Reduccion de Los Niveles de FeO en Escoris de HAE Casima

UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR
Decanato de Estudios Profesionales

Coordinación de Ingeniería de Materiales
REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LAS ESCORIAS DE

HORNOS DE ARCO ELECTRICO DE SIDETUR-CASIMA
Por
DANIEL ANTONIO GUTIÉRREZ LOZANO
PROYECTO DE GRADO
Sartenejas, Marzo de 2007

Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería de Materiales
REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LA ESCORIA DEL

HORNO DE ARCO ELECTRICO DE SIDETUR-CASIMA
Por
Realizado con la Asesoría de

Prof. Aurora Molina
Ing. José Maldonado
INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN

Presentado ante la ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al
título de Ingeniero de Materiales Mención Metalurgia
Sartenejas, Marzo de 2007

DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES
COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE MATERIALES
ACTA FINAL DE PROYECTO DE GRADO

Por
Este proyecto ha sido examinado por el siguiente jurado:
______________________________
Prof. Aurora Molina
______________________________
Ing. José Maldonado
_____________________________
Prof. José Luis López
Sartenejas, / / /

SIDETUR CASIMA C.A.
TUTOR INDUSTRIAL: Ing. Jose Maldonado
TUTOR ACADÉMICO: Prof. Aurora Molina
JURADO EVALUADOR: Prof. José Luís López
Sartenejas, / / /
REGISTRO DE TRABAJO FINAL
CÓDIGO DE LA CARRERA: 1501 . TESIS: 00 PASANTÍA: Xn

TÍTULO DEL TRABAJO: Reducción de los Niveles de Óxido Ferroso de las Escorias de
Hornos de Arco Eléctrico de Sidetru-Casima
NOMBRE DEL AUTOR: Daniel Antonio Gutierrez Lozano.

NOMBRE DEL TTUTOR ACADÉMICO: Prof. Aurora Molina.
NOMBRE DEL TUTOR INDUSTRIAL: Ing. José Maldonado
EMPRESA: SIDETUR CASIMA C.A.
FECHA DE PRESENTACIÓN (MES-AÑO): Febrero 2007.
PALABRAS CLAVES CINCO (5): Escoria, horno de fusión, óxido ferroso.....................
OBTUVO MENCIÓN DE HONOR: SI X NO 0
DOS COPIAS DE LA VERSIÓN FINAL DE ESTE TRABAJO HAN SIDO ENTREGADAS

A LA COORDINACIÓN DE LA CARRERA DE INGENIERÍA DE MATERIALES DE
U.S.B.
________________ ________________
Tutor Académico Tutor Industrial
________________ ________________
Alumno Jurado
i
ii

Realizado Por:
Daniel A. Gutiérrez Lozano
RESUMEN
La empresa Sidetur Casima presenta altos niveles de óxido ferroso en la escoria durante su práctica
operativa la que se realiza con alimentación continua de briquetas. El presente proyecto tiene como
objetivo estudiar el efecto de los parámetros operativos del proceso de fusión en el %FeO presente en
la escoria, de tal manera de optimizarlos para conseguir una reducción de los niveles de FeO y al
mismo tiempo, un aumento de vida de los electrodos y refractarios, disminuir el consumo eléctrico,
%C de sangrado, etc. Esto con la finalidad de disminuir los costos.
A fin de estudiar los parámetros involucrados en la formación de FeO se realizó un análisis de la

materia prima del proceso y al mismo tiempo un análisis estadístico de varianza y medias a 385
coladas y 30 muestras de escoria. Con los resultados obtenidos del análisis estadístico se procedió a
evaluar el comportamiento de las variables críticas que permitieran determinar los niveles óptimos de
operación. A su vez se realizaron pruebas con prácticas de desoxidación para observar la factibilidad
de reducción de FeO. Finalmente, se realizó una evaluación del impacto económico de dichas
reducciones en el proceso.
Los resultados obtenidos indican que estadísticamente las variables que presentaron mayor impacto
sobre la formación de FeO en la escoria son la inyección de oxígeno, la briqueta utilizada y el patrón
de carga, siendo las dos primeras las más determinantes. Con respecto a la briqueta, se determinó que
el uso de la briqueta Venprecar exhibe menores niveles de FeO debido a su capacidad de
autoreducirse. Con respecto a la inyección de oxígeno se observó que mientras la relación O⁄C
manejada por la la empresa fue 1580% mayor que la teórica lo que exhibe la sobre-oxidación del
baño. Con coladas de prueba con inyección continua de coque espumante se apreció una reducción en
los niveles de FeO final. Respecto al análisis económico se determinó que con el uso de briquetas
Venprecar se produce un ahorro mensual de 0,63% (Bs.93.709.470) mientras que con el cambio de la
relación O/C, de 14,37 a 0,93, el ahorro supera el 3% mensual, que representan Bs.477.662.920
aproximadamente.
PALABRAS CLAVES: Escoria, horno de fusión, óxido ferroso

iii
DEDICATORIA
A Dios por brindarme la perseverancia,

y paciencia requerida para terminar este proyecto.
A mis padres y hermanas, ya que su apoyo

incondicional me impulso a finalizar el presente proyecto.
iv
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer sobre todas las cosas a Dios por guiarme a lo largo del presente trabajo,
darme fortaleza cuando estaba débil, darme perseverancia cuando quería renunciar y darme la
sabiduría para poder finalizar el presente proyecto.
En segundo lugar quiero agradecer a mis padres y hermanas, por ayudarme y apoyarme en
todo momento. A Mariana Muiño cuya amistad siempre ha sido un estimulo, de igual manera
agradezco a Luís Esteban Ramírez la compañía de ambos fue una gran ayuda en superas los
seis meses en una nueva ciudad y gracias a su compañía permitieron hacer este trabajo es una
realidad.
Asimismo agradezco el asesoramiento brindado por mis tutores, la Prof. Aurora Molina y el
Lic. Jose Maldonado, quienes guiaron la realización del estudio. Un especial agradecimiento
al Ing. Marco Oropeza cuya colaboración en el presente fue extensa, por su valiosa
experiencia y disposición a ayudarme.
Además, agradezco a todo el personal de Sidetur Casima, particularmente a quienes laboran

en el Horno de Fusión por la ayuda brindada, su experiencia enriqueció el presente trabajo.
Quisiera agradecer especialmente al señor José Maita ya que siempre mostró disposición de
ayudar y brindar parte de su extensa experiencia.
Finalmente, quisiera agradecer al profesor José Luís López ya que siempre se mostró
dispuesto a ayudar brindando ideas
¡A todos ustedes MUCHAS GRACIAS!

v
INDICE GENERAL
RESUMEN ...............................................................................................................................II
DEDICATORIA .................................................................................................................... III
AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................ IV
INDICE GENERAL................................................................................................................ V
INDICE DE TABLAS ..........................................................................................................VII
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ..........................................................................................1
1.1 Objetivos........................................................................................................................2
1.1.1 Objetivo General ........................................................................................................2
1.1.2 Objetivos Específicos .................................................................................................2
1.2 Descripción de la Empresa ..........................................................................................2

1.2.1 Siderúrgica Venezolana S.A (Sivensa):........................................................................2
1.2.2 Siderúrgica Del Turbio S.A (Sidetur):...........................................................................3
1.3 Proceso de Producción en Sidetur Planta Casima.........................................................5
CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO ....................................................................................8
1.1 Proceso de Producción del Acero ................................................................................8
3.2 Hornos de Fusión..............................................................................................................8

3.2.1 Especificaciones Técnicas del Horno de Fusión en Sidetur Casima ........................10
3.2.2 Principales Reacciones del Proceso de Fusión en Sidetur Casima.............................11
3.3 Formación de Escoria Espumosa .................................................................................14

3.3.1 Factores que influyen en la formación de escoria espumosa.......................................14
3.4. Materias Primas del Proceso de Horno de Fusión en Sidetur Casima .......................18
3.5 Escorias..............................................................................................................................19
3.5.1 Funciones Principales de la Escoria en el Proceso de Aceria.....................................19
3.5.2 Clasificación de las Escorias .......................................................................................20
3. 5.3 Factores que afectan el porcentaje de FeO en la escoria ........................................22
3.6 Practicas de Reducción Del Contenido de Óxido Ferroso. .........................................23
CAPÍTULO IV. MARCO METODOLÓGICO ..................................................................25
4.1 Inducción al Proceso Siderúrgico de Producción de Palanquillas. .............................26

vi
4.2 Diagnóstico de las Variables que Afectan el Proceso de Horno de Fusión.................26

4.2.1 Recolección de Datos de las Coladas .........................................................................26
4.2.2 Análisis de las Muestras de Escoria. ..........................................................................27
4.2.3 Análisis del impacto de cada Variable en el Proceso de Horno de Fusión por Métodos
Estadísticos ...........................................................................................................................28
4.2.4 Estudio de la Situación Actual de Algunas Variables que Afectan el FeO en la Escoria
..............................................................................................................................................29
4.3 Optimización del %FeO en la Escoria............................................................................29

4.3.1 Estudio Termodinámico de la Factibilidad de Aplicación de Practicas de
Desoxidación ........................................................................................................................29
4.3.1 Realización de Balances de Masa................................................................................30
4.3.2 Optimización de los niveles de los demás parámetros que afectan el %FeO en la
Escoria. .................................................................................................................................31
4.4 Estudio del Impacto Económico de la Reducción del Oxido Ferroso de las Escorias
en Sidetur Casima...................................................................................................................31
CAPÍTULO V. RESULTADOS Y DISCUSIONES ............................................................32
5.1 Diagnóstico de las variables del proceso de Horno de Fusión ....................................32

5.1.1 Fuentes Metálicas. .......................................................................................................32
5. 1. 2 Coque Grueso ...........................................................................................................38
5.1. 3 Relación O/C ..............................................................................................................39
5.1.4 Control de la basicidad de la escoria ...........................................................................43
5.1.5 Evolución del %Feo en la Escoria a lo largo de la Colada.........................................44
5.2 Estudio Estadístico de la contribución de los Parámetros por medio de ANOVA.....45

5.2.1 Influencia de los parámetros en el % FeO...................................................................45
5.2.2 Influencia de los parámetros en el % Csangrado.........................................................47
5.2.3 Influencia de los parámetros en los KWH consumidos en el Horno de Fusión ..........50
5.3 Optimización de los parámetros que afectan el %FeO en la Escoria.........................53

Desoxidación ........................................................................................................................54
5.3.2 Practicas de Inyección de Coque Espumante ...........................................................56
5.3.3 Practicas de Adición de Carburo de Calcio ..............................................................57
5.4 Estudio del Impacto Económico de la Reducción del Oxido Ferroso..........................58
CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES......................................................................................61
CAPÍTULO VII. RECOMENDACIONES ..........................................................................63

vii
INDICE DE TABLAS
TABLA 1.1 CALIDADES PRODUCIDAS POR SIDETUR CASIMA ..................................................................................... 4

TABLA 3.1. EFICIENCIA DE LAS FUENTES DE OXIGENO ........................................................................................... 17
TABLA 3.2. EFICIENCIA DE LAS FUENTES DE CARBONO ........................................................................................... 18
TABLA 5.1. APORTE DE LOS PRERREDUCIDOS A LOS NIVELES DE FEO EN LA ESCORIA. ......................................... 37
TABLA 5.2 RENDIMIENTO DEL COQUE CARGADO EN CESTAS EN SIDETUR CASIMA................................................. 38
TABLA 5.3 COMPARACIÓN DE LOS CARBONES DE SANGRADO PARA ALIMENTACIÓN DE COQUE GRUESO POR CESTA
Y POR SILOS (CINTA). ....................................................................................................................................... 39
TABLA V.4 RELACIÓN O/C PARA ALGUNAS COLADAS OBSERVADAS......................................................................... 41

TABLA 5.5 ANÁLISIS DE VARIANZA PARA EL %FEO EN LA ESCORIA. ...................................................................... 46
TABLA 5.6 ANÁLISIS DE VARIANZA PARA EL %CSANGRADO.................................................................................... 48
TABLA V.7 ANÁLISIS DE VARIANZA PARA LOS KWH................................................................................................ 51
TABLA 5.9. CANTIDADES DE COQUE ESPUMANTE QUE DEBEN SER AÑADIDAS PARA ALGUNOS RANGOS DE
INYECCIÓN DE OXIGENO. ................................................................................................................................. 54
TABLA V.10 PRÁCTICAS DE DESOXIDACIÓN CONSIDERADAS PARA LA REDUCCIÓN DEL %FEO EN LA ESCORIA.... 55
TABLA V.11 DESVENTAJAS DE ALGUNAS PRACTICAS DE DESOXIDACIÓN EN LA OPERACIÓN DEL HORNO DE
FUSIÓN. ........................................................................................................................................................... 55
TABLA V.12 EVOLUCIÓN % CAO EN LAS COLADAS DE PRUEBA CON ADICIÓN DE CARBURO DE CALCIO. .............. 58
TABLA V.13 COMPARACIÓN DE LOS COSTOS Y GASTOS ASOCIADOS A LA UTILIZACIÓN DE LAS DISTINTAS
BRIQUETAS ...................................................................................................................................................... 59
TABLA 5.14 COMPARACIÓN DE LOS COSTOS Y GASTOS ASOCIADOS AL CAMBIO DE LA RELACIÓN O/C................. 59
viii
INDICE DE FIGURAS.
FIG.1.1 ESTRUCTURA DE SIVENSA.............................................................................................3

FIG.1.2 PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PALANQUILLAS EN SIDETUR CASIMA. ........................5
FIG.3.1 HORNO DE FUSIÓN EN SIDETUR CASIMA .....................................................................9
FIG.3.2 PARTES QUE COMPONEN UN HORNO DE FUSIÓN. .......................................................10
FIG.3.3 ESPUMOSIDAD EFECTIVA DE LA ESCORIA EN FUNCIÓN DEL FEO GENERADO ...........15
FIG.3.4. INFLUENCIA DE LA BASICIDAD EN LA FORMACIÓN DE LA ESPUMA. ..........................16
FIG.3.5 DIAGRAMA DE ELLINGHAM........................................................................................24
FIG. 4.1 DIAGRAMA DE GANTT DEL PROYECTO “REDUCCIÓN DEL ÓXIDO FERROSO DE LAS
ESCORIAS DE HORNOS DE ARCO ELÉCTRICO CON ALIMENTACIÓN CONTINUA DE
BRIQUETAS”. ....................................................................................................................25
FIG.4.2 PROCEDIMIENTO ESQUEMÁTICO UTILIZADO PARA EL ANÁLISIS DE LAS MUESTRAS
DE ESCORIA. .....................................................................................................................28
FIG. 5.1 DIAGRAMA DE ISHIKAWA DE LAS CAUSAS DE ALTO CONTENIDO DE FEO EN LA

ESCORIA............................................................................................................................32
FIG.5.2. DISTRIBUCIÓN QUÍMICA DE LOS PRERREDUCIDOS UTILIZADOS POR SIDETUR

CASIMA.............................................................................................................................33
FIG.5.3. DISTRIBUCIÓN DE LOS PRERREDUCIDOS UTILIZADOS POR SIDETUR CASIMA. .......33
FIG.5.4. DISTRIBUCIÓN DE LOS PRERREDUCIDOS UTILIZADOS POR SIDETUR CASIMA
DESPUÉS DE LA REDUCCIÓN SECUNDARIA. ......................................................................34
FIG. 5.5. EFECTO DEL %C EN LA COMPOSICIÓN DESPUÉS DE LA REDUCCIÓN SECUNDARIA.

