreactor(2.5Ω),dadoquelasituaciónderesonanciaaunsepresentabademanerafrecuenteenlaoperación.

Estecambioredujosignificativamentelafrecuenciadecoladasen que se presentó el fenómeno de resonanciamecánica.Noobstanteloanterior,lasituaciónderoturadeelectrodosaunsepresentabaesporádicamente,principalmenteasociadaconseve-rascaídasdecarga.

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Aumento de la resistencia mecánica de la unión de elec-torados.Unaposiblesoluciónaestasituacióndealtainciden-cia de roturas por caída de carga habría sido el cambiar a undiámetromayorenloselectrodos(700mmenlugarde600mm).SDInoconsideróestaposibilidaddebidoalhechodequeeldi-señodelsecundario(mástiles,brazosysistemahidráulico)estádiseñadoparaelectrodosde600mmyelaumentodediámetroincrementaría considerablemente el peso de las columnas. Laalternativafueladeprobarunsistemadeuniónmasrobustoatravésdeunnipledeconexióndemayordiámetro.Elresultadoinmediatofuelareduccióndelaroturasporcaídasdecarga,conel inconvenientedetenerqueusarunsistemadeuniónniple/electrodonoestándarenlaindustria.

Incrementodelcírculodeloselectrodos(PCDporsussiglaseninglés).Laideaprincipalconestamodificacióneraladereducirelefectodlasfuerzasmagnéticasderepulsiónpresentesduran-telafusiónpormediodelincrementodeladistanciasentreloselectrodos,dadoquelafuerzaesinversamenteproporcionalaladistanciaentreellos.Elincrementoendiámetrofuede1.25moriginalmentehasta1.33m,estadistanciaeralamáximaposibleantesdeincurrirenmodificacionescostosasdelosbrazos.

CONCLUSIÓN

Motivados por la necesidadde entendermejor la naturaleza yseveridadde lasoscilacionesdel sistemasecundariodelhornoenSDI,ElpersonaldeserviciotécnicodeGrafTechdesarrollóe

implementóunnuevomóduloparaanálisisvibracionesmecáni-casenloshornos.

Todos los cambios operados en el horno del caso presentadoocurriendoaproximadamenteenelordencronológicoenquesedescribieronenesteartículo.Lamejorafinalalsistemafueelre-sultadocolectivodetodaslasmodificacionesdescritas.MedidasadicionalestomadasensoportedeesteesfuerzoseincluyeronenunaponenciaindependienteporpartedeSDI.

Lasmejorasdescritasenestetrabajotantoalsistemamecánicodelhorno,comoaloscomponenteselectrónicosdelmismo,hanpermitidoreducirelnúmeroderoturaspormesde33aliniciodeesteproyectohasta4roturaspormesenpromedio.

Despuésdeestasmodificaciones,SDIhaestadooperandoestasunidadesdeproducciónexitosamente,consensiblesbeneficiosen reducción del tiempode horno conectado, tiempo total decoladaydefinitivamente,unincrementoenlaproductividaddelaplanta.SDIalcanzólametadeproducciónde2.7MTPAfijadaaliniciodeesteproyecto.

AGRADECIMIENTO

LosautoresdesearíanagradecerenestepuntoalosseñoresRic-kyRollins,TimBosserman,BobLaRoy,BryanButcheryatodoelpersonaldemantenimientoyproduccióndeSteelDynamicsInc.Porsuparticipaciónenesteproyecto,yalosdoctoresBenBow-

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REFERENCIAS

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9.B.Remus,“AnalyseelektromechanischerSchwingungenvonElektroden-Tragarm-System anDrehstrom-Lichtbogenöfen”(Analysisof theelectromechanical swingsof theelectrode-armsystemonACarcfurnaces).Dr.-Ing.Thesis,UniversityoftheFederalArmedForces,Hamburg,1984

10 R. Gerhan and N. Lugo “Achieving the optimummeltingpowerintheEAFandtheuseofGrafTechspecialEAFmo-nitoringsystem”XXXIXSteelmakingSeminar-InternationalofAssociaçãoBrasileiradeMetalurgiaeMateriais,Curitiba,Brazil,2008.

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Si usted está interesado por favor envíenos el resumen del tema, máximo una cuartilla, para su evaluación y aprobación por el comité técnico antes del día 28 de mayo de 2012. Una vez que se haya seleccionado la ponencia, será notificado por escrito por la AIST México. Algunas de las ponencias seleccio-nadas serán publicadas en la revista trimestral “Hierro y Acero” de la AIST México. NOTA IMPORTANTE: en caso de varios autores para un mismo artículo técnico, en sólo uno de ellos será aplicable el descuento que el congreso ofrece a los expositores en la cuota de inscripción

La AIST México, invita al personal de la Industria del Acero, a fabricantes, proveedores y usuarios, así como a institucio-nes académicas a presentar trabajos prácticos y teóricos relacionados con los procesos de la industria del Acero, en el Quinto Congreso y Exposición de la Industria del Acero, CONAC 2012.

Los temas solicitados de las ponencias son los relacionados con desarrollos tecnológicos, aplicaciones prácticas, proyectos de automatización, nuevas instalaciones e investigaciones científicas en las áreas de:

Para envío de resumen de ponencia, venta de stand o información de este evento contactarse a: AIST México:

Tel. +52(81) 8479 3077 Fax: +52(81) 8479 3067 e-mail: [email protected] o directamente en la página de internet www.aistmexico.org.mx


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Pasillo de servicio

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InformesAIST Capítulo México A.C.Tel. (81) 8479 3077Fax: (81) 8479 3067Correo electrónico:[email protected] www.aistmexico.org.mx

museo del acero


8 al 11 de Octubre, 2012 Cintermex, Monterrey, N.L.

Congreso y ExposiciónCongreso y ExposiciónCongreso y Exposiciónde la Industria del Acerode la Industria del Acerode la Industria del Acero555555ooo

Salón T. L. C.

Pasillo de servicio

CENTRO DE NEGOCIOS

ENTRADA ENTRADA ENTRADA

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InformesAIST Capítulo México A.C.Tel. (81) 8479 3077Fax: (81) 8479 3067Correo electrónico:[email protected] www.aistmexico.org.mx

CANACERO

Fue en el lejano mes de Diciembre

del año 1995 cuando surge una de

las primeras actividades formales

de la entonces recién fundada “Iron

and Steel Society (ISS) México

Primera Sección en forma de un

necesario medio de comunicación

impreso cuyo nombre en portada,

además del registrado oficialmente

para la sociedad, era solo “Boletín

Informativo”.

En la misma cubierta deese primer boletín y comoparte delmensaje de iniciode la publicación se cita-ba lo siguiente en palabrasdel entonces Presidente dela ISS México, Ing. MiguelAngel Pedroza: “Esta revistaconstituyeunadelasestrate-gias quehará posible promo-verennuestraasociaciónunacomunicación continua queestimule la participación y elintercambiofructíferodeideasentrelosmiembros.Lamisiónyvisióndeestemediodecomu-nicación sigue vigente y se haagigantadoalpasodelosaños.

Ese primer boletín informativo constabadesolo8páginasin-cluyendolaportadaycontraportadaconartículostécnicosymuypocosanunciantespioneros.

