Referencia con Lugitec AL

Por Ing. Jack Nyrup Aguilar

Fundador de Prosid de México S. A. de C. V

Puebla, Pue. Agosto 1991

 

OBJETIVO: El objetivo de este trabajo, es mostrar los beneficios y experiencias obtenidas con el uso de escoria sintética en una planta mexicana fabricante de tubo para perforación de pozos petroleros.

ANTECEDENTES:

  • El mercado internacional de tubos con especificación API es altamente competido, lo que exige una constante disminución de costos y un constante mejoramiento de la calidad de producto terminado.
  • Por los resultados obtenidos en otras empresas europeas y americanas con el uso de escorias sintéticas y vaciado sin escoria del HEA, se tomó la decisión de realizar una serie de pruebas en la acería eléctrica no. 1 que permitiera disminuir el contenido final de azufre del acero abajo de .010 % sin aumentar los tiempos de desulfuración.
  • La acería eléctrica en donde se llevó a cabo las experiencias consta de Hornos Eléctricos con capacidad de 50 toneladas de acero líquido, alimentación continua de fierro-esponja, sistema de desfogue hidráulico para levantamiento rápido del HEA, inyección de argón en plataforma del HEA, inyección de alambre de calcio, ollas con válvula deslizante y vaciado por fuente a lingoteras.
  • El tipo de acero en que se llevó a cabo las experiencias fue en el grado 074, cuyo análisis es:

% C = .26/.30

%  MN = 1.30/1.50

% Si = .25/.35

% P = .025 max.

% S = .025 max.

% Mo = .10/.15

% CR = .10/.15

% Ni = .15 max.

% CU = .30 max

% SN = 0.020 max.

% AL = 020 max. 

… y es utilizado en la fabricación de tubo con especificación: API 5 CT o J-55 y K-55, para diámetro de: 10 ¾ pulg. Y espesores de 12.7 a 23 mm.

  • La escoria sintética utilizada es LUGITEC (marca registrada de Prosid de México S. A. de C. V.); cuyo análisis químico es: 

% C = 0.5/5.0

% Si O2 = 4/15%

% CaO = 66/86

% Al2 O3 = 3.0/15.0

% MgO = 0.1 a 2.0%

% Fe2 O3 = 0.5/2.5

% S = .25/.40

% Humedad de 0.1 a 0.6%

 

FORMA OPERATIVA

  • Para demostrar las ventajas o desventajas del uso de la escoria sintética, se compararon 12 coladas usando LUGITEC y 12 coladas sin usarla, buscando que fueran coladas efectuadas todas en misma fecha o en fecha cercana, para disminuir al máximo el efecto de la carga de chatarras y fierro esponja usada.
  • La marcha de fabricación fue similar en todos los casos, pero cuando se usó LUGITEC se aumentó 20°C en la temperatura de vaciado para asegurarnos contra cualquier retraso, también se pidió eliminar el máximo de escoria del HEA para asegurar el mínimo de paso de escoria a la olla y se procuró vaciar sin escoria del HEA. En el caso de coladas SIN LUGITEC se vació con todo y escoria del HEA y con 1660°C.
  • La selección de la cantidad usada de LUGITEC fue resultado de una serie de pruebas variando la cantidad de escoria sintética usada y del costo-beneficio obtenido, ya que usando 6 kgs de LUGITEC por T. A. L. (Tonelada de Acero Líquido), el costo de su uso es autofinanciable.

 

RESULTADOS OBTENIDOS

 

DESULFURACIÓN:

Como se muestra en la tabla no. 1 el azufre final promedio quedó en 006 con un azufre antes de vaciar de .011 con una desulfuración de .005% y eficiencia de desulfuración del 40.2%.

Debe notarse que casi el 50% de las coladas mostradas en la tabla no. 1 el azufre promedio con que se vació fue de 014% y quedó en .007%, evitándose tener que alargar el tiempo de afino para bajar el azufre.

 

REGRESIÓN DE FÓSFORO:

En la tabla no.2 se muestra una menor regresión de fósforo en coladas usando LUGITEC (.0005%), que sin usarlo (.0066%).

Esto es explicable al dejar de vaciarse escoria del HEA existe menos fósforo que pueda regresarse, siendo entonces la regresión de fósforo, un indicador de la cantidad de escoria del HEA y a condiciones más reductoras, y por tanto, mayor regresión del fósforo.