(A) 1,5%C (B) 1,75%C(C) 2%C (D) 2,25%C. ................................................................35
FIG.5.6 CARBONO REQUERIDO EN FUNCIÓN DE LA METALIZACIÓN.......................................36
FIG. 5.7 DISTRIBUCIÓN TEÓRICA DE LAS COLADAS. ..............................................................42
FIG.5.8 DISTRIBUCIÓN REAL DE LAS COLADAS EN SIDETUR CASIMA. ..................................42
FIG.5.9 DISPOSICIÓN CORRECTA DE LAS LANZAS DENTRO DEL HORNO DE FUSIÓN. ............43
FIG.5.10 EVOLUCIÓN DE LA BASICIDAD EN LA ESCORIA A LO LARGO ALGUNAS COLADA. ...44
FIG. 5.11. EVOLUCIÓN DEL %FEO EN LA ESCORIA A LO LARGO DE LA COLADAS. ..............44
FIG.5.11 INFLUENCIA DEL TIPO DE BRIQUETA EN EL %FEO DE LA ESCORIA. ......................47

FIG.5.12 INFLUENCIA DEL TIEMPO DE INYECCIÓN DE OXIGENO EN EL %FEO DE LA
ESCORIA............................................................................................................................47
ix
FIG. 5.13 INFLUENCIA DEL TIPO DE BRIQUETA EN EL %CSANGRADO...................................48

FIG.5. 14 INFLUENCIA DEL MÉTODO DE ALIMENTACIÓN DEL COQUE GRUESO EN EL
%CSANGRADO .................................................................................................................49
FIG.5.15 INFLUENCIA DEL PATRÓN DE ALIMENTACIÓN EN EL %CSANGRADO.....................50
FIG.5. 16 INFLUENCIA DEL TIEMPO DE INYECCIÓN DE OXIGENO EN LOS KWH. ...................51

FIG.5. 17 INFLUENCIA DEL PATRÓN DE CARGA EN LOS KWH................................................52
FIG.5.18 INFLUENCIA DE LA RELACIÓN O2/C EN LA ENERGÍA CONSUMIDA PARA ALGUNAS
COLADAS ...........................................................................................................................53
FIG. 5.19. EVOLUCIÓN DEL %FEO EN LA ESCORIA A LO LARGO DE LA COLADAS. PARA
COLADAS CON INYECCIÓN DE COQUE POR UN LAPSO MAYOR DE 20 MINUTOS...............56
FIG.5.20 EVOLUCIÓN DEL %FEO EN LA ESCORIA A LO LARGO DE LAS COLADAS. PARA
COLADAS CON ADICIÓN DE CARBURO DE CALCIO. .........................................................57
FIG. A.1 ORGANIGRAMA ESTRUCTURAL DE GERENCIA DE PRODUCCIÓN EN SIDETUR

CASIMA.............................................................................................................................66
FIG. A.2 ORGANIGRAMA ESTRUCTURAL DE GERENCIA DE MANTENIMIENTO EN SIDETUR
CASIMA.............................................................................................................................67
FIG.A.3 FORMATO DE TOMA DE DATOS .................................................................................68
FIG A.4 PROCEDIMIENTO ESQUEMÁTICO DE APLICACIÓN DEL ANOVA..............................69
FIG A.5 PROCEDIMIENTO ESQUEMÁTICO DE APLICACIÓN DEL ANOM................................69
1
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN
La planta Sidetur-Casima se especializa en la producción de palanquillas de acero

utilizando un proceso conjunto que involucra la fusión en un horno de arco eléctrico, el ajuste
de composición en un horno cuchara y la posterior colada en sistemas de colada continua.
Las materias primas metálicas utilizadas como base de dichos productos son la
chatarra y los prerreducidos, los cuales se añaden al horno de fusión, con un patrón de carga
formada aproximadamente por un 20% de chatarra y un 80% prerreducidos. Sin embargo, tal
como lo demostró García1 a través de los balances de masa en dicho horno y bajo tal esquema
de carga, el uso de prerreducidos junto con la inyección de oxígeno masiva al baño, provoca
que la escoria que se obtiene durante la fusión, presente un alto contenido de óxido ferroso
(FeO) que supera el 35% de la masa total de la escoria.
La presencia de FeO en la escoria produce diversos efectos desfavorables en el

proceso del horno de fusión. En primer lugar, disminuye el rendimiento metálico por las
pérdidas de hierro asociadas a la formación de FeO. Por otra parte, dicho componente ataca de
manera acelerada a los electrodos de grafito y a los refractarios básicos, que se usan para
recubrir el horno. Además, limita el aprovechamiento de la energía liberada por las reacciones
del proceso de reducción del FeO, lo cual se traduce en un aumento del tiempo On o el TAP to
TAP, con el consecuente incremento del consumo de energía eléctrica. Considerando que el
área de horno de fusión representa el mayor consumo energético de la planta de acería dado el
uso del arco eléctrico para fundir, unido a los cambios frecuentes de electrodos y de
refractarios, resulta imperativo conseguir alternativas que permitan su reducción.
Es así que el presente proyecto tiene como objetivo disminuir el porcentaje de FeO
presente en la escoria del horno de fusión, por medio de la variación de los parámetros
operativos del horno. Al reducirse el FeO, no sólo se recupera metálico, sino que se pueden
optimizar otros parámetros de importancia como lo son: el consumo eléctrico, el consumo del
refractario, etc. y en consecuencia se logra reducir sustancialmente los costos del proceso.
2
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo General
Estudio de las variables que afectan la formación del óxido ferroso y su

optimización para generar una disminución de los niveles de FeO, en la escoria del
horno de arco eléctrico con alimentación continúa de briquetas.
1.1.2 Objetivos Específicos
Estudiar los mecanismos de formación del FeO en la escoria, y su impacto en el

proceso de acería.
Reducir el contenido de FeO en la escorias del horno de fusión.
Determinar el rendimiento del coque espumante en el proceso del horno de fusión.
Determinar el impacto económico de la reducción del %FeO.
1.2 Descripción de la Empresa
1.2.1 Siderúrgica Venezolana S.A (Sivensa):
Siderúrgica Venezolana S.A, (Sivensa), es un grupo industrial venezolano privado

que, desde hace más de 50 años, se dedica principalmente al desarrollo de actividades
siderúrgicas y metalmecánicas en el país.
La estructura organizativa de Sivensa está conformada por tres divisiones operativas: Sidetur,
con participación estatal del 100%, se dedica a la producción de acero y productos de acero
dirigidos al mercado de la construcción; Vicson, con participación estatal del 50,01%, fabrica
alambre y productos de alambre para uso industrial y agroindustrial; e International
Briquettes Holding, IBH, con participación estatal del 70%, produce briquetas de hierro
reducido para exportar al mercado siderúrgico mundial. Adicionalmente, cuenta con el Centro
de Conocimiento Aplicado Fundametal, que es una organización sin fines de lucro dedicada
a la capacitación del recurso humano de Sivensa, y de un amplio conjunto de empresas que
operan en Venezuela.
3
Fig.1.1 Estructura de Sivensa.
1.2.2 Siderúrgica Del Turbio S.A (Sidetur):
Siderúrgica del Turbio S.A, (SIDETUR), división siderúrgica de Sivensa, integra plantas
especializadas en la manufactura y comercialización de productos siderúrgicos y
metalmecánicos, dirigidos a los mercados nacionales e internacionales. Se encarga de la
producción de acero en forma de palanquillas, y de productos terminados tales como: cabillas,
ángulos, vigas, barras de herrería, pletinas, paneles estructurales, mallas electrosoldadas,
cerchas electrosoldadas y alambre.
Cuenta con cinco plantas ubicadas en: Antímano, Guarenas, Valencia, Barquisimeto y Puerto
Ordaz. Dichas plantas cuentan con capacidades de producción anual de: 840.000 toneladas de
palanquillas, 545.000 toneladas en laminación y 67.000 toneladas en el proceso de
electrosoldado.
SIDETUR Casima (Compañía Anónima Siderúrgica de Matanzas), es una de las plantas de

Siderúrgica del Turbio S.A, ubicada en la región Guayana; específicamente en las cercanías
del río Orinoco, en la Zona Industrial Matanzas de Puerto Ordaz.
Esta planta, fue construida en el año de 1988 y su primera colada se realizó el 20 de

septiembre de 1989, a través del moderno proceso de Horno Eléctrico, Horno Cuchara y
4
Maquina de Colada continua. Desde ese entonces, SIDETUR Casima ha abastecido los
mercados consumidores de acero a nivel mundial, incrementando sus ventas en proporciones
significativas y logrando una total aceptación y confianza.
El 01 de Agosto de 1994, SIDETUR Casima recibió de SENORCA la acreditación

COVENIN del laboratorio. El 01 de Diciembre de 1995, recibió de FONDONORMA, en
forma simultánea, el certificado COVENIN-ISO 9002-58-4125 y el sello NORVEN Nº 276
para el producto palanquillas. A partir de ambas certificaciones le fue otorgado, en Febrero
2002, el Certificado Platinum 9000, lo cual acredita a Casima con un sistema de calidad
adecuado y reconocido internacionalmente.
Casima, es una de las más modernas acerías de América del Sur, ya que está capacitada para
producir aceros especiales de alto carbono (9 calidades), aceros de mediano carbono (9
calidades), aceros de bajo carbono (10 calidades) y aceros micro aleados para aplicaciones
especiales y estructurales en un rango de composición química, de conformidad, con lo
indicado por las normas: ASTM, SAE, AISI, JIS o según las instrucciones del cliente cuando
se trate de especificaciones especiales, manteniendo una secuencia operativa certificada con
un Sistema de la Calidad bajo la norma ISO-9001. La tabla 1.1 muestra las calidades de
acero que produce Sidetur Casima.
Tabla 1.1 Calidades Producidas por Sidetur Casima

ALTO CARBONO MEDIANO CARBONO BAJO CARBONO
SAE-1040 SAE-1020 SAE-1006

SAE-1045 SAE-1021 SAE-1008
SAE-1050 SAE-1022 SAE-1010
SAE-1055 SAE-1029 SAE-1013
SAE-1060 SAE-1030 SAE-1015
SAE-1065 SAE-1033 SAE-1018
SAE-1070 SAE-1035 SAE-1017
SAE-1075 SAE-1038 AWS-70S-6
SAE-5160H ASTM A-105 AWS-ER70S-3
AWS-EM12-K
El organigrama estructural de la empresa se presenta en los Apéndices A.1 y A.2 para la

gerencia de producción y gerencia de mantenimiento respectivamente.
5
1.3 Proceso de Producción en Sidetur Planta Casima.
La planta Casima se especializa en la producción de palanquillas de acero, a partir de chatarra

y prerreducidos. A continuación, se muestra un esquema (ver figura 1.2) y se describe el
proceso de fabricación de palanquillas en dicha planta.
El proceso se inicia con la carga de la cesta en el patio de materia prima. Esta cesta es cargada
de chatarra, por medio de una grúa pórtico dirigida por un electroimán. Después que la cesta
ha sido cargada, se procede a trasladarla a la nave de la acería, donde es levantada con la
ayuda de una grúa pórtico y es colocada encima del horno de fusión, el cual se debe encontrar
con la bóveda completamente abierta. Seguidamente, el contenido de la cesta es descargado
dentro del horno de fusión, se cierra la bóveda y los electrodos son introducidos, para así
iniciar el proceso de arranque del horno y la consecuente fusión de la carga por medio de la
energía térmica producida por el arco eléctrico. Al terminar de fundirse la chatarra, se
comienza la alimentación continua de briquetas, chips y dolomita, para completar la carga del
horno, tomando en cuenta que la proporción de metálicos es usualmente 20% de chatarra y
80% de prerreducidos. Dentro del horno se inyecta oxígeno y coque por medio de unas lanzas,
para aumentar en el primer caso la eficiencia térmica, ya que ésta inyección oxida el hierro
líquido y las impurezas; mientras que el coque permite la recuperación del Fe metálico.
Fig.1.2 Proceso de producción de Palanquillas en Sidetur Casima.
Cuando la carga está cercana a finalizar la alimentación continua programada, se verifican

composición del producto y la temperatura del horno, por medio de sucesivas muestras y
6
mediciones respectivamente. Si la colada presenta las condiciones óptimas de composición y

temperatura, se inicia el proceso de sangrado. Para éste proceso se traslada con grúa el horno
cuchara el cual se ubica bajo el horno de fusión.
Cuando la cuchara se encuentra en posición se comienza el basculamiento del horno, el cual

lo inclina a tres ángulos, descargando el baño metálico a la cuchara por una boquilla que
presenta el horno en su parte inferior, la cual para ser abierta se le retira el eslingue. Se aplica
el bloqueo a la cuchara para realizar el primer ajuste de composición y se inicia la siguiente
descarga del contenido del horno. Cuando se finaliza el sangrado, es decir se ha descargado la
cantidad deseada a la cuchara, ésta es colocada en posición para que pueda ser cargada por la
grúa y trasladada al carro porta cuchara. De igual manera, se coloca el horno en su posición
horizontal inicial, para ser cargado nuevamente.
Una vez colocada la cuchara en el carro porta cuchara, se conecta la inyección de nitrógeno
para agitar el baño, lo que permite homogenizar temperatura, composición y mejorar las
interacciones entre metal y escoria. La cuchara se coloca debajo del horno y se introduce la
bóveda y los electrodos. Inmediatamente, se inicia el calentamiento de la colada para dar
inicio al afino de la composición. En el horno de cuchara es donde se le da la calidad al acero,
ya que se ajustan los parámetros de composición a los establecidos en la práctica metalúrgica.
Para el ajuste de la composición el horno de cuchara toma muestras, las cuales se envían por
medio del correo neumático al laboratorio químico. Éste último, realiza un análisis de chispa
y envía la composición del baño. De acuerdo a lo que se requiere ajustar, se añaden por medio
de las tolvas o por medio de las bolsas: CaCO3 así como ferrosilicio, ferrosilicomanganeso,
entre otras ferroaleaciones.
Cuando se alcanza la temperatura deseada y la composición requerida por el cliente se envía

la cuchara hacia la máquina de colada continua (MCC), que tiene como función producir el
producto final (las palanquillas).
Dicha máquina, está constituida por cuatro líneas de producción, una torreta rotativa con
capacidad para dos cucharas, un distribuidor intercambiable con cuatro boquillas para cuatro
moldes de sección cuadrada de dimensiones 100x100 mm, 115x115 mm , 130x130 mm y
150x150 mm, respectivamente.
7
La cuchara es colocada en la torreta la cual gira y se posiciona sobre el distribuidor. Se abre la

compuerta deslizante de la cuchara, y se comienza a alimentar al distribuidor que posee cuatro
boquillas, las cuales distribuyen el metal líquido a las cuatro líneas de la M.C.C. El metal sale
del distribuidor y cae en los moldes de cobre. El metal entonces sufre tres enfriamientos, el
primero en el molde, el segundo por medio de aspersores de agua, y finalmente en las camas
de enfriamiento. En caso de que sea la primera colada, se introducen las palanquillas falsas
dentro de los moldes junto a un anclaje rodeado de virutas, que servirán de guía a la
solidificación de la sección inicial de la palanquilla, y darán la forma correcta de descenso.
Una vez que salen las palanquillas del molde, son inmediatamente guiadas por los rodillos
enderezadores y son rociadas con agua a temperatura ambiente. Esto servirá para generar un
templado superficial, endureciendo poco a poco las mismas desde su superficie hasta el
centro. Tal endurecimiento, permitirá la manipulación y posterior corte con el oxicorte, en el
cual se inyecta oxígeno de alta pureza para cortar la palanquillas de acuerdo con las
especificaciones de cada cliente.
Cuando finaliza el corte de las palanquillas, la grúa 2x10 las traslada para que sean marcadas
con el número de colada y el número de orden. En el patio de materiales se pintan las caras de
la palanquilla dependiendo de la calidad del acero. Finalmente, son inspeccionadas y
despachadas a su destino.
El proceso de producción es controlado por medio de un sistema computarizado DeltaV, que

permite observar y controlar todos los parámetros eléctricos, mecánicos, termodinámicos y
metalúrgicos que intervienen en el proceso.
El proceso de producción de la planta Casima es un proceso secuencial que requiere de una

buena planificación, ya que la demora en un área produce una parada en el resto de las áreas.
Siguiendo la metodología expuesta, Sidetur Casima produce al año un total de 450.000

toneladas de palanquillas con diversas calidades de acero.
8
CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO
1.1 Proceso de Producción del Acero
El proceso de producción del acero consiste en la transformación de la materia prima (mineral

de hierro, chatarra, coque, cal y otros) en una aleación conformada principalmente por hierro,
carbono y los aditivos que le darán las propiedades que exija la respectiva aplicación. Este
proceso de producción puede ser dividido en varias fases2:
1. Procesamiento de la materia prima