Entonosde2a3coloresdetintasengranpartedesusedicionestrimestraleselboletíneradistribuidomayormenteatravésdelavaliosacolaboracióndelosmiembrosyamigosdelaISSMéxi-coqueensusvisitasyviajesaplantassiderúrgicasseencarga-

bandeentregarloaloslectoresaquienessedeseabaalcanzar.Estemododeimpresiónymecanismodeenvíoyentregaseprolongaríavarios años y terminaría con el número 19en elmes de Febrero de 2004. Se aproxi-mabaunanotable evolución en la vida deestas páginas coincidiendo con el cambiode nombre de la sociedad en los EstadosUnidos de América y por consecuencia,también enMéxico ya que a partir del 1deEnerodeeseaño2004despuésde lafusión de diversas asociaciones profesio-naleshabíanacidolaAISTMéxico,A.C.

Elnuevoesfuerzoestabaeficazmenteen-cabezadoporelIng.FélixCárdenasyporlaIng.MyrnaMolinaquienessedieronalatareadeinvestigarlospasosaseguirpara fundar una revista que continuara

conlamisiónoriginaldesuantecesorboletíninformativo.

Elproyectoincluyóvariasimportantesetapas,algunasdeellasacubrirenformasimultánea,entreellasseencontrabanlassi-guientes:

- Lanzarunaconvocatoriaentrelosmiembrosyamigosdelaasociaciónparadefinirelnuevonombredelarenovadapublicaciónconunincentivosimbólicoaquienpropusierael nombre seleccionado.Se recibióuna importante can-tidaddenombres.Eltítuloganadorfue“HierroyAcero”


complementadocon“UnapublicacióndelaAsociacióndeTecnologíadelHierroydelAcero”.

- - Realizarlostrámiteslegalesantediversasdependencias

oficialespararegistraryprotegerelnombredelarevistaasícomoloscubrirlosrequisitosnecesariospararecibirlaautorizaciónoficialparapublicaciónydistribución.

- - Analizarelnúmerodeanunciantesqueseincluíanen

mediosimpresosquecubríanelmercadosiderúrgicoydemanufacturaengeneral,paraestablecerunbench-markingyubicarelnúmeroóptimodeanunciantesenlanacienterevistadelaAISTMéxico.

- - Establecerlascondicioneseconómicasyfinancierasen

lasquetendríaquetrabajarlapublicación.Deberíaserautofinanciablecubriendolatotalidaddesusgastosdeoperaciónyadministración.Sedioaconocerlospreciosportipodeanuncioycumpliódesdeuninicioconesterequisitoindispensabledefinanzassaludables.

- - Crearpolíticasdecontenidodelosartículosparapubli-

caciónademásdefomentarymotivarentre losmiem-brosyamigosdelaasociaciónlabúsquedadeautoresyanunciantes.

- - Definirlasmejoresalternativasdeimpresiónydistribu-

ciónenMéxicoyelextranjero.- - Desdeelinicioyalpasodeltiemposehaoptimizadola

operaciónde larevistaconrevisionespermanentesencostos,imagenycalidadengeneral.

- Laprimeraedicióndelanuevaetapadelarevista,connuevonombre,formatoyatodocolor,ocurrióenelmesdeAgostode2004conelnúmero20ycon36páginasincluyendopor-tadaycontraportada.

Sedecidiódedicarcadanúmeroensuportada,mediantein-vitación,aalgunaempresaoinstituciónvinculadadealgúnmodoalsectorsiderúrgicoennuestropaísdedicándoleade-máselespaciodelaseccióneditorialparaunmensajeinsti-tucionalyunasemblanzaoficialdevariaspáginas.Tambiénseacordómantenerlasseccionesfijasdeartículostécnicos

conlasqueterminabalaanteriorépoca:Acería,Laminacióny Procesos delAcero además de noticias relevantes sobreactividadesdelaAISTMéxico,deCANACERO,delMuseodelAceroyenocasionesespecialesconartículosdeinterésgeneral.

Enlatrayectoriadeestaactualrevista,alolargode30ante-rioresnúmerospublicadostrimestralmenteenformaininte-rrumpidasehandedicadoedicionesa:

15 Empresasproductoras yde la cadenade sumi-nistrodelaindustriadelacero

5 RelacionadosconlosCongresosyExposicionesCONAC

3 Institucionesdeestudiossuperiores3 Entregasdebecas1 ElHistóricoHornoAlto11 MuseodelAcero1 CANACERO1 Conmemoracióndelos15añosdeISSAIST enMéxico.

Enlaactualidadestarevista“HierroyAcero”tieneuntirajecercanoa2,500ejemplaresporediciónloscualesensugranmayoríasonempacadosypreparadosparasuenvíodefor-mamanualsinlacontratacióndeunaempresaoinstituciónexterna; siendoadicionalmente laprimer revistade índoletécnicoenidiomaespañoldedicadatotalmentealaindustriadelhierroyelaceroquesedistribuyeimpresagratuitamenteentremiembrosycolaboradoresyqueademáscuentaconaccesoalasedicioneselectrónicascompletasvíainternetenlapáginawebhttp://aistmexico.com/revista

Todoesteresultadonoseríaposiblesinlosautoresqueama-blementecompartensusartículostécnicos,sinelapoyodelosmiembrosyamigosdelaAISTMéxico,sinelaccesodelos fabricantes y proveedores para que su personal recibaestosejemplares,sinelapoyodelasdiversasmesasdirecti-vasISS–AISTMéxicoycomitéseditoriales,sinelapoyoderepresentantesdeinstitucionesacadémicasyenformamuyespecialsinelenormesoportedelosfielesanunciantesquenoshanbrindadolaconfianzaparatransmitirsusmensajesatravésdeestaspáginas.

Gracias a todos y esperamos continuar por tiempo indefinido con su invaluable apoyo para continuar con esta labor y enriquecer

cada vez más el contenido de esta revista.

“The AIST Mèxico Member Chapter’s publi-cation, Hierro Y Acero, has pro-vided significant value to mem-bers of the iron

and steel industry living in Mèxico. The journal, published in Spanish language on a quarterly basis, includes quality te-chnical articles and resources pertinent to the steel industry, in addition to infor-ming our members about AIST Mèxico Member Chapter events such as the up-coming CONAC 2012 congress in Mon-terrey, or the variety of student programs designed to promote our industry to the next generation. Based on the positive exposure provided by this quality journal, the AIST Mèxico Member Chapter con-tinues to excel in service to our member-ship and our industry by advancing the technical development, production, pro-cessing and application of iron and steel. I offer my sincere congratulations to the chapter leadership upon having publis-hed the 50th edition!”

