Aire comprimido de Aerzen para el acero líquido de ArcelorMittal Bremen

6 de mayo de 2019

ArcelorMittal combina sus turbocompresores con compresores bifásicos de tornillo exentos de aceite de Aerzen, en el centro de aire comprimido. La interacción de estos dos principios, se traduce en la combinación de las ventajas de los equipos turbo, como abastecedores de grandes bloques de carga base, con las excelentes características de control de los compresores de tornillo controlados por frecuencia. Te mostramos cómo enfriamos el acero con el aire comprimido de nuestros equipos.

Gracias a la combinación de estos dos principios, la planta siderúrgica del río Weser, Alemania, genera el aire comprimido que necesita dentro de todo el rango operativo, con un elevado grado de eficienciaLa necesidad de aire comprimido es alta, entre otras cosas, para abastecer a la planta de fundición continua. Controlable con precisión, el aire comprimido garantiza que el acero caliente se enfríe al salir del molde con unos perfiles de temperatura definidos con precisión, mediante agua nebulizada finamente ajustable.

Las plantas siderúrgicas del río Weser, necesitan aire, mucho aire. El aire comprimido adecuadamente dosificado es necesario, por ejemplo, para refrigerar el acero líquido en la planta de colada continua, mediante unos perfiles de temperatura ajustados con precisión. Para ello, ArcelorMittal dispone de un centro de aire comprimido. Este centro garantiza que los trabajos no se queden nunca sin aire. Funcionan dos turbocompresores de media que abastecen a unos bloques de carga base de 12 000 Nm3/h cada uno. Además abastece de manera centralizada las áreas operativas con aire comprimido desde un único centro.

El acero cobra forma en el cobre.

ArcelorMittal está persiguiendo el objetivo de mejorar la productividad y la calidad de la planta de fundición continua, con un programa integral de inversiones. Por ello se ha exigido realizar inversiones en un mejor sistema de refrigeración. La regla que se aplica es la siguiente: cuanto más eficaz sea la refrigeración, más rápido producirá la planta de fundición continua.

El acero líquido de la planta siderúrgica marca el punto de inicio. El material fluye por un distribuidor y un tubo de fundición hacia el molde. Este molde es de cobre. Las paredes de cobre del molde se refrigeran con agua y dan al acero su forma rectangular posterior. Sin embargo, aquí el revestimiento exterior solidificado todavía es tan frágil, como un huevo crudo y se debe seguir enfriando en los denominados desbastes* antes de cortar el filamento continuo. Para ello, dispone de una línea de 16 metros de longitud.

Para refrigerar, se utiliza vapor finamente atomizado con aire comprimido. Antes de que las boquillas mojen las cuatro superficies externas del proceso de fundición continua con agua nebulizada, el agua, purgada previamente en los sistemas de filtrado, se arremolina en una cámara junto con el aire comprimido de forma similar al carburador de un motor de combustión interna.

El resultado son unas gotas finamente atomizadas con una elevada capacidad de absorción de calor que hace descender en poco tiempo la temperatura del acero de 1600 oC en estado líquido a 800 oC en estado sólido. «El agua entra en la cámara de mezclado a 12 bar y se mezcla allí con el aire, el cual está perfectamente a 5 bar», explica Bernd Grosse, del departamento de ingeniería de la planta siderúrgica.

La dificultad a la hora de enfriar el acero es reducir la temperatura de la colada continua después del moldeado, pero únicamente dentro de un rango que permita al acero pasar a través de una ranura desde la vertical a la horizontal. «Tenemos que crear una envoltura lo suficientemente blanda como para que el acero pase por la curva sin que se produzcan fugas», comenta Grosse mientras describe el proceso. Si se utilizase agua pura aquí, el control sería muy limitado: una auténtica desventaja en la sección de refrigeración de 16 metros de longitud, ya que los procesos de refrigeración mal controlados tienen un efecto negativo en el proceso de solidificación, lo cual aumenta el riesgo de que se produzcan fisuras y orificios.