2. Metalurgia de proceso (fusión de la materia prima, modificación de la
composición química del baño metálico).
3. Moldeo y solidificación (maquina de colada continua, lingotes, molde)
4. Trabajo en frío y caliente (laminación, prensado)
5. Procesamiento mecánico (corte, torneado, etc.)
La planta Sidetur Casima se enfoca en la segunda y tercera etapa y particularmente el centro

del presente trabajo es la metalurgia de proceso, específicamente la fusión de la materia prima
con la que se pretende alcanzar una composición requerida del baño metálico, antes de su
tratamiento final en la cuchara. En ésta etapa de la producción de acero, se utilizan diferentes
tipos de hornos entre los cuales se encuentra el Horno Eléctrico de Arco (HEA) dentro del
cual se forman tres fases que coexisten: el baño metálico, la escoria que flota sobre el baño
metálico que sirve de receptáculo de impurezas y medio refinante, y finalmente el gas que se
encuentra en el espacio libre del horno. Para entender, el proceso de producción del acero es
necesario entender el funcionamiento del horno, así como la interacción existente entre las
tres fases mencionadas. A continuación se realizará una descripción general de ambos
aspectos.
3.2 Hornos de Fusión
Los hornos de arco eléctrico (H.E.A) ampliamente utilizados en la industria siderúrgica, se

utilizan fundamentalmente para la fusión de chatarra y prerreducidos. Es el más versátil de
9
todos los hornos para fabricar acero, pues no sólo proporciona las altas temperaturas
requeridas, de hasta 1.930 ºC, sino que también puede controlarse eléctricamente con un alto
grado de precisión.
Usualmente, se considera que los H..E.A tienen sus inicios en el descubrimiento del arco con
el carbón de Humprey Davy en 1800, pero en realidad su aplicación práctica se inicia con los
trabajos de Sir William Siemmens, quien en 1978 construyó y patentó hornos operativos de
arco.1 El principio de operación del H..E.A, se basa en la transformación de la energía
eléctrica en calor aplicado a la carga, por medio del arco eléctrico formado, hasta alcanzar los
niveles de temperatura necesarios durante el proceso. Existen dos tipos básicos de hornos
eléctricos: de arco corriente continua (DC) y corriente alterna (AC). Sin embargo, el principio
que rige ambos es el mismo. En la Fig.3.1 se muestra el horno de fusión utilizado en Sidetur
Casima.
Fig.3.1 Horno de Fusión en Sidetur Casima
En un H.E.A. se pueden distinguir 3 partes fundamentales:
1. Parte mecánica, compuesta de cuba, anillos de bóveda, plataforma, mecanismos de

basculación, columnas y brazos porta eléctrodos, mecanismo de accionamiento de
electrodos, superestructura, vigas de suspensión de bóveda y mecanismo de
elevación y giro de bóveda.
2. Parte eléctrica, conformada por un seccionador de entrada, interruptor general,
transformador de potencia, paneles de mando y control, embarrado secundario, y
baterías de condensadores.
10
3. Elementos complementarios, circuito hidráulico, manipuladores de lanza, equipo

de regulación, sistema de extracción de humos, dispositivos de carga con cesta, y
dispositivos para realizar adiciones al interior del horno como el chute de
alimentación.
La Fig.3.2 muestra algunas de las partes que componen un horno de fusión estándar.
Fig.3.2 Partes que componen un horno de Fusión. 3
3.2.1 Especificaciones Técnicas del Horno de Fusión en Sidetur Casima
El horno de fusión que opera en Sidetur Casima, es un H.E.A con una instalación en
mezzanina. Su sangrado es del tipo EBT (excentric bottom tapping), es decir el vaciado es
excéntrico por el fondo. Este horno trabaja con corriente alterna, y presenta las siguientes
características técnicas:
A) Cuba
La cuba consiste en un cilindro cuyo fondo es una esfera aplanada, las paredes laterales
superiores están compuestas de paneles refrigerados, la bóveda del horno también esta
compuesta de estos paneles, los cuales ayudan a refrigerar la estructura del horno y de esta
manera evitar tasa mayores de erosión del refractario, además de daños a la carcasa del horno.
11
La cuba del horno es del tipo: Vöest Alpine AG pues fue ésta la compañía encargada de su
diseño e instalación, con una capacidad nominal de 83TM, y un diámetro de 5,85 m. En la
parte central de la bóveda se encuentran una sección de refractario conocida como el delta.
B) Transformador
Los transformadores en los hornos electricos de arcos tienen la función de transformar la baja
corriente primaria, con alto voltaje en una corriente de bajo voltaje y alta corriente. El
transformador utilizado en Sidetur posee las siguientes características.
Potencia Nominal: 70MVA
Tensión Primaria Nominal (Volt):23000±7%
Tensión Secundaria (Volt): 830-660- 475
Número de Fases: 3
Frecuencia: 60Hz
La corriente transformada en el es controlada por medio del intercambiador de TAP_ el cual

tiene una combinación de voltajes y corrientes secundarias para ser usadas en distintos
momentos de la colada, esto se hace modificando la cantidad de bobinas en el transformador.
La corriente transformada es la utilizada para proveer de energía al horno.4
3.2.2 Principales Reacciones del Proceso de Fusión en Sidetur Casima
En la primera etapa de la fabricación de acero que se realiza en el horno de fusión, se

desarrollan tres reacciones fundamentales: oxidación, decarburización y desfosforación. A
continuación, se presenta una breve descripción de las mismas, incluyendo la práctica de
escoria espumante la cual actualmente ha ido desplazando a la decarburización.
3.2.2.1. Oxidación
En esta etapa, se alimenta oxígeno, para oxidar principalmente los elementos

indeseables contenidos en el baño metálico, especialmente aquellos que son
termodinámicamente más susceptibles a la oxidación, como el manganeso y el silicio. Al
12
mismo tiempo, debido a la proporción mucho mayor de hierro en el baño, parte de él también
se oxida. Las reacciones asociadas a dicho proceso son:
1
Fe O FeO 64 , 43cal exotermica Ec.1
2 2
2 FeO Si SiO 2 78 , 99 cal exotermica Ec.2
FeO Mn MnO 32 , 29cal exotermica Ec.3
Otros elementos que se oxidan son el carbono y parte del fósforo cuyos procesos serán
explicados separadamente en los puntos 3.2.2.2 y 3.2.2.3 respectivamente. Los productos de
oxidación de esta etapa salvo el CO pasan directamente a la escoria que cubre el baño líquido.
3.2.2.2. Defosforación
La otra reacción de importancia que ocurre en el horno de fusión es la defosforación

ya que los contenidos altos de fósforo disueltos en el baño líquido, producen la fragilización
del acero final. El fósforo que llega al baño líquido se obtiene a partir de los prerreducidos
principalmente, por lo que esta etapa dependerá mucho de la calidad de los mismos. Esta
práctica resulta un tanto complicada debido a que el fósforo es más noble que el hierro, por lo
que es termodinámicamente reducible bajo las condiciones de operación. Sin embargo, la
cinética favorece la reacción que viene dada por:
2 P 5 FeO P 2 O 5 5 Fe 46,9 Kcal exotermica Ec.4
El óxido de fósforo obtenido pasa a la escoria. Sin embargo, la naturaleza metaestable

de dicho componente, exige la presencia de suficiente cantidad de CaO para que se reduzca su
actividad y así pueda estabilizarse y permanecer en la escoria. La estabilización ocurre a
través de la formación de fosfatos de calcio, representados por las siguientes reacciones:
P 2 O 5 4CaO CaO 4 P 2 O5 Ec.5
P 2 O 5 3 CaO CaO 3 P 2 O5 Ec.6

13
La reacción de defosforación guarda una relación muy estrecha con el %FeO en la

escoria ya que ambas son indicadores del potencial de O en el acero, una escoria básica (alto
contenido de CaO) y una temperatura relativamente baja. 4
3.2.2.3. Decarburización
Es una de las reacciones de mayor importancia en el proceso del horno de fusión. Consiste en
la disminución del contenido de carbono en el baño proveniente de las diferentes materias
primas que se cargan al horno. La decarburización viene dada por la siguiente reacción.
1
C O CO 29 , 97 cal exotermica Ec. 7
2 2
El gas formado produce a su salida lo que se conoce como espumado de la escoria.

Esta escoria espumosa tiene la virtud de proteger a los refractarios de la acción del arco
eléctrico formado entre los electrodos y la carga metálica. Actualmente, bajo las practicas de
inyección masiva de oxígeno, la decarburización ha sido desplazada por la practica de escoria
espumante, ya que la masiva inyección de oxigeno reduce rápidamente el contenido de
carbono.3
Es importante resaltar, que el nivel final de carbono en el momento del sangrado del horno
de fusión, comúnmente denominado, %Csangrado, guarda una relación inversa con el FeO de
la escoria, lo cual se aprecia a través de la siguiente expresión:
1
FeO Escoria 10 Ec.8
C Sangrado
Por consiguiente, al existir una mayor carburización del baño, el FeO en la escoria será
menor.
Esto ocurre pues, tanto termodinámica como cinéticamente, el oxígeno tiende a reaccionar
con el carbono del baño. Esto quiere decir que la oxidación de hierro (aún con la elevada
proporción presente), no verifica hasta que los niveles de carbono estén lo suficientemente
bajos.
14
3.3 Formación de Escoria Espumosa
Como se mencionó previamente, en los últimos años, se ha empezado a utilizar la

práctica de escoria espumosa, en los hornos HEA, debido a los beneficios que esta trae al
proceso de fusión. En los inicios la escoria espumosa se asociaba a las operaciones de fusión
de prerreducidos, ya que el FeO contenido en el prerreducido reaccionaba con el carbono
contenido en ellas de acuerdo a la siguiente reacción.3
FeO C Fe CO 34 , 46 Kcal endotermica Ec.9
Como resultado se tiene la recuperación de hierro metálico y la generación de burbujas

de CO que espumaban la escoria. Al espumarse la escoria, el arco eléctrico quedaba cubierto
por la escoria aumentando la eficiencia del arco hasta 90%, en comparación con el 40% en
condición de baño plano, lo cual a su vez disminuía el consumo eléctrico y permitía proteger
los refractarios del arco eléctrico formado entre los electrodos y la carga metálica.1
Actualmente, la práctica de escoria espumante ha sido adoptada en cualquier HEA, por medio
de la inyección simultánea de oxígeno y coque espumante, para producir paralelamente la
oxidación de las impurezas y del hierro (Ec.1) y la reducción del último a partir del coque
añadido (Ec.9). La realización de ambas reacciones simultáneas, da como resultado la
formación de burbujas de CO (Ec.7) y otorgan energía al sistema debido al carácter
exotérmico de la oxidación del carbono.
En el caso de los baños ya muy oxidados, la experiencia involucra tan solo la inyección de
coque espumante para la reducción del FeO en la escoria. Esta ventaja produce un
rendimiento metálico mayor en el horno.2
3.3.1 Factores que influyen en la formación de escoria espumosa.
La formación y mantenimiento de la escoria espumosa depende de una serie de factores:3
3.3.1.1 Contenido de Óxido Ferroso (%FeO)
Como se explicó anteriormente, el %FeO es una medida del grado de oxidación del baño
metálico. De aquí radica su importancia en la práctica asociada a la formación de escoria
15
espumante pues este proporcionaría el oxígeno necesario para la generación de las burbujas de
CO.3
El contenido de FeO en la escoria también afecta otros parámetros asociados a la formación

de una escoria espumosa. Por ejemplo este tiene un efecto determinante en la viscosidad, ya
que el FeO es un componente fluidizante. Si la escoria es demasiado líquida ésta no será
capaz de espumar, independientemente de la cantidad de coque inyectada. En ese caso, para
mantener la escoria espumante, se debe añadir óxidos refractarios calcinados (cal, caliza,
dolomita o magnesia), los cuales ayudaran a mantener la capacidad espumante de las escoria.3,
5, 8
. Como se observa en la Fig.3.3 la escoria a medida que presenta un %FeO alcanza un
punto optimo y si continua aumentando el FeO la espumosidad se ve comprometida.
Bas = 1.5 Bas = 2.0 Bas = 2.5

%MgO = 12.6 %MgO = 9.2 %MgO = 7.7
Espumosidad Efectiva
Tiempo
(FeO generado)
Fig.3.3 Espumosidad efectiva de la escoria en función del FeO generado
Se ha determinado que el nivel de FeO en la escoria debe mantenerse entre 15-20%

1
para seguir provocando la reacción de la Ec.11 y así promover la formación de la escoria
espumosa.
3.3.1.2 Basicidad de la Escoria.
La basicidad de la escoria tiene un efecto muy importante en el mantenimiento de la

escoria espumante. Ya que el a medida que la basicidad sea mas alta en la escoria como se vio
en la Fig.3.3 se desplaza la curva de la espumosidad de la escoria. Esto se debe a que con el
aumento de los compuestos como CaO y MgO se sobresaturan de estos y empiezan a
precipitar particulas en segunda fase 2CaO·SiO2 (bi-silicatos de calcio), y (Fe,Mg)O (solución
16
sólida magnesia-wustita) las que sirven de sitios para la nucleación de mas burbujas de CO
produciendo un aumento en la espumosidad. Como se observa en el diagrama de estabilidad
isotermico presentado en la fig.3. 4.
16
Basicity =
14
12
% MgO
10
1.5
8
2.0
2.5
6
3.0
4
3.0
5 10 15 20 25 301.5 35 40 45 2.0 50 2.5
% FeO
Fig.3.4. Influencia de la basicidad en la formación de la espuma.
3.3.1.3 Volumen de Alimentación de Oxigeno
El oxígeno inyectado para llevar a cabo las reacciones de oxidación, se utiliza también
para acortar el tiempo de fusión y reducir consumo de energía eléctrica. La disminución de la
energía eléctrica está relacionada con el aprovechamiento del calor generado por las
reacciones de oxidación en el horno. Se estima que por cada Nm3 de oxígeno añadido, se
ahorra de 3 a 5 KwH.
La alimentación de oxígeno es la que mantiene el baño lo suficientemente oxidado para poder

generar el CO por medio de la reducción del FeO. El oxígeno entra principalmente, a través
del aire infiltrado y las lanzas de oxígeno, aunque óxidos de hierro de las chatarras y
prerreducidos contribuyen también con la presencia de este elemento.
Parte del oxígeno reacciona con los elementos aleantes de las chatarras como Al, Ti, Si, V,
Mn, Cr y Ni cuyos productos pasarán a la escoria. El resto del oxígeno reaccionará tanto con
el carbono como con el hierro, en cuyo caso se disminuye el rendimiento metálico.
17
Sin embargo, no todo lo inyectado reacciona como se desea. A continuación, se presenta la

eficiencia de las fuentes de oxígeno, es decir de la inyección cuanto pasa efectivamente a
oxidar el baño.
Tabla 3.1. Eficiencia de las fuentes de oxigeno
FUENTE DE OXIGENO EFICIENCIA
FeO en Chatarra, Briquetas >90%
Oxigeno inyectado 45-90%
A bajas temperaturas el Fe se oxida, por esta razón es una práctica frecuente el añadir
coque en la carga para frenar la oxidación del hierro metálico. Cuando la temperatura aumenta
y el carbono del baño ha disminuido, la velocidad de oxidación del Fe aumenta notablemente,
acarreando una disminución del rendimiento metálico. Por ello se adoptó la inyección de
coque en polvo (coque espumante) para espumar y recuperar el hierro oxidado. 3
3.3.1.4 Tipo de Coque Utilizado
El carbono es alimentado a los hornos de fusión por medio de lotes o continuamente. En el

primer caso, las fuentes pueden ser: chatarra, coque cargado, briquetas o metal fundido,
mientras que las fuentes continuas pueden ser: carbono inyectado (coque espumante),
briquetas, coque o metal caliente.
Idealmente, el carbono de cada una de estas fuentes reaccionaría con el baño para producir
CO y calor, el calor se transmitiría totalmente al baño y el CO espumaría la escoria. Sin
embargo, existen pérdidas que disminuyen la utilización del carbono, cuyas causas se
resumen a continuación:
Remoción física por atrape de partículas que contengan carbono en los gases de salida.
Remoción física por la escoria que se sale por la puerta de escoria.
Combustión con el aire u oxígeno sobre el baño y la escoria.
Como puede observarse no todo el carbono se utiliza como se desea, esto dependerá tanto de
la fuente de carbono como del método de inyección. En la tabla III.2 se presenta las
eficiencias dependiendo del tipo de fuente.4
18
Tabla 3.2. Eficiencia de las fuentes de carbono4