Ronald E. AshburnExecutive Director Association for Iron

& Steel Technology

La revista Hierro y Acero es un medio muy eficaz de comu-nicación y exposición para nuestro medio Acerero; Fabricantes, Proveedores, Acadé-

micos y Comercializadores de acero, la reciben trimestralmente impresa o electrónicamente, encontrando en esta, información administrativa, técnica, académica, empresarial y desde luego avisos o invitaciones de cursos y congre-sos dirigidos al la educación continua, continua que es la base del éxito para el desarrollo humano. Los logros y los reconocimientos alcanzados tanto por la industria Acerera como por los Ace-reros también se muestran exitosamente en esta, la revista satisface plenamente las necesidades de informar y mantener unido armoniosamente nuestro medio Acerero. Ing. Sergio Zapata ZamoraSub-Director Acería AHMSA

La Revista Hierro y Acero del AIST México es un referente obliga-do para todos aquéllos que participamos en la industria siderúrgica nacional. El balance de temas de esta pu-

blicación es muy apropiado, ya que nos permite enterarnos tanto de asuntos emi-nentemente técnicos, como de noticias oportunas y perspectivas económicas de nuestro sector, consiguiendo un docu-mento muy completo en cada edición. Hoy en día es indispensable estar bien informado para tomar decisiones, y sin duda alguna, la Revista Hierro y Acero es un medio que cumple con gran calidad su cometido.

Lic. Juan Bosco Alvarez L.Director de Mercadotécnica

Minera Autlán

“En un mundo Glo-balizado donde la competencia y lide-razgo están basados en indicadores de Productividad y Ca-lidad, es indispensable contar con perso-nal mejor preparado, integrado y con ex-periencia bien aplicada en las diferentes áreas de la fabricación y distribución del acero. Gracias a este tipo de medio infor-mativo, así como a su apoyo en la promo-ción de intercambio de experiencias entre los que disfrutamos de trabajar en la in-dustria del acero, se fortalece cada vez más dicha industria en México y se posiciona entre las mejores del Mundo.”

Roberto Cedeño EstradaDirector Simec InternationalPlantas de Tlaxcala y CholulaAceros Especiales

El participar en los pro-cesos de transformación del acero y ser testigo cotidiano de las diferen-tes facetas del mismo, es algo que me llena de orgullo e incrementa

mi compromiso con una industria que día a día demanda mucha más entrega y una estricta calidad. El pertenecer a una asociación como la AIST es defi-nitivamente un gran orgullo, el mismo que seguramente experimentan en esta ocasión los integrantes de su directiva, ya que gracias al gran tesón que siempre han demostrado sus colaboradores cele-bramos la edición número 50 de esta importante publicación, en beneficio de toda nuestra comunidad acerera. En hora buen y muchas felicidades.

Ing. Francisco de los Santos SotoCoordinador de Trefilados Villacero

Es por demás sa-tisfactorio poder ver el número 50 de la Revista Hierro y Acero, misma que ha servido como medio de promoción y difusión de la in-dustria siderúrgica del país. La Revista nos ofrece noticias relativas a la indus-tria, nos pone al día sobre las activida-des que la Asociación lleva a cabo y nos ofrece información de primera mano que podemos utilizar para resolver pro-blemas potenciales o entender como se solucionaron. Estos 50 números que se completan son un excelente inicio y es-peramos poder contemplar en un futuro próximo al número 100 y siguientes.

Dr. Rafael Colas OrtizDirector de Centro de Innovación, In-vestigación y Desarrollo en Ingeniería y Tecnología (CIIDIT)


Comentarios de líderes

Una Alternativa Comprobada

Visítenos en nuestra página: www.fedmet.com Oficinas Internacionales: P.O. Box 278, Westmount Station, Montreal, Quebec, Canada H3Z 2T2

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Tenemos: Ladrillos Refratarios de:■ Magnesita-Carbón Grano Electrofundido■ Magnesita Quemada■ Magnesia Cromo■ Alúmina-Magnesita-carbón

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y Tenemos:■ Arenas para EBT y Flosan de Ollas■ Masa Seca para Piso de Hornos Eléctricos■ Placas Aislantes■ Refractarios Negros y■ Electrodos y productos

Como han pa-sado los años, es increíble enten-der el fenóme-no que nos está sucediendo en la industria ace-rera y como hace

quince años paso de ser una industria paraestatal a hoy en día una industria globalizada, un puñado de catedráti-cos profesionales y técnicos del acero decidieron escribir cada uno de las evoluciones de lo que México a vivido en un medio que fuera diferente para sus agremiados, es increíble como esta idea que nació hace 15 años es hoy en día referencia bibliográfica para muchos casos de éxito, desarrollo, in-novación, promoción de muchas ideas y vinculo social, para aquellos que es-tamos en la Industria del Acero, esto es para mí la revista “Hierro y Acero”

Ing. Porfirio González MierPresidente AIST México Periodo 2011-2012

“Gracias a este gran medio de comunicac ión que nos permite aprender, inter-cambiar y conocer experiencias de la industria del ace-ro. Estas experien-

cias las tomamos de base, y se las llevamos a nuestras niñas y niños, para que conozcan la realidad de la industria, mediante una ciencia cercana, lúdica, interesante y nece-saria, para lograr hacer de México el país que todos queremos. Nuestras niñas y niños deben experimentar la ciencia de tal forma que los motive a una construcción creativa de ideas, para que tengan los elementos para desarrollar las innovaciones del mañana”.

Ing. Luis López PérezDirector General, horno³

La industria Siderúrgica en México juega un pa-pel clave en el desarrollo e c o n ó m i c o del país. Da empleo a 53 mil personas de manera directa y a poco más de 550 mil de manera indi-recta; participa con el 2.6 por ciento del PIB nacional y el 15 por ciento del PIB manufacturero; una política de fomento industrial permitiría a esta y otras industrias ser más competitivas en los mercados globales y lograr una mayor derrama económica. Agradece-mos el espacio que siempre nos brinda en su revista AIST Capítulo México A.C, y a su equipo de profesionistas que a través de este y otros medios fomentan el avance e intercambio de conocimientos en la Industria del Hierro y el Acero.

Ing. Octavio Rangel FraustoDirector General de la CANACERO


Quiero enviarle una felicitación a la revista Hierro y Acero, órgano de la AIST Capítu-lo México por un aniversario más en su trayectoria editorial.En ArcelorMittal México aplaudimos el esfuerzo de todas las publicaciones que contribuyan a elevar el conocimiento general y técnico sobre la industria side-rúrgica.

Bill ChisholmCEO ArcelorMittal México

Comentarios de líderes Industria Siderúrgica

de la


laminación

RESUMEN

Se observaron distintas formas de agrietamiento en dos aceros microaleados, expuestos a medios amargos a temperatura ambiente y a 50°C. Cada forma de agrieta-miento fue relacionada a microestructura bandeada fe-rrítico-perlítica y ferrítica acicular. La temperatura fue un factor importante que modificó la forma de agrieta-miento, siendo más notorio para el acero con microes-tructura bandeada ferrítico-perlítica. Esta microes-tructura fue susceptible a los efectos del hidrógeno a temperatura ambiente, pero presenta un mecanismo diferente a 50°C. La microestructura ferrítica-acicular con carburos en fronteras de grano fue susceptible al agrietamiento asistido por disolución anódica indepen-dientemente de la temperatura de prueba.