Por otro lado, en coladas 30318, 45122, 39668, 39673 y 45128 donde se usó LUGITEC, se tuvo un fosforo promedio en HEA de .015% y un promedio final de .0106%, eliminándose .0044% de fósforo; esto tal vez por la cantidad tan alta de calcio disponible para eliminar azufre proporcionado por el LUGITEC y por la inyección de alambre de calcio.

 

RENDIMIENTO DE CALCIO:

La eficiencia del calcio depende de varios factores, principalmente del contenido de FeO de la escoria, del porcentaje (%) del aluminio en el acero y de la cantidad inyectada.

En la tabla nos muestra el comportamiento de la inyección de alambre de calcio, usando y sin usar LUGITEC. En el 1er. caso el promedio del % de aluminio final fue de .007 vs .005% sin LUGITEC. La cantidad inyectada fue de 20 kgs usando LUGITEC vs 24 kgs sin LUGITEC, y la eficiencia obtenidas fueron del 12.8% vs 12.2%.

Teniéndose un ahorro en alambre de calcio de 23.86 (kgs. CaSi Iny.) – 20.25 = 3.6 kgs. de CaSi x Colada.

La razón de este ahorro es debido a lo desoxidado del acero y la escoria y al menor contenido de azufre logrado al usar la escoria sintética.

 

RENDIMIENTO DE ALUMINIO:

El análisis de aluminio final quedó en .008% usando LUGITEC vs .004% sin usar, esto significa un ahorro de:

(*)0.004% x 50,000 kgs Acero líquido por COLADA = 7.7 kgs de aluminio por Colada ahorrados
        100 X 0.26 (Efic. Del AL)

(*)Promedio del % de aluminio final, véase tabla 4

Esto se debió al menor contenido de FeO de la escoria ya que el aluminio fue agregado en el vaciado del HEA a Olla.

 

RENDIMIENTO DEL SILICIO:

  • La tabla no. 5 muestra un consumo de ferrosilicio del 75% de pureza, usando LUGITEC: 61 Kgs. vs 92 Kgs. sin usar LUGITEC, es decir, un ahorro de 31 Kgs.
  • Teniéndose además un análisis de Silicio (Si) mayor: 0.289% Si vs 0.276% Si sin usar LUGITEC y eficiencia de recuperación del 63.41% vs 54.76% sin usar LUGITEC.
  • Esto es debido también a la eliminación de la desoxidación de la escoria al producirse una escoria nueva en la olla al usarse LUGITEC.

 

RENDIMIENTOS DE MANGANESO:

  • En la tabla no. 6 como en el caso del Silicio se nota un ahorro en SiMn (ferrosílico manganeso), de 61 Kgs. con un contenido similar del manganeso en ambos casos.

 

OBSERVACIONES:

  1. La escoria en todos los casos es muy líquida lo que hace necesaria la adición de aislante para evitar se enfríe.
  2. Las ollas quedan más limpias lo que aumenta la vida de olla y disminuye el trabajo de reparación
  3. La caída de temperatura en las coladas usando LUGITEC fue menor 9°C que en coladas donde no se usó, lo que permite vaciar a menor temperatura sin problemas en fosa.
  4. Se notó generación de humos al usarse el LUGITEC dificultando el vaciado sin escoria.

 

CONCLUSIÓN:

  • El uso de la escoria sintética LUGITEC es una herramienta que permite asegurar niveles bajos de azufre y evitar las regresiones altas de fósforo.
  • Permite el ahorro de tiempo de desulfuración y su uso es autofinanciable.
  • Evita el peligro de explosiones en la olla al no usarse cal húmeda.
  • Es posible vaciar a menor temperatura por menor caída de temperatura.

 

REFERENCIAS:

  • Faulsing Gloria. (1988). Efecto de las escorias sintéticas en la metalurgia y cuchara. IV Congreso ILAFA-ABM Ferroaleaciones.
  • D. J Harris & L.S Dumitru. (1989). Tapping practice and slag control in electric arc furnace steelmaking. Electric Furnace conference.
  • A. G Shalimow. Non metallic inclusions in Steel treated with synthetic slag andpulverized silicocalcium. II International conference on clean Steel.

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