FUENTE DE CARBONO EFICIENCIA
Chatarra, Briquetas >90%
Carbono Cargado 20-80%
Carbono inyectado 20-80%
El aspecto más importante con respecto al tipo de coque es el contenido de materias volátiles,
las cuales modifican la capacidad de reacción del mismo. Entre más partículas volátiles
contenga el coque, la velocidad de reacción es menor. Para tener una buena práctica de
escoria espumante se debe tener menos de 4% de partículas volátiles.
3.4. Materias Primas del Proceso de Horno de Fusión en Sidetur Casima
Los prerreducidos pueden ser una fuente significativa tanto de oxigeno (FeO), como de
carbono. Para entender mejor esto debemos conocer el efecto del carbono y de la
metalización en la composición de la briqueta. La metalización se calcula de la siguiente
manera.
Fe 0
% Metalizacion = × 100
Fe T Ec.10
Fe 0
% Metalizacion = × 100 Ec.11
Fe 0 + Fe( FeO )
Usualmente, los prerreducidos están compuestos de carbono, hierro metálico, ganga y

hierro en forma de óxido ferroso. El uso de prerreducidos proporcionan una fuente de hierro
alterna a la chatarra, y en condiciones generales aportan carbono adicional al baño ya que al
esta en forma de Fe3C el aprovechamiento del carbono para este método es mucho mayor al
inyectado.
19
3.5 Escorias
Las escorias son una mezcla de material no metálico silicatos y óxidos fundidos generados
del proceso de aceria y otros procesos metalúrgicos debido a la oxidación de las impurezas de
la materia prima, sin embargo la escoria puede contener sulfuros y elementos en su forma
elemental. 8,9
En el horno de fusión la escoria es una de las tres fases que conforman el proceso: baño,
escoria y gases generados. La escoria ideal para los baños de metal fundido debe tener
temperatura baja de formación, bajo punto de fusión , fluidez a la temperatura de operación,
tener baja densidad para que flote sobre el baño metálico ya que la escoria se separa del acero
debido a la diferencia de densidad. 8
Las escorias, a las temperaturas que se producen los procesos metalúrgicos son soluciones
complejas de una sola fase aunque pueden llevar en suspensión partículas y glóbulos de otras
fases.8
3.5.1 Funciones Principales de la Escoria en el Proceso de Aceria
La formación de la escoria es de gran importancia en la fabricación del acero ya que

realiza las siguientes funciones:
• Limpiar el baño metálico de elementos secundarios, ofreciendo la

posibilidad de mantener un control permanente de los procesos
metalúrgicos mediante la remoción de varios productos indeseables como el
fósforo, azufre, etc.
• Promover transferencia de calor del arco eléctrico al baño metálico ya que si
el volumen es suficiente cubre los electrodos.
• Proteger el baño contra oxidación adicional ya que forma una capa aislante
entre el ambiente y el baño.
• Disminuir las pérdidas de calor, ya que al cubrir los electrodos existen
menores perdidas con las paredes.
• Absorción de gases de la atmósfera del horno.
• Absorción de oxigeno del baño tras la fase de oxidación.
20
Cabe destacar que la formación de la escoria en el horno de fusión ocurre naturalmente,

mientras que en la etapa de horno de cuchara se crea una escoria sintética para eliminar los
elementos indeseados.
3.5.2 Clasificación de las Escorias
Las escorias pueden ser clasificadas según los oxidos que las componen en escorias basicas y
escorias acidas. La mejor forma de entender las escorias es por medio de la teoria molecular
de Temkin, la cual permite observar la escoria en funcion de la separacion de los iones.
Las escorias básicas están formadas en su mayoria por óxidos basicos. Estos óxidos al estar
disueltos en solución donan iones O-2 a la escoria de acuerdo a la siguiente reacción:
CaO ⇔ Ca+2 + O-2 Ec.12
Algunos de los óxidos básicos son: CaO, FeO, MnO, Na2O, K2O, MgO. Las escorias que
presentan mayor predominio de estos óxidos son conocidas como basicas.
Por otro lado las escorias que presentan mayor proporción de oxidos como SiO2, Al2O3,
P2O5, se denominan escorias ácidas. Estos óxidos se conocen con el nombre de óxidos
ácidos ya que al estar disueltos en solucion aceptan iones O+2 de acuerdo a las siguientes
reacciones:
SiO2 + 2O-2 ⇔ SiO-4 Ec.13
La alúmina (Al2O3) se considera como un constituyente neutro, a causa de su habilidad

anfótera, ya que actúa como un óxido básico en las escorias ácidas y como un óxido ácido en
las escorias básicas.12
Para poder caracterizar las escorias se han definido algunos indicadores de la basicidad de las
escorias que conforman un proceso de fusión. Estos indicadores a su vez, describen las
propiedades físicas y químicas de dichas escorias. Para ello se utilizan ciertas relaciones
21
conocidas como índices de basicidad, que establecen una medida de la proporción de los
óxidos básicos que tiene la escoria en comparación con los óxidos ácidos presentes en la
escoria.12
Existen varios tipos de índices de basicidad el mas empleado es el índice de basicidad binario
en el cual solo se consideran el CaO y el SiO2.
%CaO
IB2 = Ec.13
%SiO2
• Las escorias cuyo IB2 es menor a 1.5 se les llama escorias de baja basicidad.
• Las escorias cuyo IB2 está entre l.6 y 2.5 se les llama escorias de basicidad media.
• Las escorias en que IB2 es mayor a 2.5 se les llama escorias de alta basicidad.
Sin embargo, en algunos casos los contenidos de algunos elementos son apreciables se
consideran y se utilizan índices de basicidad ternariosy el Índice de basicidad cuaternario que
viene dado por la relación Cal-magnesia-sílice-alumina
IB3 = CaO / (SiO 2 + P2 O 5 ) Ec.13
IB3 = CaO / (SiO 2 + Al 2 O 3 ) Ec.14
IB4 = CaO + MgO / (SiO 2 + Al 2 O 3 ) Ec.15
Además, existe un índice el cual determina la estructura cristalina de los silicatos presentes en
la escoria llamado grado de silicatación (SD):
Ec.16
De acuerdo al grado de silicatación, los silicatos se clasifican de la siguiente manera:
SD < 1,0→ subsilicato

" = 1,0 → monosilicato
" = 1,5 → sesquisilicato
" = 2,0 → bisilicato
" = 3,0 → trisilicato
22
Estas relaciones son de gran importancia para definir las propiedades de la escoria, ya que
tanto la fluidez, viscosidad, tensión superficial y otras que son muy iportantes a la hora de
aplicar la practica de escoria espumante.
Las escorias también se pueden clasificar en función a su aspecto. De acuerdo al aspecto de

las escorias, éstas se pueden clasificar en:
• Pétrea, con demasiado CaO y/o MgO. Muy básicas, con IB2 > 3.
• Esponjosa, saturada con CaO/MgO, buena para la protección de los refractarios, pero
mala para la remoción de azufre. Básicas, con 2,5 <IB2 < 3,0.
• Cremosa, saturada al punto con CaO/MgO, buena para la fabricación de acero y para
los refractarios (ideal). Básicas, con IB2 = 2,0.
• Acuosa, con mayor cantidad de óxidos fundentes, es demasiado líquida y agresiva para
los refractarios. Ácidas, con IB2 < 2,0.
3. 5.3 Factores que afectan el porcentaje de FeO en la escoria
El porcentaje (%) FeO en la escoria, es una medida del nivel de oxidación del baño. Por esta
razón se debe llevar un cuidado muy profundo ya que si son muy bajo estos niveles, el %P
será muy alto; por el otro lado, si los niveles de FeO son muy altos esto provoca una perdida
muy grande del hierro metálico.
El alto porcentaje de FeO en la escoria es causado por varios factores . Algunas de las
variables que destacan son:
Metalización Efectiva de las Fuentes Metálicas: la cual es función de la

metalización del prerreducido y del contenido de carbono que éste presenta. Ya que
mientras el carbono presente en el prerreducido sea capaz de reaccionar en mayor
medida con el oxigeno presente en forma del FeO, se obtendrá una metalización
efectiva mayor de la fuente metálica y menor será el FeO en la escoria.
La relación O/C: es una relación entre la inyección de oxigeno utilizado como

oxidante para aprovechar la energía química que producen las reacciones exotérmicas
23
de oxidación, y coque fino espumante que sirve como reductor del FeO en la escoria.
De esta manera espumando a su vez la escoria por medio de la producción de CO y la
recuperación del Fe metálico.
Adiciones de coque grueso en la carga: el coque grueso que se añade a la carga tiene
varias finalidades entre las cuales esta el ayudar a la reducción del FeO proveniente de
la carga.
Control de la basicidad de la escoria: es importante que la escoria sea lo

suficientemente básica ya que la solubilidad del FeO es mayor en escorias muy
silíceas, lo que produce una mayor perdida metálica.
3.6 Practicas de Reducción Del Contenido de Óxido Ferroso.
En la fusión del acero se aplica una inyección masiva de oxigeno, esto provoca altos potencial
de oxigeno en el baño, al existir este alto potencial en el baño se llevara a cabo una oxidación
de hierro presente en el baño. Existen mecanismos por medio de los cuales se pueden reducir
los contenidos de oxigeno y por consiguiente disminuir el potencial de oxigeno del baño
produciendo disminuciones en la oxidación del baño.
Para considerar la reducción de los niveles de FeO debe añadirse al baño un elemento cuyo
oxido presenten una menor energía libre de formación, que el óxido que se desea recuperar.
La figura 3.5 muestra un diagrama de Ellingham a la temperatura de operación del horno de
Fusión existen numerosas alternativas como lo son el manganeso, silicio, aluminio y carbono
ya que a 1600ºC el oxido de todos estos elementos desoxidantes se encuentra por debajo de la
curva del FeO. Las reacciones que producen una reducción de óxido ferroso, para los
distintos desoxidantes son las siguientes.
FeO + Mn ⇔ Fe + MnO Ec.17

2 FeO + Si ⇔ 2 Fe + SiO2 Ec.18
3FeO + 2 Al ⇔ 3Fe + Al 2 O3 Ec.19
FeO + C ⇔ Fe + CO Ec. 20
24
Lo importante de estas reacciones es que todas presentan una factibilidad termodinámica

debido a que los óxidos de los elementos desoxidantes estas presentan una energía libre
menor de formación que el oxido ferroso.
Energía Libre Estándar de Formación de Óxidos (-∆Gº)
Fig.3.5 Diagrama de Ellingham.
Todos estos elementos son ampliamente utilizados en el etapa de desoxidación del horno de
cuchara, sin embargo es posible aplicar estos elementos al horno de fusión para obtener
reducción en los niveles finales de óxido ferroso.
25
CAPÍTULO IV. MARCO METODOLÓGICO
El presente proyecto se ubica en la modalidad de investigación de proyecto factible, por

cuanto consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de un modelo operativo viable
para la disminución del %FeO en las escorias del horno de fusión.
El proyecto se apoya a su vez, en una investigación de campo, ya que se basa en el análisis

sistemático de datos directamente recogidos del proceso productivo de la empresa, con el
propósito de aumentar la eficiencia de éste. Se verifica al mismo tiempo una investigación
documental, que involucra la recolección de información con la cual se establezcan las bases
teóricas y los aportes en torno al problema en estudio.
El trabajo se dividió en cuatro fases principales, las cuales a su vez se dividieron en varias
tareas, la Fig.4.1 presenta un diagrama de Gantt del proyecto realizado donde se resumen
todas las actividades asociadas al mismo.
Fig. 4.1 Diagrama de Gantt del proyecto “Reducción del óxido ferroso de las escorias de
hornos de arco eléctrico con alimentación continua de briquetas”.
26
A continuación, se presenta una descripción de las cuatro fases principales en las que se
dividió el estudio del problema.
4.1 Inducción al Proceso Siderúrgico de Producción de Palanquillas.
Con la finalidad de conocer a fondo el proceso siderúrgico de producción de palanquillas

que realiza SIDETUR Casima, se realizó una visita por cada una de las áreas del proceso de
producción. Durante la cual, se realizó una revisión de los manuales operativos de dichas
áreas, con la finalidad de conocer a fondo las practicas operativas de cada una y el impacto de
éstas a lo largo del proceso productivo. Las áreas visitadas fueron: Materia Prima, Horno de
Fusión, Horno de Cuchara, Maquina de Colada Continua, Laboratorio Físico, Laboratorio
Químico y Vaciado.
Posterior a la visita de dichas áreas, se levantó un informe del proceso de producción de la

planta Casima. El cual sirvió para desarrollar la descripción de la empresa presentada en la
sección 1.3 del presente trabajo. Esta etapa es de gran importancia a los efectos del presente
estudio, ya que permitió tener una mejor visión y conocimiento del proceso.
4.2 Diagnóstico de las Variables que Afectan el Proceso de Horno de Fusión
En esta etapa del proyecto se analizó el impacto de los parámetros más relevantes asociados a
la operación del horno de fusión que también pudieran tener incidencia en el nivel de FeO en
la escoria (tipo de briqueta, inyección de oxígeno, patrón de carga, cuadrilla, método de
inyección del coque). Para ello, se realizó una investigación de campo, realizando el
seguimiento a 387 coladas, de las cuales se consideraron sólo 30 coladas para las respectivas
muestras de escoria. Esta fase de diagnostico involucró cuatro etapas:
4.2.1 Recolección de Datos de las Coladas
Se recolectó toda la información relevante a las 387 coladas en términos del %Csangrado,
patrón de carga, KWH consumidos, inyección de coque y oxigeno para cada colada. Esto se
realizó con el objeto de obtener una base de datos a partir de la cual se pudiese realizar el
27
posterior análisis estadístico. Para ello, se diseñó una hoja de formato de toma de datos
mostrada en el Apéndice A.3.
Cabe destacar que para determinar el flujo de oxígeno inyectado, se utilizó un cronómetro y
se asumió un caudal de 23,43 Nm3 /min. Mientras que la inyección de coque se observó
directamente en el controlador del equipo que regula dicha inyección.
4.2.2 Análisis de las Muestras de Escoria.
La toma de muestras de escorias se llevó a cabo con la ayuda de un cucharón especialmente

diseñado en el taller de la empresa para realizar el presente estudio. El procedimiento
utilizado para la toma, el tratamiento y el análisis de las 50 muestras de escorias se presenta
esquemáticamente en la Fig.4.2. El mismo involucra la toma de la muestra en la superficie de
la escoria, el enfriamiento, la reducción de tamaño, la separación magnética de metálicos y el
análisis químico por fluorescencia de rayos X.
28
Fig.4.2 Procedimiento esquemático utilizado para el análisis de las muestras de Escoria.
La mayor parte de las muestras fueron tomadas al final de la colada, ya que se consideró que
era el momento más crítico con respecto a los niveles de FeO. Sin embargo, en algunos casos,
se analizaron también muestras del inicio y la mitad de la colada para observar la variación de
la composición de la escoria en el transcurso de las mismas.
4.2.3 Análisis del impacto de cada Variable en el Proceso de Horno de Fusión por
Métodos Estadísticos
Para la determinación del impacto de cada una de las variables sobre el proceso del horno de
fusión se aplicaron dos herramientas estadísticas: ANOM (Análisis de Medias) y ANOVA
29
(Análisis de Varianza) cuya metodología de obtención de resultados se describe el el apéndice

X. Se consideraron tres respuestas, específicamente el %Carbono de sangrado, KWH/ton y
%FeO en la escoria. Las primeras dos respuestas se analizaron en las 387 coladas, mientras
que por problemas de carácter técnico sólo se utilizó una población de 50 coladas para
determinar el %FeO.
El procedimiento empleado para la aplicación del ANOVA, y el ANOM es mostrado

respectivamente en los Apendices A.4 y A.5.
4.2.4 Estudio de la Situación Actual de Algunas Variables que Afectan el FeO en la

Escoria
En esta etapa se realizaron análisis de las condiciones de las distintas briquetas utilizadas en
Sidetur como carga del horno de fusión, para determinar su influencia sobre el contenido de
FeO en la escoria y el del carbono de sangrado. Esto se realizó tomando en cuenta
consideraciones estequiométricas y termodinámicas.
Asimismo, se analizaron algunas coladas para observar cuál era la situación actual de las
inyecciones de oxígeno y coque, con el objeto de determinar la relación O/C que se manejaba
normalmente en la planta, así como la basicidad de la escoria y el tipo de alimentación del
coque grueso.
4.3 Optimización del %FeO en la Escoria
Una vez analizados las variables seleccionadas, se determinaron las que tenían mayor
incidencia sobre la presencia de FeO en la escoria. Posteriormente se desarrollaron estudios
termodinámicos de las prácticas de desoxidación que pudieran aplicarse en la planta así como
balances de masa que permitieron definir y plantear las posibles soluciones al problema bajo
consideración.