Palabras clave: aceros microaleados, servicio amargo, formas de agrietamiento, microestructura

ABSTRACT

Different cracking modes were observed under sour servi-ce conditions of two microalloyed pipeline steels at room temperature and 50°C. Each steel showed different crac-king modes that were related to their different micros-tructures. Temperature had an important role on swit-ching the cracking characteristics being remarkable by the banded ferrite-pearlite steel microstructure. This mi-crostructure was susceptible to hydrogen effects at room temperature but presents a totally different mechanism at the working pipeline temperature (50 ºC). While, acicu-lar ferrite microstructure with carbides patches at grain boundaries was susceptible to anodic dissolution assisted cracking no matter the temperature being tested. Keywords: microalloyed steels, sour service, cracking modes, microstructure.

agrietamientotuberíasen

Form

as de

S. Serna1, A. Molina1, A. Torres-Islas1, S. Valdes2, B. Campillo2, 3

1CIICAp-FCQeI-UAEMor, Av. Universidad 1001, C.P. 62251, Cuernavaca, Mor., México.2Universidad Nacional Autónoma de México. Instituto de Ciencias Físicas. Av. Universidad s/n. Col. Chamilpa. Cuernavaca, Morelos. C. P. 62130.

3Universidad Nacional Autónoma de México. Facultad de Química. Cd. Universitaria, Coyoacán, México D. F. C. P. 04510.

de acero microaleado para servicio amargo

INTRODUCCIÓN

Los tubos elaborados de acero microaleado tienen especial aplicación en la industria del transporte de petróleo y gas amargo.1,2 De manera general, la producción de dichas tuberías para servicio amargo se ha enfocado principalmente en alcanzar la mejor combinación posible en-tre resistencia y tenacidad a través de la optimización del diseño de la aleación en conjunto con el procesamiento termomecánico, además de mantener un alto grado de soldabilidad en el acero1,3.

El término amargo se emplea para indicar que el agua de mar que se utiliza en algunos pozos para facilitar la extracción de gas, contiene ácido sulfhídrico (H2S) disuelto, lo que agrava los procesos de corrosión en las tuberías10. Bajo estas condiciones se favorece el agrietamiento de las tuberías de acero por efecto del hidrógeno atómico el cual se produce en su superficie como un subproducto de la reacción de co-rrosión entre el H2S y el acero expuesto3,11,12. Se ha reportado que los aceros microaleados de mediana resistencia son susceptibles al AIH dependiendo de la limpieza y nivel de segregación.3, 13

Los aceros microaleados pueden fallar debido a una severa degradación por el sulfuro de hidrógeno (H2S), el cual se encuentra siempre presen-te en el petróleo crudo y en el gas natural,4 por lo que entre otras cosas, se debe prestar principal atención al tamaño, morfología y distribución de las inclusiones no metálicas de aceros microaleados para tubería de mediana resistencia,4 para evitar el agrietamiento inducido por hidróge-no (AIH). En el caso de este tipo de agrietamiento se ha determinado que la microestructura es el factor clave que influye en los diferentes aceros.4

El procesamiento termomecánico controlado es también un aspecto importante en la producción de aceros grado API de alta resistencia, parámetros tales como la temperatura de recalentamiento, temperatu-ras de laminación y velocidades de enfriamiento juegan un papel de-terminante en la obtención de la microestructura y propiedades finales del acero.3 La adición de Nb como elemento microaleante a la compo-sición química del acero en combinación con el proceso de laminación controlada, refinan considerablemente el tamaño de grano,5 obteniendo generalmente una microestructura bandeada de ferrita y perlita si no se aplica un enfriamiento acelerado posterior a la laminación controlada.El refinamiento de grano es un mecanismo por el cual se mejora la re-


laminación

sistenciadelacero,haciendoposiblereducirdemaneraconside-rableelcontenidodecarbono,ylograndotambiénoptimizarsusoldabilidadytenacidad.6-8Porotrolado,losacerosparatuberíaconadicionesdeV,seendurecenprincipalmenteporprecipita-ciónyseajustanlaspropiedadesmecánicasdeseadasalsometeralostuboselaboradosconestetipodeaceroauntratamientodetempleyrevenido.Estorepresentaotraalternativaparalafabri-cacióndetuberíaparaeltransportedegasamargo.Laestructuradeferritaacicularobtenidaapartirdel tratamientotérmicodeestosacerosaumentaaúnmássutenacidad6-9.Actualmentelosprocesosdefabricacióndelacerogarantizanba-josnivelesdeinclusiones,conformaredondeadaybajaonulasegregación, previniendo la aparicióndelAIH.Sin embargo, apesar de estos controles en su proceso de fabricación, se hanseguidoreportandofallasporagrietamientoenladirecciónper-pendicularalalaminacióndelatuberíadeacerogradoX52ins-taladaenMéxicoenmediosdegasamargo.14Deloanteriorsedesprendequeelmecanismodeagrietamientodelatuberíadeestosgradosestárelacionadoconelesfuerzoalqueselesometeenpresenciadegrietaodefecto.

Elpresente trabajomuestradiferenciasmicroestructurales en-tredosacerosmicroaleadosparatuberíademedianaresistenciainstaladosenMéxico.Serevelaelpapelquejueganestasdife-renciasensuspatronesdeagrietamientoenmediosamargosbajoesfuerzo,medianteprobetasconocidascomoWOL-modificadasbajocargaestáticaatemperaturaambienteya50°Cquecorres-pondealatemperaturadetrabajodeestastuberías.

Procedimiento experimental.

Seevaluólasusceptibilidadalagrietamientoenlacondicióndellegadadedos tiposdeacerosmicroaleadosusadosen tuberíaparaeltransportedegasamargogradoAPI5LX52,designadoscomoM-1yM-2.Losacerossefabricaronmediantediferentesrutas deprocesamiento.La composiciónquímicadeterminadamedianteespectroscopiadechispaenlosacerossemuestraenlaTablaI.PuedeobservarsequesondeltipoFe-Mn-Siconpe-queñosporcentajesdemicroaleantes,(MIC).LoscontenidosdeCyMnestánenloslímitesdeterminadosparaservicioamargo.8Lasumadeloselementosmicroaleantesrequeridade0.11%,esrebasadaporelaceroM-1.ElaceroM-2escalmadoconAlynocontieneNbniMocomoelementosmicroaleantes.SepuedenobservarcontenidosdeSmuybajosycontenidosdePpordebajodeloslímitesrecomendados(0.015%enpeso).CabehacernotarlapresenciadeloselementosCu,NiyCr.Laspropiedadesme-cánicasdelosacerossemuestranenlatablaII,dondeseobservaqueelaceroM-1seencuentraporarribadellímitedecedenciarequeridode360MPa(52ksi),mientrasqueelaceroM-2seencuentrapordebajodeestevalor.EngeneralseobservóqueelaceroM-1esmásresistenteenrelaciónasusvaloresmásaltosdedureza, límitedecedenciayresistenciaúltimaalatensión,peroesmuchomenosdúctil ypor endeconmenor tenacidadqueelaceroM-2.