Por eso, los ingenieros de procesos han desarrollado unos sofisticados sistemas de refrigeración para los productos en cuestión. Los desbastes* de Bremen tienen un espesor de hasta 220 milímetros en diversos tipos de acero y una anchura de entre 950 y 2670 milímetros. El tratamiento posterior tiene lugar en el tren de laminación en caliente de Bremen.

Solución de aire comprimido específicamente adaptada.

Esta breve descripción del proceso, evidencia la importancia del aire comprimido en la colada continua. La red metalúrgica mide 20 kilómetros y se alimenta desde el centro de aire comprimido a una presión de unos de 5,5 bar(g). Los compresores de tornillo controlados por frecuencia de Aerzen tipo VMT4W, con una potencia de motor de 545 kW, suministran un caudal volumétrico bifásico máximo de 4000 m3/h, esto es, un tercio de una máquina turbo. El rango de control en la operación diaria es de entre 2000 y 4000 m3/h a una presión máxima de 8,5 bar(g). Aerzen ha adaptado ambos sistemas con precisión.

El diseño bifásico de dos compresores de tornillo exentos de aceite genera una presión de 4,5 bar (abs) en la primera fase del compresor. El aire asciende a continuación a una temperatura de unos 250 oC y se debe enfriar a menos de 60 oC antes de pasar a la segunda fase. Aerzen ha instalado un refrigerador de agua muy eficaz entre las dos fases que se abastece también con agua del río Weser.

En función de las condiciones climáticas y la estación, esto se corresponde con una temperatura de entre 25 y 30 oC. Se trata, por tanto, de solamente unos diez grados Kelvin menos con respecto a la temperatura del río. Después de la segunda fase, la temperatura vuelve a bajar hasta los 35oC aproximadamente. En esta fase, el aire comprimido todavía está saturado de agua al 100%. Sin embargo, la planta siderúrgica necesita aire seco con un punto de condensación de +3oC.

Seguridad de la producción.

Teniendo en cuenta que a Aerzen se le solicitó un equipo completo, la deshumidificación fue un aspecto considerado en los trabajos de desarrollo e ingeniería, así como en la instalación y puesta en servicio posteriores. ArcelorMittal Bremen optó por la tecnología de compresores de tornillo de Aerzen en la fase inicial de planificación de los trabajos de modernización. «Confiamos en Aerzen por experiencia», destaca el técnico Sven Ress. En este contexto, los equipos turbo y los compresores bifásicos del centro de aire comprimido se controlan por vibración.

«Gracias al análisis en línea de las frecuencias que tienen lugar, podemos identificar daños en los rodamientos en una fase temprana y planificar debidamente las reparaciones», explica su colega Volker Merrath. Para ahorrar todo el tiempo que se pueda en este trabajo y también con el mantenimiento periódico, Aerzen ha instalado los compresores de tornillo sin protección acústica en el centro de aire comprimido provisto de aislamiento acústico.

Sven Ress y Bernd Grosse (a la derecha) de ArcelorMittal Bremen

Con la integración de los compresores bifásicos de tornillo VMT4 W, la planta siderúrgica ArcelorMittal Bremen, ha logrado mejorar de forma notable la calidad del suministro de aire de proceso. Ello se refleja tanto en las mejores propiedades de control como en la eficiencia energética. Gracias a su elevado rango de control, los compresores de tornillo son un complemento ideal para los «equipos turbo para cargas básicas». «Queremos generar el aire comprimido que necesitamos de la mejor forma posible para satisfacer nuestras necesidades», añade.

Desbastes* Los procesos de laminación, generalmente, se realizan en un tren de laminación, es decir diversas unidades de rodillos que encadenadas unas detrás de otras forman la pieza final. Como los trenes de desbaste: desbastan lingotes en caliente para transformarlos en desbastes de sección cuadrada (tochos) o rectangulares (petacas).

“El poder no viene del conocimiento, sino del conocimiento compartido”. Bill Gates.

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