Desoxidación
En esta etapa se realizó un estudio teórico de las prácticas de desoxidación más importantes
aplicadas en plantas de acería, conformadas fundamentalmente por: inyección de coque
30
espumante, adiciones de aluminio, carburo de calcio, ferrosilicio y ferromanganeso. Dicho

estudio se basó en la tendencia termodinámica de la ocurrencia de las distintas reacciones de
recuperación, el efecto de los productos de oxidación en la operación del horno, y la
factibilidad económica basándose en las cantidades requeridas respecto al incremento del
rendimiento que las mismas producían.
Una vez estudiadas las ventajas y desventajas de cada práctica de desoxidación, se

seleccionaron aquellas que eran factibles de ser aplicadas en Sidetur Casima (adición de
coque espumante o carburo de calcio), posteriormente se realizaron las pruebas
correspondientes para estimar su efecto sobre la reducción de FeO en la escoria y así definir el
de mayor influencia.
4.3.1.1 Practica de Reducción del %FeO en la Escoria por Medio de Modificaciones en

la Inyección de Coque Espumante
Esta prueba se desarrolló a una población de cinco coladas que fueron sometidas a la
inyección continua de coque espumante durante 20 minutos, utilizando la lanza de coque. En
estas coladas se tomaron tres muestras: la primera a los 20 minutos de transcurrida la colada,
la segunda justo antes de iniciar la inyección de coque, es decir, a los 40 minutos tiempo TAP,
y la última a los 60 ± 1 minutos, luego de transcurridos los veinte minutos de inyección, es
decir, tiempo TAP to TAP 60. A partir de esta prueba, se observó cómo impacta en el proceso
una inyección continua de coque espumante.
4.3.1.2 Practica de Reducción del %FeO en la Escoria por Medio de Adiciones de

Carburo de Calcio
Al igual que en caso anterior, se realizaron estas pruebas sobre cinco coladas a las cuales se le
añadieron 100gr de carburo de calcio (CaC2) y se tomaron tres muestras de escoria de cada
colada con los mismos intervalos de tiempo que se consideraron en la prueba de inyección de
coque espumante, es decir cada 20 minutos del tiempo TAP to TAP.
4.3.1 Realización de Balances de Masa
Ya establecido que, independientemente de la fuente, el carbono es el elemento que se

adicionaría al horno para reducir el %FeO de la escoria, se realizaron balances de masa a 10
31
coladas, para obtener las cantidades normalmente añadidas y las requeridas de dicho
componente.
Con dichos balances también podía estimarse la relación O/C del Horno de Fusión, la
cantidad de la pérdida de hierro metálico que ocurre diariamente en los mismos, la cantidad
de escoria producida por colada.
Cabe destacar que, debido a que las cantidades añadidas de coque grueso no son normalmente
determinadas en la planta, el balance de masa de este componente se realizó sobre una base de
azufre, asumiendo que el coque grueso es el único contribuyente a este elemento. Todos los
balances realizados son presentados en el apéndice A.6.
4.3.2 Optimización de los niveles de los demás parámetros que afectan el %FeO en la
Escoria.
En esta etapa se analizaron los resultados obtenidos del diagnóstico, por medio de
herramientas estadísticas y se seleccionaron los niveles óptimos de dichos parámetros. Se
plantearon niveles recomendados de cada variable influyente.
4.4 Estudio del Impacto Económico de la Reducción del Oxido Ferroso de las Escorias
en Sidetur Casima
La última etapa del proyecto consistió en determinar el impacto en el costo de producción que
tendría la disminución del %FeO en la escoria. Para esto, se tomó en consideración el
aumento del rendimiento metálico, la disminución de los KWH/ton, y la disminución de
carburantes, etc.
32
CAPÍTULO V. RESULTADOS Y DISCUSIONES
A continuación, se presentan los resultados obtenidos en las distintas fases del proyecto
correspondiente al “Estudio de la Reducción de los Niveles de Óxido Ferroso de las Escorias
de Hornos de Arco Eléctrico”. Los resultados se presentan de acuerdo a las tres etapas
desarrolladas, es decir: el diagnóstico de las variables, la optimización de las variables y
estudio del impacto económico.
5.1 Diagnóstico de las variables del proceso de Horno de Fusión
La Fig. 5.1 muestra un diagrama de Ishikawa en el que están plasmadas las variables más
importantes que producen el alto contenido de FeO en la escoria, de acuerdo a las
observaciones y datos recolectados en planta.
Fig. 5.1 Diagrama de Ishikawa de las causas de alto contenido de FeO en la escoria.
Conforme a estas variables se analizó la situación actual de cada una de ellas.
5.1.1 Fuentes Metálicas.
SIDETUR Casima, aplica un proceso de alimentación continua de prerreducidos (briquetas)

que conforma el 80% de la carga metálica del horno de Fusión. Esta alimentación de briquetas
33
tiene un fuerte impacto en las operaciones del horno. Por esta razón, es de gran importancia
conocer la composición de los prerreducidos utilizados, pues ésta determina el rendimiento,
energía, %carbones de sangrado y consumo del refractario. La figura 5.2 muestra la
composición de los prerreducidos provenientes de Opco, Venprecar y Orinoco Iron, utilizados
normalmente por SIDETUR, presentados en términos de los contenidos de hierro metálico y
presente como FeO, oxígeno, carbono y ganga, mientras que la figura 5.3 muestra el grado de
metalización de los mismos.
C h ip O p c o
OPCO
V e n p re c a r
O r in o c o Ir o n
70% 75% 80% 85% 90% 95% 100%
D is t r ib u c ió n d e l P r e r e d u c id o
FeM Fe en FeO O C G anga
Fig.5.2. Distribución química de los Prerreducidos utilizados por Sidetur Casima.
Chip Opco
OPCO
Venprecar
Orinoco Iron
86,00 87,00 88,00 89,00 90,00 91,00 92,00 93,00 94,00

%Metalización
Fig.5.3. Distribución de los Prerreducidos utilizados por Sidetur Casima.
Como se puede observar en ambas figuras, los prerreducidos utilizados en la planta presentan
diferentes características dependiendo del proveedor. En particular se puede señalar que las
34
briquetas de Venprecar son las que presentan mayor grado de metalización y contenido de
carbono y un menor porcentaje de oxígeno y hierro como FeO, cuando se compara con las
briquetas de Orinoco Iron y los chips de Opco.
Vale la pena resaltar que cuando se cargan los prerreducidos al horno de fusión, estos se
funden para formar el baño metálico y parte de la escoria. Es conocido que durante el
calentamiento, el carbono dentro de las briquetas reduce el FeO contenido en las mismas. De
esa manera, la presencia de carbono aumenta la metalización efectiva del prerreducido.
Bajo esta consideración y tomando en cuenta las características de cada briqueta analizada, no
es difícil definir que las briquetas Venprecar tenderían a reducir el FeO presente en las
mismas gracias a su elevado porcentaje de carbono; mientras que las de Orinoco requerirían
carbono extra para dicha reducción.
Dicha aseveración podría corroborarse con los resultados reportados en la figura 5.4 en la que
se muestra la composición de los prerreducidos estudiados después de una reducción
secundaria utilizando el carbono contenido en ellas.
Pasa a la escoria
Chip Opco
OPCO
Pasa al
Venprecar
baño
Orinoco Iron
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Distribución del Prereducido
Ganga FeM Fe Recuperado Fe en forma de FeO O C sobrante
Fig.5.4. Distribución de los Prerreducidos utilizados por Sidetur Casima después de la

reducción secundaria.
Se observa que sólo la briqueta de Venprecar es capaz de reducir por completo el FeO
presente en las mismas, aportando al mismo tiempo un porcentaje de carbono adicional que
pasa al baño. Esto como consecuencia de que el grado de metalización inicial (93,5%
aproximadamente) y el contenido de carbono (1,53% en promedio) de esa briqueta eran
35
notablemente mayores al resto de los prerreducidos utilizados. Esto resalta el compromiso de

ambos componentes (metalización y carbono) en la briqueta, para que se alcance la auto-
reducción, pues por ejemplo la briqueta de Opco con elevada metalización, no logró reducir el
FeO por el bajo contenido de carbono, mientras que la de Orinoco Iron, con un contenido de
carbono de 1,08%, tampoco fue capaz de reducirse por su baja metalización. Esto provoca que
parte del hierro presente en esas briquetas se vaya a la escoria en forma de FeO lo que
constituye un aporte negativo de las mismas, pues aumentan el porcentaje de dicho
componente en la escoria.
Dada la importancia que tiene el contenido de carbono en las briquetas para lograr la auto-
reducción del FeO presente en las mismas, se determinó el efecto de este componente en la
reducción secundaria de las briquetas empleadas por Sidetur, considerando diferentes
proporciones estequiométricas de este elemento. Los resultados de estas pruebas son
mostrados en la figura 5.5 para contenidos de carbono de 1,5%, 1,75%, 2% y 2,25%.
Chip Opco Chip Opco
OPCO OPCO
Venprecar Venprecar
Orinoco Iron Orinoco Iron
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Distribución del Prereducido Distribución del Prereducido
Ganga FeM Fe Recuperado C sobrante FeO Ganga FeM Fe Recuperado C sobrante FeO
(a) (b)
Chip Opco Chip Opco
OPCO OPCO
Venprecar Venprecar
Orinoco Iron Orinoco Iron
86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100% 86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 100%
Distribución del Prereducido Distribución del Prereducido
Ganga FeM Fe Recuperado C sobrante FeO Ganga FeM Fe Recuperado C sobrante FeO
(c) (d)
Fig. 5.5. Efecto del %C en la composición después de la reducción secundaria. (a)
1,5%C (b) 1,75%C(c) 2%C (d) 2,25%C.
36
Como se puede observar, existe una combinación crítica donde el carbono resulta suficiente
para reducir todo el FeO, reportándose que el chip de Opco y las briquetas de Orinoco Iron
son las que requieren mayor contenido de carbono para este fin.
El porcentaje de carbono requerido para la reducción es determinado estequiometricamente y

equivale a:
  100 
Crequerido = 0,214 × 1 −    × FeT Ec.21
  %M 
Esta relación, presentada gráficamente en la figura 5.6, indica, como era de esperarse, que al
aumentar el grado de metalización, el contenido de carbono requerido disminuye. Es posible
apreciar que, en los casos donde el contenido de carbono es superior al requerido, se
dispondrá de un cierto contenido que se disolverá en el baño (exceso). Mientras que cuando el
nivel de carbono está por debajo, el FeO remanente pasará a la escoria. En dicha gráfica están
representados los contenidos de carbono que presentan actualmente los prerreducidos
utilizados por Sidetur, y los niveles requeridos para que tengan la capacidad de reducir por
completo el FeO.
3,5
3 Exceso de Carbono
Nivel de C requerido
% C requerido
2,5 Chip OPCO

Nivel de C requerido
2 Orinoco Iron Nivel de C requerido
OPCO
1,5 Exceso de FeO Nivel de C requerido
Venprecar
1
0,5
0
80 85 90 95 100
% Metalización
Orinoco Iron Venprecar OPCO

Chip OPCO Nivel actual de C Venprecar Nivel Actual Carbono Orinoco
Nivel Actual de C Chip Opco Nivel Actual de C OPCO
Fig.5.6 Carbono requerido en función de la metalización.

37
Como se observa con estos resultados, el tipo de briquetas utilizada tiene un impacto
considerable respecto al % de FeO en la escoria, pues hay briquetas que no se auto reducen y
por el contrario parte de ellas, hasta un 8% de la carga, pasa a la escoria. De hecho, en la
tabla 5.1 se presenta la masa y el porcentaje en el que se ve incrementado el % FeO de la
escoria a causa de los prerreducidos que no son capaces de auto-reducirse. Estos valores
fueron determinados a partir de los balances de masas (Apéndice A.7) realizados sobre la
escoria de las 10 coladas seleccionadas para tal fin.
Se observa que el porcentaje que no se auto-reduce representa un 30,79% de la masa de la

escoria. Es decir, la carga de algunos prerreducidos por si sola eleva el FeO a niveles mayores
a los requeridos en el horno de fusión, establecidos en un 25% 2.
Es así que las briquetas Orinoco Iron y los chips de Opco, aportan oxígeno adicional al baño e
incrementan el contenido de FeO en la escoria, mientras que las briquetas de Venprecar no
presentan este inconveniente ya que las mismas son capaces no sólo de auto-reducirse sino de
proporcionar carbono adicional con el que se podría desoxidar el baño.
Tabla 5.1. Aporte de los prerreducidos a los niveles de FeO en la escoria.
Masa de FeO %FeO en la escoria

Masa de sobrante por proveniente de los
Colada Escoria (Kg.) prerreducidos (Kg.) prerreducido
4509 15260,91 2943,81 19,29%
4511 13890,95 4666,31 33,59%
4534 12971,79 4092,63 31,55%
4535 12402,09 4323,83 34,86%
4633 16740,32 5138,16 30,69%
4634 15824,12 5111,48 32,30%
4692 14400,61 5000,21 34,72%
4697 17353,11 4537,8 26,15%
4731 13860,58 4340,87 31,32%
4734 14280,99 4776,99 33,45%
Promedio 14698,547 4493,209 30,79%
Desv. Est. 1587,00 648 0,05
38
5. 1. 2 Coque Grueso
Sidetur Casima realiza durante su operación, una carga de coque grueso por medio de cestas,
como mecanismo de reducción del FeO proveniente de las briquetas. Sin embargo, se ha
determinado (Tabla 3.2), que para este fin, el rendimiento del coque cargado por medio de
cesta es muy bajo, cuando se compara con el carbono proveniente de las briquetas, que tal
como se apreció es casi del 90% cuando se dispone de la cantidad requerida para la reducción
de FeO.Esto se debe a que en las briquetas el carbono viene asociado en forma de Fe3C.
En la tabla 5.2, se presenta el rendimiento del coque cargado por medio de cestas en Sidetur
Casima calculado mediante balance de masa sobre algunas coladas seleccionadas (Apéndice
A.6). Se aprecia que el valor promedio oscila alrededor de 41,68±0,07%, lo cual confirma que
el rendimiento del coque añadido en cesta es bastante bajo. Esto se debe a que gran parte del
coque se oxida durante el inicio de la fusión haciendo que parte de los gases producidos se
pierdan. como consecuencia de la ausencia de escoria. Se pierde por su elevado contenido de
volatiles.
Tabla 5.2 Rendimiento del coque cargado en cestas en Sidetur Casima.
Colada Rendimiento del Coque en Cesta