Tabla I. Composición química de los aceros microalea-dos, % en peso

LasprobetasWOL-modificadasporNovakyRolfe15paracondi-

Acero C Si Mn P S Al Cu Ni Cr Mo V Nb Ti

M-1 0.06 0.3 1.05 0.013 0.002 - 0.25 0.02 0.02 0.008 0.05 0.05 0.02

M-2 0.075 0.334 0.823 0.013 0.003 0.021 0.126 0.043 0.033 - 0.031 - 0.014

BalanceFe MIC=%V+%Nb+%Ti,M-1=0.12yM-2=0.045

Carretera Mty-Laredo km 22.7Ciénega de Flores, N.L., C.P. 65550

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laminación

cionesdecargabajodesplazamientoconstante,fueronmaquina-dasapartirdelmaterialbasedelosductosenladirecciónT-L(laprimeraletraindicaladireccióndelesfuerzoaaplicarylasegun-daindicaladirecciónalolargodelacualsehabrádepropagaragrieta).Lasprobetassecargaronaunvalorinicial(Kinic)igualal 95%de la intensidadde esfuerzo crítico (KIc)medidoparacadaacerodeacuerdoalanormaASTME399comosemuestraen laTabla II.La configuración geométrica, dimensiones, y ladireccióndecortedelasprobetassemuestranenlaFigura1.LasprobetasWOL-modificadasfueronpre-agrietadasporfatigautili-zandounamáquinaInstronmodelo4200,concontroldelacar-gaparapodergenerarunagrietade1.3mm.Posteriormentelasprobetassecarganmedianteuntornilloatemperaturaambiente,utilizandoelmétodoconocidocomotécnicadedeformaciónenlacaraopuesta16hastaelvalordeKIinicdeseado.Estemétodomideycontrolaladeformaciónenlacaraopuestadelaprobetapegándoleunagalgadedeformación.

Figura 1. Probeta MWOL modificada, dimensiones y dirección de corte-maquinado.

TablaII.PropiedadesmecánicasycondicionesdecargadodelosacerosmicroaleadosAcero Dureza

(RB)RC

(MPa)RT

(MPa)Elongación

(%)KIinic

(MPa•√m)

M-1 91 382 470 26 43.48

M-2 87 343 453 42 39.58

RC = Resistencia a la cedencia, RT = Resistencia a la tensión

Laspruebasserealizaronatemperaturaambienteya50ºCen

unsistemaselladodevidrio,delcualpreviamentesehabíaelimi-nadoelaireconargón.EltiempodeexposiciónylalongituddelasgrietassemonitorearonsistemáticamentehastaquelagrietadetuvosucrecimientodeacuerdoaloscriteriosestablecidosporlanormaNACETM-0177-90.LuegolasprobetasselimpiaronypulieronaespejoatacándoseconNital2%pararevelarlastrayec-toriasdegrietaencadaacero.Seempleómicroscopíaelectrónicadebarridoparaestudiarlaformadelasgrietasylascaracterísti-casmicroestructuralesenlasregionesdelapuntadelasgrietas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

Figura2.-Microestructurasdelosdiferentesacerosmicroalea-dosdemedianaresistenciaa10Xmicroscopioóptico:a)M-1yb)M-2.Ladirecciónlongitudinalconcuerdaconladireccióndelacotaenlasfiguras.Lasusceptibilidadalagrietamientodelosacerosdependefun-damentalmentedelacombinaciónentreelmedioagresivoyelestadodeesfuerzo,ydemaneraimplícitadesumicroestructura.

Comopuedeobservarseen laFigura2, lamicroestructuradelaceroM-1difieresignificativamentede ladelM-2.ElprocesodefabricacióndelaceroM-1eseldelaminacióncontrolada(Fi-gura2a),mostrandogranosdeferritaequiaxiadaconbandasdeperlita,uniformementedistribuidaalolargodeladireccióndelaminación.LaFigura2b,correspondealamicroestructuradelaceroM-2,constituídadegranosfinosdeferritaacicularobte-nidosportempleyrevenido,queproducenlacombinaciónde-seadaderesistenciaconunaexcelentetenacidad,aumentando


laminación

considerablementesuporcentajedeelongaciónconrespectoalaceroM-1,comopuedeobservarseenlaspropiedadesmecáni-casdelaTablaII.

Ladisparidadencuantoalaspropiedadesmecánicasobservadasenlosacerosbajoestudio,apesardeteneruntamañodegranosimilar(aproximadamentede10mm),sedebealprocesoespecí-ficoporelcualhanalcanzadosunivelderesistencia.

Para alcanzar su resistenciamecánica, el aceroM-1 suma lossiguientesmecanismosmetalúrgicosdeendurecimiento:porso-luciónsólida(porefectodelSiyelMn)porrefinacióndegranomedianteuntratamientotermomecánico(laminacióncontrola-da) y por precipitación (principalmente por la adición del V).AunqueelaceroM-2seendurecetambiénporsoluciónsólidayprecipitación,asícomoporrefinacióndegrano,elefectodesu tratamiento térmico de revenido le imparte unamejor dis-tribuciónde susprecipitados yuna reducciónde sudensidaddedislocaciones,volviéndolomásdúctilqueelaceroM-1.Sinembargo,elrevenidotambiénrelajatensionesalavezqueredu-ce la interacciónprecipitado-dislocación,especialmente losdeV(C,N)3,17porloqueconsecuentementebajasuresistenciamecánica,comoseilustraenlaTablaII.



laminación

Figura3.-PuntasdelagrietadelaceroM-1atemperaturaambiente(a)y50ºC(c).ParaelaceroM-2atemperaturaambienteenlasolu-ciónNACEencondicionesatmosféricas(b)ya50oC(d).

Las diferencias microestructurales, asícomolasdistintastemperaturasdeprue-ba,propicianpatronesdeagrietamientodiferentes en los aceros bajo estudio.Para el aceroM-1 la diferencia en suspatronesdeagrietamientoesmásmarca-daalevaluarloadiferentestemperaturas.EnlaFigura3seobservanlaspuntasdegrietas de los dos aceros en la soluciónNACE,atemperaturaambiente(Figuras3ay3b),a50oC(Figuras3cy3d).

Debidoalamorfologíadelaspuntasdelasgrietasyproductosdecorrosiónensuinterior,elprincipalmecanismodecreci-mientoypropagacióncorrespondealdedisolución anódica. Con excepción delaceroM-1enlasoluciónNACEatem-peraturaambiente(Figura3a),todaslasdemásgrietaspresentanunachatamien-toensupuntadebidoaunadisoluciónselectiva de las mismas, como puedeobservarseenlasFiguras3ba3c.Estasfiguras muestran bulbos de disolución

aproximadamentea45oconrespectoal frentedelavancede lagrieta.

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LaFigura4muestraunanálisisrepresentativorealizadomedian-teEDX,dentrodelosbulbosmostradosenlasFiguras3b,cyd,endondeseobservalapresenciadeazufreydeoxígeno,loquepodríaindicarlapresenciadesulfurosyóxidoscomoproductosdecorrosióndentrodelavancedelagrieta.Estosproductosdecorrosiónpuedenromperseofracturarseconformevaavanzandola grieta como resultado del efecto de los esfuerzos aplicados,hastaque la grieta sedetieneal llegar aunniveldeesfuerzoslosuficientementebajosparayanoseguirpromoviendoelcre-cimientodeésta.Loanteriorsuponequeelmecanismopuedeestarasistidopordeslizamientoodeslizamientodisolución.Sinembargo,elpresentetrabajonoproduceevidenciaconcluyenteparadeterminarsupresencia.