4180 43,41%
4181 50,45%
4509 43,73%
4511 46,20%
4535 27,57%
4692 41,50%
4731 35,27%
341 51,30%
395 41,94%
415 35,44%
Promedio 41,68%
Desv. Est. 0,07
Otra manera de agregar el coque grueso es por medio de silos a la alimentación continua. En
este caso, se debe tomar en consideración que el coque alimentado esté conformado en su
mayoría por partículas gruesas para que logre penetrar y alcanzar el baño. Si las partículas son
muy finas gran parte se perderá por medio del sistema de extracción de humo y los
rendimientos serían aún más bajos.
39
En la tabla 5.3 se presentan los resultados, en términos del % de carbono en el sangrado, de

pruebas realizadas en el horno de fusión en las que se llevaba a cabo la alimentación de coque
grueso por medio de los silos (continuamente) y a través de canastas (en lotes con la carga
inicial). Se puede apreciar que, en la alimentación por silos, los %Csangrado fueron bastante
mayores a los obtenidos cuando la alimentación es desde canastas, alcanzando en algunos
casos valores de hasta 0,1% de C. Esto puede ocurrir pues al ser alimentados por medio de los
silos, el coque grueso penetra hasta alcanzar el baño permitiendo su recarburarización,
mientras que si la misma cantidad de coque se alimenta desde la cesta, gran parte se perdería
por oxidación durante la fusión inicial de la chatarra o saliendo con la escoria al quedar
atrapado en la misma.. Adicionalmente, el hecho de alimentar continuamente el coque da
lugar a que el carbono tenga mayor tiempo de residencia dentro del bano y pueda disolverse.
Tabla 5.3 Comparación de los carbones de sangrado para alimentación de coque grueso
por cesta y por silos (cinta).
El incremento del contenido de carbono en el baño producido por la alimentación desde silos
resulta favorable en relación a la reducción de FeO en la escoria, pues, como se ha establecido
anteriormente, a medida que el baño está más carburado, el oxígeno disuelto reaccionará
preferencialmente con dicho elemento, reduciendo la posibilidad de que reaccione con el Fe.
5.1. 3 Relación O/C
A pesar de que se han tratado independientemente, la relación que existe entre el coque y el
oxígeno es crítica para determinar el porcentaje de FeO en la escoria. Dicha relación, definida
como O/C, es consecuencia de la inyección simultánea de oxígeno y coque espumante por
40
lanzas. El primero de ellos fundamental para disminuir los tiempos de fusión, los niveles de
fósforo y otras impurezas en el baño, etc. Y el segundo, requerido para mantener los niveles
permitidos de FeO en la escoria y formar la escoria espumante.
Para mantener los niveles de FeO en la escoria se debe cumplir al menos la relación
estequiometrica de la reacción resultante de esta práctica. Existen dos reacciones
fundamentales en la práctica de escoria espumante: la oxidación del baño y la recuperación
del Fe. La reacción resultante de estas dos es simplemente la oxidación del carbono.
1
C O CO calor exotermica Ec. 4
2 2
A partir de esta ecuación, se puede determinar estequiométricamente la relación de inyección

O/C que no sobreoxide el baño, cuyo valor se sitúa en 0,93Nm3/kg (Apéndice A.8). Sin
embargo, en condiciones prácticas de acería, ésta relación se reduce aun más para recuperar
parte del FeO proveniente de la carga. Por esta razón, teóricamente se ha definido la relación
óptima de inyección de O/C en 0,8.4
Si la relación O/C es muy baja podrían ocurrir dos cosas. Primero, el carbono del baño
tomaría más tiempo en decarburizar, resultando en problemas: de tiempo, de procesamiento y
menor productividad. La segunda es que el carbono reducirá la escoria a niveles muy bajos de
%FeO. Aunque esto es deseable desde el punto de vista del rendimiento metálico, es
contraproducente para la espumosidad de la escoria ya que si es muy bajo los niveles de FeO
la escoria es muy petrea, al igual que se requiere de la presencia de FeO para poder formar el
CO requerido para que la espuma se mantenga , además que si el FeO es muy bajo implicaría
mayor consumo energético debido a la naturaleza endotérmica de la reducción del FeO y por
otra parte afecta el proceso de defosforación.
Por otro lado, si el radio O/C es demasiado alto, significa que ha sido inyectado mas oxígeno
que el necesario para alcanzar el nivel de %C deseado. Por lo que el oxígeno en exceso
reaccionaría con el Fe para oxidarlo y consecuentemente formaría FeO. Esto provoca una
perdida de rendimiento metálico. Además de que tal situación se agrava si se considera que
para medir O/C sólo se toma en cuenta el oxígeno que se inyecta por medio de las lanzas. Sin
embargo, existen fuentes adicionales de oxígeno por ejemplo, el que entra por medio del aire
41
que se infiltra por la puerta de escoria (que permanece siempre abierta) o el que se introduce
con los prerreducidos, que contribuyen indirectamente al incremento de la relación.
Como una manera de verificar cuál era la relación O/C que se manejaba durante el proceso de
acería en Sidetur Casima, se hicieron las respectivas mediciones y los resultados de algunas
coladas son mostrados en la tabla 5.4. Como se aprecia, la relación O/C está muy por encima
de la relación teórica tendiendo en algunas coladas a valores extremadamente altos pues no se
inyectaba coque espumante. Esto implica oxidación masiva del hierro, que conduce al
aumento de los niveles de FeO en la escoria y a la disminución del rendimiento metálico.
Cabe destacar, que para el cálculo de la relación O/C de la tabla 5.4, se considera solo la
inyección de coque espumante pues es ese el coque que neutraliza el efecto del oxígeno en el
baño, mientras que el coque grueso se encarga de carburizar el baño.
Tabla V.4 Relación O/C para algunas coladas observadas
Colada Relación O2/C (Nm3/Kg.)

4509 7,81
4511 8,63
4534 20,82
4535 5,09
4632 29,29
4633 No se inyecto coque
4694 24,52
4695 15,88
4697 3,91
4729 11,23
4731 10
4734 20,91
Promedio 14,37
Desv. Est. 8
En gran parte el valor alto de la relación O/C es debida a la baja inyección de coque en
principio porque se le ha restado importancia a dicha relación y además no se inyecta lo
suficiente por la repetida obstrucción de la máquina de coque espumante que impide que se
inyecte coque al baño. No estoy segura si esto deba colocarse tan directamente.
42
La Fig. 5.7 muestra la distribución teórica de una colada. Como se observa la inyección del
coque espumante debería ser constante a lo largo de la colada. Actualmente, la Planta de
Sidetur Casima mantiene una inyección que se asemeja a la observada en la Fig 5.8.
Fig. 5.7 Distribución teórica de las coladas.
Fig.5.8 Distribución real de las coladas en Sidetur Casima.
Como se puede observar, en las coladas donde se inyecta coque espumante (pues hay algunas
donde no se inyecta), no se llega a cumplir la inyección continua a lo largo de la colada. De
hecho de acuerdo a las observaciones en planta, sólo se inyecta coque cuando el horno está
inestable a causa de la perdida de la espumosidad.
Otro aspecto de suma importancia en relación a la inyección de coque espumante y que es

crucial para que el coque inyectado actúe eficientemente sobre la escoria y el baño es la zona
de inyección. Se observó que la inyección en la planta se realiza con una lanza muy corta, la
cual no se sumerge hasta el nivel de la intercara escoria-metal que es donde se ha demostrado
mayor aprovechamiento.3 La figura 5.9 muestra la correcta colocacion de las lanzas. Esto trae
como consecuencia que se produzcan pérdidas substanciales de coque que se van con el
sistema de extracción de humos o a la superficie de la escoria debido a la granulometría fina
que lo caracteriza.
43
Fig.5.9 Disposición correcta de las lanzas dentro del Horno de Fusión.
Tal situación, se evidenció pues, en algunos casos, se observaron reacciones en el momento

de la escorificación ya que al caer la escoria se mezcla el carbono que quedó atrapado en esta
y reacciona. Otra señal indicativa de que la zona de inyección de coque no es la adecuada, es
la presencia de metálicos en la escoria, lo cual puede ser consecuencia de que una gran
cantidad del hierro que se logra reducir, por medio de la inyección del coque espumante,
queda atrapado en la escoria sin posibilidad de recuperación.
La información dada en términos de la relación O/C que se maneja en la planta Sidetur

Casima, sugiere que esta es crítica en el establecimiento de los niveles de FeO observados en
la escoria, por lo cual su modificación es imperativa para disminuir el contenido de ese
componente y mejorar el rendimiento metálico.
5.1.4 Control de la basicidad de la escoria
La basicidad de la escoria, controlada por las adiciones de dolomita, cal y acondicionador, es

considerada otra variable importante, dado que tiene un efecto en la producción de escoria
espumosa y en la formación de FeO, pues este componente es mucho más soluble a medida
que la basicidad de la escoria sea menor (es decir entre mas silícea sea la escoria). La figura
5.10 muestra la evolución de la basicidad para algunas coladas seleccionadas.
44
3,50
3,00
2,50
4509
2,00
4511
IB2
4697
1,50 4729
4734
1,00
0,50
0,00
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo(s)
Fig.5.10 Evolución de la basicidad en la escoria a lo largo algunas colada.
Se observa que en todos los casos, la basicidad de la escoria es mayor a dos por consiguiente,
es una escoria básica. De igual manera se aprecia que la variación en la basicidad a lo largo de
las coladas es muy poca. Esto permite asumir que este factor no produce un impacto muy
significativo en el nivel de FeO en el proceso de Sidetur Casima.
5.1.5 Evolución del %Feo en la Escoria a lo largo de la Colada
Tal como se ha venido mencionando, existen factores como la relación O/C, el tipo de
briquetas utilizadas, la inyección de coque espumante, el tipo de alimentación de coque
grueso, etc., que tienen una incidencia sobre el nivel de FeO en la escoria durante el proceso
de acería. En la figura 5.11 se muestra una gráfica de los valores del porcentaje de FeO
observados en la escoria de diferentes coladas de la planta Sidetur Casima.
41
36
%FeO en Escoria
31
26
21
16
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo Tap to Tap(min)
4509 4511 4734 4729 4697
Fig. 5.11. Evolución del %FeO en la Escoria a lo largo de la coladas.

45
En dicha gráfica se puede observar el aumento continuo del %FeO en la escoria a lo largo de
las coladas de hasta 8 puntos porcentuales. Esto se debe, tal como ha sido señalado, al uso de
briquetas que no se autoreducen, la alimentación en cestas de coque grueso, la aplicación de
una relación O/C más de diez veces mayor a la óptima por insuficiencia de coque espumante,
que en conjunto proporcionan un aumento del potencial de oxígeno en el baño y
consecuentemente una mayor tendencia del hierro a oxidarse.
Para tener un máximo aprovechamiento del rendimiento metálico del horno de fusión se debe
buscar que la pendiente de la recta de aumento del %FeO en la escoria sea lo menor posible.
Esto se logra por medio de la desoxidación del sistema.
5.2 Estudio Estadístico de la contribución de los Parámetros por medio de ANOVA
5.2.1 Influencia de los parámetros en el % FeO
De acuerdo a los análisis previos se establecieron las variables y su influencia sobre los
niveles de FeO en la escoria. Sin embargo, no está totalmente establecido cuál de ellas es más
determinante sobre el problema bajo estudio y el objetivo de la presente sección consiste en
establecerlo a través de análisis estadísticos utilizando dos vías: el análisis de varianza
(ANOVA) y el análisis de media (ANOM). La Tabla 5.5, muestra los resultados del primero
en el que se consideran las variables medidas en planta, relacionadas con aquellas que fueron
previamente establecidas, es decir, el tipo de briqueta, el tiempo de inyección de oxígeno
(que determina la relación O/C), la basicidad de la escoria (IB2), el patrón de carga, que
relaciona la cantidad de briquetas añadida y la cuadrilla referida al personal que opera en
planta.
A pesar de que el coque espumante es determinante en el establecimiento del nivel de FeO, la

escasa data de éste parámetro impidió la aplicación del modelo empleado por el programa
estadístico. El coque espumante no pudo ser considerado como una variable estadística.
Debido a la baja confiabilidad de la maquina de coque, lo cual no permitió que se pudiera
realizar con todos los tipos de briquetas.
46
Tabla 5.5 Análisis de Varianza para el %FeO en la escoria.

Análisis de Varianza para el %FeO en escoria
Variable Suma de Cuadrados Df Radio-F P-Value
0,0015
Briquetas 727,312 2 15,7
Patrón de Carga 101,76 3 1,46 0,2736
0,0920
Tiempo inyección de Oxigeno 188,14 5 2,71
Cuadrilla 63,25 3 1,37 0,2922
IB2 110,08 2 0,95 0,4841
Los resultados arrojados por ANOVA establecen las contribuciones de varios factores sobre
la variabilidad del %FeO. Uno de los resultados arrojados es el P value, cuyo bajo valor
determina la importancia estadística del factor, con un nivel de confianza del 95%. En base a
ello, se puede establecer que las briquetas y el tiempo de inyección de oxígeno son los más
significativos desde el punto de vista estadístico sobre el nivel de FeO en la escoria. Esto
coincide con lo esperado ya que estos dos parámetros guardan relación con la metalización
efectiva y la relación O/C, que como se estableció previamente son algunas de las variables
mas importantes al controlar el %FeO. Por otra parte, el IB2 y el número de cuadrilla
mostraron no tener un efecto representativo estadísticamente en la respuesta atribuido en el
primer caso a la estabilidad del valor de IB2; y en el caso de la cuadrilla, porque todas
trabajan bajo las mismas prácticas operativas.
Considerando ahora las variables más importantes, se realizaron gráficas ANOM para
determinar el impacto de las mismas sobre la respuesta. Las mismas están presentadas en las
figuras 5.11 y 5.12 para cada tipo de briqueta alimentada en diferentes proporciones (50% y
100% de cada una) y el tiempo de inyección de oxígeno respectivamente.
Como se puede observar en el primer caso, los resultados coinciden con los análisis
previos de la materia prima, en el que se indicó que las briquetas Venprecar aportaban un
%FeO menor que la de Orinoco Iron debido a su composición, pues esta última actúa como
una fuente de oxígeno. Se observa además que en el caso de la alimentación con 50% de
briquetas tanto de Orinoco Iron como de Venprecar, el %FeO fue ligeramente mayor, lo que
puede deberse a que, en este nivel, se realizaron un menor número de mediciones y por
consiguiente la media no fue tan representativa.
47
45
40
35
%FeO en Escoria
30
25
20
15
10
0
100% Venprecar 50% Venprecar-50% Orinoco Iron 50% Orinoco Iron
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Tipo de Briquetas Dispersion Promedio
Fig.5.11 Influencia del Tipo de briqueta en el %FeO de la escoria.
Respecto al efecto del tiempo de inyección de oxígeno, se aprecia que a mayor tiempo de
inyección el %FeO en la escoria aumenta, lo cual refleja, conforme a lo discutido
anteriormente, que el baño está sobreoxidado, pues el oxigeno adicional no logra ser
compensado con el coque espumante inyectado.
45
40
35
%FeO en Escoria
30
25
20
15
10
0
30 35 40 45 50 55
In y e c c ió n d e O x ig e n o (s ) D is p e rs io n P ro m e d io
Fig.5.12 Influencia del Tiempo de Inyección de Oxigeno en el %FeO de la escoria.
5.2.2 Influencia de los parámetros en el % Csangrado
Se realizó el mismo análisis estadístico para determinar cómo es afectado el %Csangrado. Los
resultados obtenidos se muestran en la tabla V.6. Se realizó un análisis de varianza para
determinar cuáles de las variables presentan una influencia estadística mayor en el
48
%Csangrado. Para esto, se tomaron mediciones de 300 coladas y se dividieron de acuerdo a

cinco variables. La tabla V.6, recoge la influencia de los factores por medio de ANOVA para
el %Csangrado.
Tabla 5.6 Análisis de Varianza para el %Csangrado.