Figura4.-PatróndemicroanálisisEDXquecorrespondealinte-riordelapuntadelagrieta(figures3b,cyd)mostrandoproduc-tosdecorrosiónposiblementedeFeSy/oFeO.

Lareaccióngeneraldecorrosiónquedescribelainteraccióndelmedioamargoyelaceroes:1,18

H2S+FeFeS+2H

Unafraccióndelhidrógenoqueevolucionaapartirdeestareac-ciónsedifundedentrodelasregionesdelapuntadelagrietaenambosaceros.Así,elhidrógenoatómicopasaatravésdelaredcristalina de los aceros y pude atraparse en defectosmicroes-tructurales como las dislocaciones y especies de precipitadospresentesencadaacero,asícomoenmenormedida,ensuslí-mitesdegrano.Sinembargo,comosemuestraenlaFigura3a,lamicroestructurabandeada(Figura2a)delaceroM-1eslamássusceptiblealosefectosdelhidrógenoatemperaturaambiente.

Lacoalescenciadepequeñasgrietas(micro-grietas)trans-granu-

laresenfrentedesupuntadegrieta, revelaelefectomayorita-riodelhidrógeno(cavitación)enesteacero.Lagrietaavanzademaneratransgranular,sinimportarquefaseseencuentreensucamino(ferritaoperlita),comoseobservaenlaFigura3a.

Otra característica importante en cuanto a elucidar el mayorefectodelhidrógeno,esquenoseobservaelniveldedisoluciónanódica,mostradotantoporelmismoacero(Figura3c)a50ºCcomoporelaceroM-2alasdostemperaturasdeprueba(Figuras3by3d).Deestosededucequelatemperatura,ademásdelami-croestructura,estambiénunfactorimportanteparadeterminarelmodoomecanismodeagrietamientoenestostiposdeaceromicroaleados.

LamayorcapacidaddedeformaciónplásticadelaceroM-2puedepropiciarenmayorme-didaelachatamientodelapuntadegrieta.Yal tener este efecto, el factor de intensidadde esfuerzo (K) se reduce, disminuyendoelestadodeesfuerzotri-axialenlapunta,dete-niendosupropagación.

Al mismo tiempo, la microestructura delaceroM-2esmáspropiciaparacrearmicro-celdas electroquímicas al encontrar de ma-neramáscercanaycontinuasegundasfases,talescomoferritaacicularycarburosensuslímitesdegrano.Deestamaneraseimpulsamás ladisoluciónanódicaporestamicroes-tructura.CasocontrarioalamicroestructuradelaceroM-1endondedadasunaturalezabandeada, esmásdifícil que se encuentrenenlatrayectoriadelapuntadelagrietadosfases,talescomo:ferritaequiaxiadaylaper-lita,bajandolaprobabilidaddequesecreenmicro-celdas electroquímicas. Sin embargo,yaunqueenmenormedida,se formanosepropicianmicro-celdas en el aceroM-1, al-

canzándoseaapreciarproductosdecorrosióndentrodelasgrie-tasdeesteacero,tantoatemperaturaambientecomoa50ºC.Delmismomodounagrietapuntiagudaalnoachatarsemantie-neelestadodeintensidaddeesfuerzoensupunta,propiciandoenmayormedidasucrecimiento.Elescenarioa50 ºCparececambiardrásticamenteparaelaceroM-1,endondedebidoalatemperaturaparecequelavelocidaddecorrosiónseincrementa,haciéndolomássusceptiblealadisoluciónanódica.

El hidrógeno aparentemente se comporta demanera diferenteen los dos aceros debido en granmedida a las característicasmicroestructuralescomodislocacionesyprecipitadosexistentesen ellos. Se conoce que los precipitados son sitios de capturadehidrógenomásirreversiblesquelasdislocacionesylímitesdegrano,noobstante, lasdislocacionesseconsiderancomositiosirreversiblestambién.Lairreversibilidadeslacapacidaddeman-tener al hidrógeno atrapado por un tiempo prolongado, dandopautaasusefectosdefragilizaciónenlosprecipitadosydebilita-mientodelainterfasematriz-precipitado.


laminación

Enelcasode lasdislocaciones,elhidrógenofavoreceeldesli-zamientoplástico,estableciéndoseposiblementeelmecanismoconocidocomoplasticidadlocalpromovidaporhidrógeno.19,20Atemperaturaambienteesteelementoseatrapaconmayorfa-cilidadenlosprecipitadosydislocacionesdentrodelaceroM-1.Alencontrarseestosenfrentedelapuntadegrietaagudayalserafectadosporalgunosdelosmecanismosdescritosanterior-mente,sepuedepropagarlagrietaporcavitaciónalencontrarseseparadosunosdeotrosunadistanciarelativamentecorta.Estogenerael patróndemicro-grietas, lascualescoalescenconeltiempoydanorigenalapropagacióndelasmismasporefectosdelhidrógeno.

Porotrolado,enelaceroM-2,elefectodeltratamientotérmicode revenido le confiereunamejor distribuciónde sus precipi-tados, a la vez que lohacemásdeformableplásticamente.Lamejordistribucióndelosprecipitadosestablesfueradelaregióndelapuntadelagrietadejanenmayormedidasitioslibresdehidrógenodebidoalachatamientodelapuntadelagrieta,siendolapropagacióndelhidrógenomássusceptiblepordisoluciónanó-dica,propiciadacomosemencionóanteriormentepor la crea-cióndeunmayornúmerodemicro-celdaselectroquímicas.Sinembargo,losefectosdelhidrógenoparaelaceroM-2nopuedendescartarse y ser ocultadosporunmayor efectodedisoluciónanódicaprevaleciente,comosemuestraenlaFigura3b.

A50ºCelefectodelhidrógenoesmuypobreenlosdosaceros,locualpuedeatribuirsealamayorfugacidaddelhidrógenoalaatmósferaaestatemperatura.También,alaumentarlatempera-turaseincrementalaenergíadisponibleparaqueelhidrógenoatómico,que fuecapazdedifundirse,puedapasara travésdelossitiosmicroestructuralesantesmencionadossinquedaratra-pado.Porlotanto,elpapeldelhidrógenosobreelagrietamientodeestosacerosa50ºCesmuchomenor.Engeneral,sepuedeestablecerquelaresistenciaalagrietamientoenmediosamargos,aumentaamedidaquelatemperaturaseincrementa.

CONCLUSIONES.Diferentesprocesosdefabricaciónconllevanaobtenergradosdeaceros similares, pero con distintasmicroestructuras, distribu-ciónytamañodediversosmicro-constituyentes.Aunquedesdeelpuntodevistaprácticosetieneunaresistenciamecánicasi-milar,lasdiferenciasmicroestructuraleslesconfierendiferentesrespuestas al agrietamiento en condiciones similares de carga,bajomediosamargosadistintastemperaturas.