Análisis de Varianza para el %Csangrado
Variable
Suma de Cuadrados Df Radio-F P-Value
Briquetas 0,00150 2 6,82 0,0015
Cuadrilla 0,00002 2 0,10 0,9020
Patrón de Carga 0,01808 111 1,48 0,0150
Tiempo inyección de Oxigeno 0,00176 16 1,00 0,4621
Alimentación de Coque 0,01197 1 9,26 0,0001
En este caso, el tipo de briqueta, patrón de carga al horno y el método de alimentación de

coque muestra tener una influencia mucho mayor que todos los demás factores. Mientras, el
numero de cuadrilla y la inyección de oxigeno mostraron no tener un efecto representativo
estadísticamente en la respuesta.
Se graficó a su vez, el promedio de las respuestas para cada nivel de las variables analizadas.
La figura 5.13, presenta el promedio para cada tipo de briqueta alimentada.
0,14
0,12
0,1
%Csangrado
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0 0,5
100% Venprecar
1
50% Venprecar-50%
1,5 2
Orinoco Iron
2,5
50% Orinoco
3
Iron 3,5
Tipo de Briqueta Dispersion Promedio
Fig. 5.13 Influencia del tipo de Briqueta en el %Csangrado.
Se observa que el %Csangrado es mayor cuando se usa briquetas Venprecar y disminuye a

medida que aumenta el porcentaje de la briqueta Orinoco Iron. Esto coincide con el análisis
previo de las fuentes metálicas, en el que se indicó que estas briquetas proporcionaban mayor
contenido de carbono después de la reducción secundaria.
49
Con respecto al método de alimentación de coque, la figura 5.14 muestra la diferencia de los
promedios del %Csangrado obtenido en las coladas realizadas con coque en Cesta y las
realizadas por alimentación continua.
0,14
0,12
0,1
%Csangrado
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0 0,5 Alim entación 1Continua 1,5 Cesta
2 2,5
Tipo de Alim entación de Coque Dispersión Prom edio
Fig.5. 14 Influencia del método de alimentación del coque grueso en el %Csangrado
Se observa que tal como se mostró previamente, la alimentación por medio de cestas mostró
ser menos eficiente en la recarburización del baño, debido a la pérdida de coque de la cesta es
masiva en el momento de la fusión inicial.
El último efecto que mostró una relevancia estadística en el carbono de sangrado fue el patrón
de carga, el cual se muestra en la figura 5.15. Como se puede observar la tendencia muestra
que a medida que aumenta el porcentaje de chatarra los niveles de carbono son mayores. Esto
se muestra inconsistente, ya que se esperaba que a mayor porcentaje de briqueta, el carbono
de sangrado seria mayor debido al %C que normalmente estas proporcionan. Sin embargo, de
acuerdo a lo planteado anteriormente, sólo la briqueta Venprecar cumpliría con este
comportamiento, pero la mayoría de los prerreducidos utilizados en Sidetur actúan más bien
como una fuente de oxigeno. Esto se puede confirmar con los resultados reportados en la
gráfica 5.16 en la que se grafica nuevamente la influencia el patrón de carga considerando
tipo de briqueta utilizada.
50
0,06
0,05
%Csangrado
0,04
0,03
0,02
0,01
0
0-5 5-10 10-15 15-20 20-25 25-30
Patron de carga(%Chatarra)
Fig.5.15 Influencia del patrón de alimentación en el %Csangrado.
(a) (b)
Fig.5.16. (a) Influencia del patrón de alimentación en el %Csangrado para briquetas
Venprecar. (b) Influencia del patrón de alimentación en el %Csangrado para briquetas
Orinoco Iron.
Como se puede observar el patrón de carga afecta el %Csangrado, de una manera distinta,
dependiendo del tipo de briqueta. Esto se debe, a que las briquetas Orinoco Iron, no otorgan
carbono al baño después de la reducción secundaria, sino mas bien aumenta la presencia de
oxigeno en forma de FeO, por lo que a menor proporción de esta briqueta mayor será el %C.
Caso contrario ocurre con la briqueta Venprecar que al otorgar carbono adicional al baño,
tenderá a incrementar el %Csangrado a medida que aumenta su proporción en la carga.
5.2.3 Influencia de los parámetros en los KWH consumidos en el Horno de Fusión
Finalmente, la Tabla 5.7 muestra los resultados del análisis de varianza para determinar cuales
de las variables presenta una mayor influencia en el consumo de energía en el horno de
Fusión. Se consideraron como variables tipo de briqueta, patrón de carga, tiempo de
inyección, cuadrilla y basicidad.
51
Tabla V.7 Análisis de Varianza para los KWH.

Análisis de Varianza para los KWH
Variable Suma de Cuadrados Df Radio-F P-Value
0,1018
Briquetas 2,51E7 2 1,78
0,0000
Patrón de Carga 9,21E8 3 67,92
0,0575
Tiempo inyección de Oxigeno 3,58E7 5 6,69
Cuadrilla 2,40E8 3 26,62 0,0000
IB2 5,14E6 2 0,23 0,94
Se observa que todas las variables consideradas, excepto la basicidad son

determinantes en la energía consumida en el horno. Esto resulta lógico, ya que el uso de HBI
aumenta el consumo energético del sistema ya que como se discutio previamente a medida
que disminuye la metalizacion aumenta el consumo electrico. De igual forma, la inyección de
oxigeno influye ya que, a medida que se inyecta oxigeno, se genera energía por medio de las
reacciones químicas de oxidación. Con respecto a la cuadrilla, es evidente que tiene un efecto
importante dependiendo de las practicas particulares de cada una, la cual define las
condiciones de operación que pueden ser tener incidencia sobre el consumo energético de
horno.
La Fig. 5.16 y 5.17, muestran la influencia del tiempo de inyección de oxigeno y el patrón de
carga respectivamente en el consumo energético del horno.
80000
75000
70000
Energia(KWH)
65000
60000
55000
50000
45000
40000
30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 55,00
Tiempo de Inyección Promedio Dispersión
Fig.5. 16 Influencia del tiempo de inyección de oxigeno en los KWH.
Conforme a lo esperado, a medida que sea mayor el tiempo de inyección mayor será el
volumen de oxigeno que oxida el baño y por consiguiente, mayor cantidad de energía
producida por reacciones químicas. Es importante considerar, el efecto del oxigeno en los
52
KWH ya que el oxígeno masivo que se inyecta busca precisamente oxidar masivamente para
producir reacciones exotérmicas.
85000
80000
75000
Energia consumida (KWH)

70000
65000
60000
55000
50000
45000
40000
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00
Patron de carga(%Chatarra)
Fig.5. 17 Influencia del patrón de carga en los KWH.
Se observa que la curva muestra la tendencia esperada, es decir, a medida que la

cantidad de chatarra es mayor, es menor la energía empleada en el horno. Lo anterior, se debe
a que los prerreducidos requieren mayor energía que la chatarra, tal como se indicó
anteriormente.
Ahora bien, tal como se demostró existe la necesidad de inyección masiva de oxigeno para
reducir el consumo de energía del horno sin embargo esta práctica resulta en la
sobreoxidación del bano. Por ello es importante balancear con inyecciones mayores de coque
espumante. A pesar de no poder ser utilizado para analizar estadísticamente su efecto en el
consumo de energía, se graficó el impacto de la relación O2/C sobre la misma para algunas
coladas en las cuales se inyectó de coque. Los resultados son mostrados en la figura 5.18. .
53
800
750
700
KWH/82
650
600
R 2= 0,3357
550
500
0 5 10 15 20 25 30 35
Relacion O2/C (Nm3/Kg)
Fig.5.18 Influencia de la relación O2/C en la energía consumida para algunas coladas
Se observa que a medida la relación O2/C es mayor, también es mayor el consumo de energía.
Esto es debido a que a la temperatura de operación del horno, la oxidación del carbono es más
exotérmica que la oxidación del hierro.
5.3 Optimización de los parámetros que afectan el %FeO en la Escoria.
Luego, de analizar los resultados obtenidos en el estudio estadístico, se determinó que la

combinación óptima de los parámetros para obtener niveles de %FeO en la escoria cercanos a
los ideales, son:
utilización de la briqueta Venprecar, porque presentan mayor grado de metalización y
contenido de carbono para la autoreducción.
un patrón de carga con la menor proporción posible de briquetas ya que la chatarra
aporta muchos menos oxígeno al sistema,
Reducción del tiempo de inyección de oxígeno a un lapso de 35-40 minutos , pues
resulta contraproducente cuando se trata de rendimiento metálico.
Una baja relación O/C, (cercana a 0,8 Nm3/Kg), a través de la inyección de coque
espumante, que garantiza la neutralización del oxígeno disuelto en el baño como
consecuencia de la inyección de dicho componente.
54
En relación a estos dos últimos, se determinó mediante un balance de masa, la cantidad de

coque espumante que debe inyectarse para varios rangos de tiempo de inyección que
garanticen la relación O/C previamente mencionada. Esto basado en el caudal de alimentación
de oxígeno que se inyecta (23,43Nm3/min) en los mismos períodos de tiempo. Dichos
resultados son mostrados en la tabla 5.9.
Tabla 5.9. Cantidades de coque espumante que deben ser añadidas para algunos rangos de
inyección de oxigeno.
Inyección de O2 Oxigeno Carbono
(min) inyectado (Nm3) inyectado (kg)
35-40 820-930 1020-1170
40-45 930-1050 1170-1317
45-50 1050-1170 1317-1464
50-55 1170-1290 1464-1610
Como se aprecia, en correspondencia con el tiempo de inyección de oxígeno recomendado

para obtener los menores niveles de FeO, es necesario realizar una inyección de coque
espumante de 1020 a 1150 kg, en el rango de 35 a 40 minutos. Sin embargo, si se requieren
mayores inyecciones de oxígeno éstas deben ser compensadas con el incremento de la
inyección de coque espumante.
Cabe destacar que tal como se demostró en la figura 5.18, la inyección de coque es muy
importante en función del ahorro de energía ya que se observaron los niveles más altos de
consumo de energía eléctrica a medida que aumenta la relación O2/C.
Es por eso que la disminución del tiempo de inyección de oxígeno recomendada, que tiende a
aumentar el consumo eléctrico, puede ser compensada con la energía extra proporcionada por
la inyección de coque espumante debido a la oxidación del carbono.

Desoxidación
Se estudió la factibilidad termodinámica de aplicación de cinco prácticas de desoxidación que

incluye el uso de: aluminio, silicio, manganeso, carburo de calcio y coque. En todos los casos,
fueron calculadas los ∆G (Apéndice A.9) asociados a la reducción del FeO a 1600º C. De
igual manera, se realizaron los respectivos balances de masa (Apéndice A.8), para determinar
las cantidades que serían necesarias para reducir el %FeO presente en la escoria a los niveles
55
deseados. La tabla 5.10, presenta los resultados obtenidos de dicha evaluación. Como se
aprecia, de acuerdo a los valores de ∆G de las reacciones, todos los componentes pueden ser
usados para tal fin, bajo las condiciones planteadas. Sin embargo, solo se consideró la
aplicación del coque espumante y el carburo de calcio, debido a las desventajas que presentan
las primeras tres practicas de desoxidación, las cuales estan plasmadas en la tabla 5.11.
Tabla V.10 Prácticas de Desoxidación consideradas para la reducción del %FeO en la

escoria.
Kg. Necesarios
∆Go a
Desoxidante Reacción de Reducción para recuperar
1600º C (KJ )
1500Kg de Fe
Aluminio 3 FeO 2 Al 3 Fe Al 2 O 3 -628,91 482,28
Silicio 2 FeO Si 2 Fe SiO 2 376,07
Manganeso FeO Mn Fe MnO -93,73 1473,21
Coque Espumante FeO C Fe CO -126,95 521,26
Carburo Calcio CaC 2 3 FeO -87,6
3 Fe CaO 2CO 571,48
Tabla V.11 Desventajas de algunas practicas de desoxidación en la operación del Horno de

Fusión.
Practica Desoxidación
Aluminio Silicio Manganeso
~ Solo puede ser añadido
por medio de
~ El aluminio es mucho mas
ferroaleaciones ferro -
costoso que el acero por lo
manganeso o ferrosilico-
cual la cantidades ~ El producto resultante de
manganeso
requeridas para la reducción desoxidación es SiO2, por lo
no son económicamente cual el índice de basicidad
~ Debe ser añadido en
viables. se ve fuertemente afectado.
grandes cantidades.
~ El producto de formación ~ Debe ser alimentado en
~ Económicamente, es mas
de la reducción es alumina, forma de ferrosilicio.
costosa la reducción que la
por lo cual el índice de
cantidad de acero que será
basicidad alcanza valores ~ El consumo de refractario
recuperado.
mas ácidos. aumenta debido a una
mayor presencia de SiO2.
~ Las inclusiones presentes
~ La alumina formada por la
en el acero pueden
reducción puede producir
aumentar dramáticamente
inclusiones en el acero, de
con estas adiciones.
igual manera puede producir
obstrucción en la boquillas
de sangrado.
56
Considerando estas desventajas de las practicas de desoxidación anteriores, se estudiaron

solamente la desoxidación con el coque espumante y una posible alternativa de reducción por
medio de carburo de calcio.
5.3.2 Practicas de Inyección de Coque Espumante
Una vez establecido que se necesitaba realizar la reducción por medio del coque espumante,
se procedió a realizar algunas coladas de pruebas aumentando la inyección de coque
espumante al horno de fusión. La figura 5.19, muestra la evolución del %FeO en la escoria
para las coladas de prueba las cuales permitieron observar la diferencia de la tendencia que se
presenta a partir del inicio de inyección de coque.
La inyección de coque se inició con la segunda muestra y se culminó justo después de sacada
la tercera muestra de escoria, para observar el efecto que produce esta inyección en la
evolución del óxido ferroso en la escoria. Esta prueba simplemente buscaba acercar la
relación O/C a la adecuada, en relación a la utilizada por la empresa..
39
37
35
% FeO
33 Inyección Constante
de Coque
31
29
27
25
0 10 20 30 40 50 60 70
Tap to Tap(s)
Colada de Prueba 0418 Colada de Prueba 0419 Colada de Prueba 0565
Colada de Prueba 0566 Colada Prueba 069
Fig. 5.19. Evolución del %FeO en la Escoria a lo largo de la coladas. Para coladas con
inyección de coque por un lapso mayor de 20 minutos.
57
Como se puede observar en la Fig. 5.19, el nivel de FeO en la escoria mostró una significativa
reducción en la tendencia creciente, en relación con la que exhibieron todas las coladas
anteriores. De hecho, en el lapso de veinte minutos con inyección continua de coque sólo
aumentó el %FeO en un promedio de 0,3%, mientras que las coladas en condiciones normales
en el mismo lapso de tiempo aumentaron de 3 a 7% el %FeO (ver figura 5.11). Esto evidencia
que si se mantiene desde el inicio de la colada la inyección de coque se pueden obtener
valores menores de %FeO que los que se alcanzarían sin realizar dicha inyección continua.
Vale la pena destacar, que en la colada 566 el % FeO de la escoria mostró el aumento
característico, esto puede ser atribuido a una obstrucción de la lanza por lo que no se
proporcionó al baño la cantidad requerida de coque para la reducción.
Como se observa la adición correcta de coque espumante resulta ser una alternativa viable
para obtener los menores %FeO posibles considerando el tipo de carga que se utiliza en la
empresa, la cual consiste de briquetas de baja calidad alimentadas con un patrón de 85-90%.
5.3.3 Practicas de Adición de Carburo de Calcio
Los resultados obtenidos después de realizar las pruebas de adición de carburo de silicio se
muestran en la Fig. 5.20.
40
35
30
% FeO en la Escoria
25
20
15
10
0
0 10 20 30 40 50 60 70
Tiempo de la colada(min)
Prueba Carburo de Calcio 0658 Prueba Carburo de Calcio 0660 Prueba Caburo de Calcio 0676
Fig.5.20 Evolución del %FeO en la Escoria a lo largo de las coladas. Para coladas con
adición de Carburo de Calcio.
Como se puede observar la tendencia del %FeO a lo largo de las coladas no sufrió una
variación importante con la adición de los 100g de carburo de silicio, excepto en la colada
58
0676 en la cual el FeO disminuyo a lo largo de la prueba. Según los cálculos realizados con
los 100 Kg añadidos y de acuerdo a la ecuación 22 , se debieron reducir 337 Kg de FeO, lo
que se traduce gráficamente en una disminución de la pendiente de la curva sin embargo, esto
no se observa en las coladas de la Fig. 5.20.
CaC 2 3 FeO 3 Fe CaO 2CO Ec. 22
Al mismo tiempo, de acuerdo a dicha reacción, se esperaba que el % de CaO