A temperatura ambiente los dos aceros presentan diferentesformas de agrietamiento: disolución anódica para una ferritaacicular (aceroM-2) y de fragilización por hidrógeno, en unamicroestructura bandeada de ferrita y perlita (aceroM-1). La

29 yHIERRO ACERO/AIST MÉXICO

laminación

temperaturamuestraserunfactorimportanteencuantoalmododeagrietamiento,sobretodoparaelaceroferrítico-perlíticoa50ºC.AestatemperaturaelaceroM-1cambiasuformadeagrieta-mientoporeldedisoluciónanódica,presentandounmodomuysimilardeagrietamientoaldelaceroM-2.

LosresultadosmuestranqueelaceroM-2esmuypocosuscepti-blealosefectosdelhidrógenoacualquiertemperaturadeprue-ba,noobstantesusefectosnosedescartan,principalmenteenlosinicios.

La distribución y tamaño demicro-constituyentes de segundafase,ydefectoscomodislocacionesdebidoalprocesodefabrica-ción,jueganunpapelimportanteparadeterminarelcomporta-mientoorespuestaalagrietamientodeestetipodeaceros.

AGRADECIMIENTOS.

LosautoresagradecenlacolaboracióndelosTécnicosAcadémi-cosIvánPuenteLee,AnselmoGonzálezyReneGuardiánenlarealizacióndeeste trabajo,yelapoyoeconómicobrindadoporel proyectoCONACyTNo. 60984para la conclusiónde estetrabajodeinvestigación.

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procesos y usos del acero

RESUMEN:Elpresentedocumentomuestralosúltimosdesarrollosenlalubricacióncentralizada inteligente paraaplicacionesen laindustriasiderúrgica.Losnuevossistemasutilizansensoresintegradosdelflujodegrasaenválvulasdosificadoras;eles-tatusdellubricanteparacadapuntodelubricanteindividualsedetectaymonitoreaentiemporealenlacomputadoraparaprevenirfallaspotencialesdelequipoporfaltadelubricación.Estesistemaenvíaunacantidadmedidade lubricanteparacadapuntoalubricarindependientementeensupropiotiem-podeciclo.Estesistematienemodosdeoperaciónmanualyautomático.Todoslosparámetrosdelubricaciónparamilesdepuntosalubricarpuedenserestablecidosyajustadosenformaremotaenunmonitordelubricacióndeunacomputa-dora.

Centralizados Inteligentes Industria Siderúrgica

Intr

oduc

ción a los de Sistemas

Lubricación

para la



INTRODUCCIÓN.

Enunaplantaacerera típicaenuna líneade roladoescomúnencontrarmilesde rodamientosconvariosesquemasde lubri-caciónendiferentesequipos.Lalubricaciónadecuadaesmuyimportantepara prevenir lafallade losrodamientosycompo-nentesmóviles,yparaasegurarqueelequipotrabajeeficienteysuavemente.Lossistemascentralizadosdelubricacióntienenunaciertaventajaenelsuministrodelubricanteencomparaciónconlossistemasdelubricacióntradicionalmanual.Porejemplo,unsistemadelubricacióncentralizadapuededosificarlubricantealospuntosmientraselequipoestátrabajando,loqueeliminalosriesgospotencialesdeacercarsealosequiposcuandoestánenoperación.Elsistemaincrementalaprecisióndelubricaciónysuministra lubricantefrescoalequipoque lorequiere,yconellosepuedeextenderlavidadeeseequipoyreducirsutiempodeparo.Laseleccióndeunsistemadelubricaciónautomatizadoadecuadoeslaclaveparaincrementarlaconfiabilidaddelequipoyparaprevenirlafalladeéstedebidoalafaltadelubricación.De laextensagamadesistemasde lubricación,existendos ti-postradicionalesdesistemasdelubricacióncentralizadaquealo largode losañoshansido losmásutilizadosen la industriasiderúrgica.Sonelsistemadeunalíneaysistemadedoblelínea.Paralaslíneasdeproducciónconmilesdepuntosalubricarlossistemascentralizadosdelubricacióntradicionalestienen,entreotras,cuatrolimitacionesfundamentales:

1) ¿Cómo dosificar o cómo enviar grasa a cada punto individual en su propio ciclo de tiempo utilizando un mismo sistema de lubricación?

2) ¿Cómo pueden asegurar que los puntos de lubricación actualmente están siendo lubri-cados, sin necesidad de estar en el sitio físi-camente presente para verificarlo? ¿Cómo se puede localizar un punto bloqueado en forma rápida y eficiente?

3) ¿Cómo detectar fugas en las líneas en tiempo real?

4) ¿Cómo evitar que los puntos en falla afecten a otros puntos a lubricar en todo el sistema?

ElSistemasdeLubricaciónCentralizadoInteligente(IntLube)puedesuperarlaslimitacionesmencionadasantesyalgunasmás.EnestedocumentosepresentacómoelsistemaIntLubepuedesuministrarunacantidadadecuadadegrasaacadapuntoindivi-dualensupropiotiempodeciclo,muestratambiéncómomoni-torearvariosmilesdepuntosalunísonoentiemporealyasegurarquelosrodamientosguíasycojinetesquerequierenlubricanterealmentelotengan..

Sistema IntLube – El Layout principal y características especiales

ElsistemaIntLubesepuedeutilizarenpequeñasaplicacionesoengrandessistemasdemáquinas. Decualquiermanera,esespecialmenteadaptableparaelequipoylamaquinariaqueseencuentratrabajandoenambienteshostilesoseverosyquetie-nenvariosmilesdepuntosalubricarconciclosdelubricaciónindependientes.ElsistemaIntLubeesextremadamentebuenoparadosificargrasaadistanciasmuylargas.Enlosúltimos10años,lossistemasIntLubehansidoaplicadossatisfactoriamenteenmáquinas de sinterizado, en altos hornos, enmáquinas decoladacontinua,enmolinosdelaminaciónencalienteyelfríoyenvariostiposdeequipodeacabado;losdetallessemuestranacontinuación.

(1) El Layout del Sistema IntLube

Un Sistema típico de Lubricación IntLube consiste de unaunidadde controlprogramable,unconjuntodecomponenteshidráulicos característicos que incluyen, una bomba de grasade alta presión, recipiente, válvulas reguladoras de presión unconjuntodeválvulasdosificadorasparalospuntosalubricaryunsoftwaredemonitoreodestatusdelubricación.Lafigura1muestraunsistematípicoIntLube,dediseñomodularsimplifi-cadoquesatisfaceelarreglomáscomplejodelubricaciónparaunaplantasiderúrgica.Elsistemaposeeunalíneadetuberíadegrasaqueeventualmenteseconvierteenunlargorecipientedegrasaenelmomentoenquelabombaesactivada.Cadaválvulaseconectaalalíneadegrasaprincipalenformaparalela,ydosifi-caenformaindependientelagrasaacadapuntoalubricarensupropiociclodetiempocomoserequiere.Lossensoresdeflujodetectaneldesplazamientoabsolutodegrasaparamonitorearelestatusdelubricacióndecadapunto.Elsistemaesconfiableyesfácildeoperarenunaplantasiderúrgica.LasespecificacionestécnicasdeunsistematípicoIntLubseenlistanenlatabla1.

(2) Características Especiales del Sistema IntLube

ElsistemaIntLubenvíaunacantidadmedidadegrasaodeacei-teacadapuntoindividualalolargodelsistemaatravésdelasválvulasdosificadoras.Elvolumendosificadodelubricanteparacadapuntoquelorequiereestápredeterminadodeacuerdoalasnecesidadesdelequipo.Elciclodelubricaciónparacadapuntodelubricacióntambiénestápredeterminado,yasea,porlaexpe-rienciadeltécnicooporlasespecificacionesdegrasadelfabri-cantedelequipo.Elsistemadelubricaciónpuedeserfácilmenteajustableenlacomputadoracuandoserequiera.Cadapuntotie-neunnúmerodeidentificaciónenlamemoriadelControladorProgramable(PLC), por lotanto,ambos,elvolumendegrasayeltiempodecicloparacadapuntopuedeserindividualmen-teestablecidosyajustadosdesdeelmonitordelacomputadora.EstaesunadelascaracterísticasqueelsistemaIntLubetiene,permitiendoasí,elsuministrarlacantidadexactadelubricanteparacadapuntoensupropiotiempodeciclo.

Sistema de Lubricación Características de operación Limitaciones TípicasLong. Tubería de Grasa

CMRC - IntLube Válvulasoperanconsolenoideoaire(neumá-ticas)ysecontrolanporunprogramadePLC.

Envían grasa a cada punto individual en supropiotiempodeciclo.

Detectaymonitoreavisualmenteelestatusdelubricaciónparacadapuntoindividual.

Confiableyfácilmenteexpandibleamilesdepuntosdelubricaciónenunsistema.

Eselmejorparalubricarequiposdelíneasdeproducciónconmilesdepuntosytiemposdeciclodiferentes.

~300metros(NLGINo.1)~240metros(NLGINo.2)~180metros(NLGINo.3)

Líneasramalesarodamien-toshasta30mdelongitud.

Los datos de longitud detuberíafueronobtenidosdediversosproyectosenPlan-tasSiderúrgicas.

(3) Comparación: Sistema IntLube vs. Sistemas de Doble Línea y Una línea


Tabla I:Especificaciones Técnicas

Parámetro Especificaciones

RangodePresióndelSistema 0~40MPa

CapacidaddelaBomba 100~400ml/minuto

PresiónnominaldelaBomba 40MPa

Longituddelatuberíaprincipal(datosdeproyectosinstaladospor

CMRC)

LaBombalocalizadaenpuntointermedio

~300metersinradiusforNLGI#1~240metersinradiusforNLGI#2~180metersinradiusforNLGI#3

Descargadegrasadelaválvuladosificadora

0.5~5.0mlPorAcción

Tiempodereaccióndelsensordeflujo

Menosde0.2Segundos

Capacidaddelrecipientedegrasa 60~100Litros

El sistemaIntLubmonitorea losbloqueoso taponamientosdelíneaosilalíneaseencuentrarotayestolohaceentiemporealatravésdeunsensordeflujoespecialqueestáintegradoencadaválvuladosificadora.Elsensordeflujodetectaeldesplazamien-todegrasaylaseñalesmandadaalPLCparaidentificacióndealgúnbloqueoencadaunade lasválvulas. Siexistealgúntaponamientooalgúnpuntoo falla,éstesevaamostraren la

pantalladelmonitordelubricación.Cadapuntodelubricaciónenlalíneadeproducciónestámapeadoclaramenteenelestatusdelmonitor. Por lo tanto,unpuntode lubricaciónbloqueadooenfallapuedeser localizadorápidamenteporelequipoparaobteneruna reacción inmediata. El sistemade lubricación sepuede usar en equipos simples omúltiples almismo tiempo.EstaesotradelasrazonesdistintivasporlasqueelsistemaInt-



Sistema Doble-Línea Típico

PDG= Regulador de Presión Diferencial

Sistema de Una Línea Progresivo

Las Válvulas operan dependiendo de la diferencia de presiones en las dos líneas de grasa principales. La grasa fluye en una primera lí-nea operando la mitad de los pun-tos a lubricar en forma simultánea. Cuando alcanza la presión de ajuste, la válvula reversible hace el cambio a la otra línea para levantar presión y lubricar los puntos restantes.

Toma tiempo localizar un unto en falla. Se requieren varios conjuntos de bloques de válvulas para satisfa-cer los diferentes tiempos de ciclo con miles de puntos a lubricar.

La grasa primero fluye a través de un bloque maestro, luego a un Segundo bloque dosificador, y así subsecuen-temente. Las válvulas funcionan en orden secuencial, lo que significa que si un punto se bloquea, todo el sistema falla.

El sistema es difícil de expandir.

Adecuado para grasas NLGI No. 0~2, Líneas principales de lubricación con longitudes de 60~120 me-ters(1).

Líneas ramales a rodamientos hasta 5~8 metros.

La longitude de la tubería depen-de de la situación.

Adecuado para grasas NLGI No. 0~2, la Línea princi-pal hasta150 metros.

La línea a rodamientos es de 6~9 meters (1).

La longitude de la tubería depen-de de la situación.

Lube permite una visualización en el monitor de todos los puntos de lubricación desde una computadora remota o desde el púlpito de control.

El principio de diseño y de trabajo del sistema IntLube es dife-rente del sistema de doble línea y del sistema de una línea. El sistema IntLube no necesita una válvula y manómetro diferen-cial de presión y no necesita ni instalación de dos líneas prin-cipales de suministro de grasa, ni hacer cambio de grasa en las direcciones en ningún lado, ya que cada uno de los puntos está localizado en paralelo, conectado a una línea principal; por ello, un punto de lubricación en falla no interrumpe la lubricación ha-cia otros puntos. El sistema IntLube tiene la mayor flexibilidad y es adecuado para lubricar equipo o líneas de gran producción que requieren varios miles de puntos de lubricación con diferen-tes tiempos de ciclo, sobre distancias muy largas.

CONCLUSIÓN

El Sistema IntLube de Lubricación Inteligente es muy confiable y extremadamente útil para equipo y líneas de producción que tienen miles de puntos a lubricar con ciclos de tiempo distin-tos. Este sistema suministra una cantidad precisa de lubricante a cada punto a lubricar en su ciclo de tiempo específico, según lo requiere el equipo. El estatus de lubricación de cada punto se monitorea en tiempo real en el monitor de la computadora para prevenir las potenciales fallas de equipo por una lubricación in-adecuada. Todos los parámetros de lubricación para una línea de producción pueden ser calibrados y ajustados en forma remota a través del sistema computarizado. En los últimos 10 años se han instalado más de 3000 sistemas de lubricación IntLube en varios tipos de líneas de producción siderúrgica a lo largo del mundo.


1-. MonitoreodelflujodeLubrican-te, avisoencasodebloqueodelinea(nomáscalentamientosdeequiposobalerospegados)

2-. Seprogramalacantidaddelubri-cante en cada punto demaneraindependiente (ahorro en el usode lubricante ymayor limpiezadelinea)

3-. Lalubricacionporcomputadoraprogramacuantasvecesaldíaselubricacadapunto.

4-. El acomodo de la linea es maseficienteyaquecadapuntoesin-dependiente en cantidady ciclodeaplicaciónde lubricaciónsinimportarlasecuenciadelalínea

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Hierro y Acero Edición 50