incrementara en las coladas. Sin embrago, la evaluación del CaO a lo largo de las pruebas,
mostrada en la tabla 5.12, indica que este no vario apreciablemente como consecuencia de la
adición.
Tabla V.12 Evolución % CaO en las coladas de prueba con adición de Carburo de Calcio.
Colada Tiempo(min) %CaO en escoria
40 33,41
658
60 30,55
20 38,9
660 40 34,24
60 30,67
40 27,69
676
60 27,04
Esto puede ser atribuido a que 3 razones: las cantidades añadidas estaban por debajo
del mínimo requerido de acuerdo al balance de masa. Esto por razones de costo y por no
contar con un dispositivo de alimentación continua, la manera como se hizo la prueba de
adición., por cuestiones practicas resulta imposible la realización de las pruebas con
cantidades mayores sin contar con un silo de alimentación y finalmente es probable que la
cinética de reducción no se ve favorecida y así no se logra el efecto total deseado.
Por estas razónes, las adiciones de carburo de calcio no resultaron ser una alternativa para la
reducción del óxido ferroso.
5.4 Estudio del Impacto Económico de la Reducción del Oxido Ferroso
Finalmente, se realizó un análisis del impacto económico que tendría la modificación

de las variables operativas actuales en función de los niveles óptimos de operación En primer
lugar se compararon los costos y gastos asociados a la utilización de las distintas briquetas. La
tabla 5.13 presenta los resultados obtenidos.
59
Tabla V.13 Comparación de los Costos y Gastos asociados a la utilización de las distintas
Briquetas
Orinoco Iron Venprecar
Costos
Mano de Obra Bs 37.221,88 Bs 34.740,42
Briqueta Bs 28.216.600,00 Bs 30.117.200,00
Hierro Metálico perdido en escoria Bs 1.257.750,00
Coque fino Bs 8.815,00 Bs 8.815,00
Oxigeno Bs 182.554,00 Bs 167.000,00
Refractario de HF Bs 2.830,00 Bs 2.830,00
Coque Grueso Bs 212.420,00 Bs 398.300,00
Cal HF Bs 1.404.000,00 Bs 936.000,00
Coque Carburante Bs 53.105,00
Gastos
Energía Eléctrica Bs. 3.210.000,00 Bs. 2.700.000,00
Total Bs. 34.548.074,00 Bs. 34.330.145,00
Diferencia x Colada Bs. 217.929,00
Ahorro Mensual Bs. 93.709.470,00
Como se observa en la tabla 5.13 a pesar de que las briquetas de Venprecar son las que
tienen el precio mas elevado, su uso representa un ahorro por colada de Bs. 217.929 en la
mayor parte de los costos y gastos asociados al proceso de horno de fusión. Esto se traduce en
un ahorro mensual de Bs.93.709.470 aproximadamente 0,63 %.
A su vez se calculo la diferencia en los costos y gastos asociados al proceso cuando se

cambia la relación O/C de 14,37, valor promedio que usa actualmente la empresa, hasta 0,93
que es el valor teórico de la relación. La tabla 5.14 presenta la comparación entre los costos y
gastos asociados con el cambio de la relación O/C.
Tabla 5.14 Comparación de los Costos y Gastos asociados al cambio de la relación O/C.
O/C=14,37 O/C=0,93
Costos
Mano de Obra Bs 37.221,88 Bs 33.747,83
Briquetas Bs.28.216.600,00 Bs.28.216.600,00
Hierro Metalico Perdido en escoria Bs 1.257.750,00 Bs 419.250,00
Coque fino Bs 8.815,00 Bs 185.115,00
Oxigeno Bs 187.554,00 Bs 174.000,00
Refractario de HF Bs 2.830,00 Bs 2.830,00
Coque Grueso Bs 212.420,00 Bs 212.420,00
Cal HF Bs 1.000.000,00 Bs 1.000.000,00
Gastos
Energia Electrica Bs 2.961.000,00 Bs 2.525.910,00
Total Bs 33.846.969,00 Bs 32.736.125,00
Diferencia X Colada Bs 1.110.844,00
Ahorro Mensual Bs 477.662.920,00
60
Se observa que a pesar de existir un aumento en el consumo de coque espumante este

aumento se traduce en una reducción de los demás costos y gastos del proceso,
particularmente la energía eléctrica y hierro recuperado, lo cual respresenta un ahorro de
aproximado Bs.1.110.844 por colada, y Bs.477.662.920 mensual aproximadamente 3%.
Esto resalta lo que se ha venido discutiendo hasta entonces, respecto a las ventajas
arrojadas por el uso de briquetas Venprecar y la reducción de la relación O/C.
61
CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES
• La baja metalización y bajos contenidos de carbono de la mayoria de los

prerreducidos, utilizados por Sidetur Casima, excepto la briqueta Venprecar , no
exhiben la capacidad de autoreducirse.
• La alimentación continua de briquetas, sin considerar inyección de oxigeno coloca el
contenido de óxido ferroso en la escoria en valores de 30,79 ± 0,05%, por encima del
25% deseado.
• El rendimiento del coque grueso alimentado por cestas en Sidetur Casima se situó en
41,68±0,07% debido a que gran parte se pierde en la fusión y no alcanzan el baño.
• La adición de coque por medio de la alimentación continua mostró tener %C de
sangrado continuamente mayores que por medio de la adición en cestas.
• La relación O2/C utilizada por la empresa durante la fusión promueve la
sobreoxidación del bano pues es 1580% mayor que la teórica.
• El indice de basicidad de la escoria se mantuvo en niveles correspondientes a escorias
básicas y no mostró tener un efecto determinante en la formación del óxido ferroso.
• Las variables que mostraron mayor efecto en los %FeO fueron el tipo de briqueta e
inyección de oxigeno, sin embargo, el patrón de carga mostró cierto efecto en el
%FeO.
• La briqueta de Venprecar, que presenta mayor metalización y contenido de carbono,
mostró los mejores resultados con respecto a los %FeO en la escoria.
• A medida que se aumenta el % briquetas en el patrón de carga mayor es el porcentaje
de FeO ya que las briquetas presentan un mayor contenido de FeO que pasa a la
escoria.
• Las variables que afectaron el %Csangrado fueron el tipo de briqueta, método de
alimentación del coque grueso, y el patrón de carga.
• La energía eléctrica consumida por el horno de fusión se vio afectada por el patrón de
carga, cuadrilla y inyección de oxigeno, siendo el patrón de carga con mayor % de
briquetas el que produce mayor consumo.,
• Una baja relacion O/C disminuye los consumos de energia , como consecuencia de las
reacciones de oxidación del carbono.
62
• La desoxidación con coque mostró ser eficiente para la reducción del %FeO en la
escoria pues mantuvo constante el nivel de FeO desde su inyección; mientras que el
carburo de calcio no redujo significativamente dicho componente.
• El uso de briquetas Venprecar y el cambio de la relación O/C constituyen un ahorro
para Sidetur Casima de 0,63% y 3% respectivamente que representan 93 millones y
477 millones de Bolivares.
63
CAPÍTULO VII. RECOMENDACIONES
• Se recomienda llevar registros de las inyecciones de coque espumante para cada

colada. De esta manera el operador se ve en la obligación de realizar las inyecciones.
• Se recomienda la actualización de la maquina de inyección de coque espumante ya

que en gran parte de las coladas con la maquina actual presenta serias obstrucciones.
• Se recomienda la colocación de un mecanismo medidor de flujo como un placa

orificio para la determinación de la inyección de oxigeno al hormo.
• Se recomienda el uso de briquetas cuya metalización después de reducción secundaria

sea mayor a 95% ya que el exceso de FeO de la briqueta se pierde en la escoria.
64
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS
1. ALVAREZ, Carlos. Optimización de los Balances de Masa y Energía en el Horno

de Fusión de Sidetur Casima. Libro de Pasantia Larga.Venezuela.2005.
2. Referencia en Línea.
http://www.sidetur.com.ve
Visitada 25-07-2006.
3. IHOBE. Libro Blanco de Escorias. Escorias de Aceria. 1998
4. SANGBERG, Erick. Energy and scrap optimisation of electric arc furnaces by
statistical analysis of process data. LULEÅ UNIVERSITY OF TECHNOLOGY,
Suecia (2005).
5. FRUEHAN R. J. The Making, Shaping and Treating of Steel. The AISE Steel
Foundation, 11va edición, Pittsburgh, 1998.
6. ESPINOSA, Constantino. Evolución De Las Inclusiones No Metálicas En El
Proceso De Elaboración Del Acero. Centro Investigación Industrial, Argentina
(2005).
7. MYERS,J.C. Carbon in HBI-DRI. Optimizing EAF Paractices. ISStech 2003
Conference Proceedings.2003.
8. BAKERS REFRACTORIES. Presentación:Fundamentos de escoria espumante y
su aplicación práctica en la fabricación de acero con el horno eléctrico .
Colombia. 2001.
9. LOPEZ, J.L. Presentacion: Curso de Escoria Casima. Ciudad Guayana. Noviembre
2006.
http://www.steeluniversity.org
Visitada 2-08-2006.
11. KRAISELBURD,R.; PIEMONTE, A.; COSTOYA, D.; DOMINGUEZ, M ; GRASSI,
R. Control del DRI producido en Acindar. ACINDAR.S.A. Buenos Aires.2001
12. WARD R. G. An Introduction to the Physical Chemistry of Steelmaking. Edward
Arnold Publishers, Londres, 1962.
http://www.energymanagertraining.com/iron_steel/Electric_arc_furnace_steel.htm
65
Visitado 30-01-2007.
14. FUNDAMETAL. Fundicion de Hierro y Acero. Ciudad Guayana. 2006
15. PFEIFER H., et al.. Thermodynamic analysis of EAF Energy Efficiency and
comparison with a statistical model of electric energy demand. 7th Electric
Steelmaking Conference, pp. 275-291, Venecia, mayo 2002.
66
APÉNDICE
Fig. A.1 Organigrama Estructural de Gerencia de Producción en Sidetur Casima.

67
Fig. A.2 Organigrama Estructural de Gerencia de Mantenimiento en Sidetur Casima.

68
REGISTRO DE LA COLADA
Colada: Calidad: Fecha: Cuadrilla:
CARGA DE LA CESTA
Chatarra Nacional: Cal: Notas:
Liviana Coque Grueso:
Paquetes Acond. Escoria:
Semi-Pesada Dolomita:
Pesada Caliza:
Lamina Estañada Briquetas:
Palanquillas o Panquecas: Venprecar
Palanquillas OPCO
Panquecas Orinoco Iron
CARGA ALIMENTACION CONTINUA
Briquetas: Chips: Notas:
Venprecar Dolomita:
OPCO
Orinoco Iron
FUSION DE CESTAS
Tiempo de Fusion: KWH: Notas:
FUSION EN ALIMENTACION CONTINUA

Tiempo de Fusion: KWH: Notas:
ANALISIS QUIMICO (Acero Liquido)

TEMP. KWH %C %Mn %S %P % Si %Cu
TEMP. KWH %Ni %Cr %Sn %V Notas:
ANALISIS QUIMICO (Escoria)

TEMP. KWH %CaO %MgO % SiO2 % P2O5 % Al2O3 %FeO
Notas:
INYECCION DE OXIGENO INYECCION DE COQUE ESPUMANTE
RESUMEN COLADA
Total Metalico(TM): TAP TO TAP (s): Notas:
Acero Liquido (TM): TAP TO TAP Neto (s):
Rendimiento Metalico (%): Tiempo ON:
Tiempo de Fusión (s): KWH Total:
Tiempo de Sangrado(s): KWH Total/82:
T. Intercoladas (s): KWH Total/TM:
Interrupciones:
Fig.A.3 Formato de Toma de Datos

69
Fig A.4 Procedimiento Esquemático de aplicación del ANOVA
Fig A.5 Procedimiento Esquemático de aplicación del ANOM

70
Apéndice A.6. Balance de Azufre para determinación del rendimiento del coque grueso.
m Briquetas ⋅ X SBriquetas + mChips ⋅ X SChips + mChatarraLiviana ⋅ X SChatarraLiviana + mChatarraPesada ⋅ X SChatarraPesada

+ mChatarraSemiPesada ⋅ X SChatrraSeniPesada + m DespuntesPalanquillas ⋅ X SDespuntesPalanquillas + m Panqueca ⋅ X SPanqueca +
mCal ⋅ X SCal + mCaliza ⋅ X SCaliza + m Dolomita ⋅ X SDolomita + mCoquegrueso ⋅ X SCoquegrueso = mCharco X SCharco +
m BañoMetalico ⋅ X SBañoMetalico + m gases ⋅ X SGases
Colada 4180
m Briquetas = 60.020 Kg X SBriquetas = 0,00005
mChips = 15.000 Kg X Scoquegrueso = 0,0212
mCoqueGrueso = 1.540Kg X SChips = 0,00007
m AceroLiquido = 94.000Kg X SAc eroLiquido = 0,00019
mCal = 3.820 Kg X SCal = 0,001
m AcondicionadorEscoria = 400 Kg X SDolomita = 0,0005
m Dolomita = 1.000kg X SAcondicionadorEscoria =
mCharco = 12.000kg X SCharco = 0,00020
m S Briquetas = 3,00 Kg
m S Chips = 1,05 Kg
m S CoqueGrueso = 32,65Kg
m S AceroLiquido = 17,90 Kg
m S Cal = 3,82 Kg
m S Dolomita = 0,5kg
3,00 + 1,05 + 32,65 + 3,82 + 0,5 + 2,28 = 18,8 + perdidas

m SBaño
Re n dim ientocoque = Añadido * 100
mS
Re n dim ientocoque = 43,41%
71
Apéndice A.7 Balance de Masa para determinación de Masa de la Escoria y

contribución del Prereducido.
m Briquetas OrinocoIron = 66.000 Kg

mChatarraLiviana = 4180 Kg Briquetas
X CaO = 0,0047
m Panquecas = 1660
X coquegrues
CaO
o
= 0,0011
mChips = 15.220 Kg
CaO = 0,0066
X Chips
mChatarraSemiliviana = 1720Kg
CaO = 0,88
X Cal
mCoqueGrueso = 1.560Kg
CaO = 0,30
X Caliza
m AceroLiquido = 90440Kg AcondicionadorEscoria
X CaO = 0,03
mCal = 4040 Kg Escoria
X CaO = 0,3029
m Dolomita = 800kg
mCharco = 12.000kg
310,2 + 1,72 + 100,45 + 3555,20 + 240 = mEscoria * X CaO

Escoria
mEscoria = 13.890,95Kg
El %FeO en la escoria para esta colada es 40,89% por lo que la perdida de hierro metálico es
igual a:
FeO
m Escoria = 5680,01Kg
Si se considera que el nivel de escoria deseado entre 20-25%, la masa del FeO debería
ser:
FeO
m Escoria (25%) = 3472,74 Kg
FeO
m Escoria − m Escoria
FeO
(25%) = 5680,01Kg − 3472,74 Kg
1KmolFeO 1KmolFe 56 KgFe
2.207,27 KgFeO × × × = 1716,76 KgFe
72 KgFeO 1KmolFeO 1KmolFe
Existe una perdida de 1.716,76Kg de hierro metálico innecesaria.
El aporte de las briquetas al FeO de la escoria fue:

72
FeO
m Escoria aportada. por. prereducidos = 0,0837 *15220 + 0,0514 * 66.000
= (3392,4 + 1273,91) KgdeFeO
= 4.666,31KgFeO
Lo que equivale a 33,06% de la masa de escoria producida en la colada. Es decir el

FeO se ve incrementado 33,06% por la incapacidad de auto reducirse de la escoria.
73
Apéndice A.8 Calculo de la Relacion O/C
Para mantener los niveles de FeO en la escoria se debe cumplir al menos la relación
estequiometrica de la reacción resultante de esta practica. Existen dos reacciones
fundamentales en la practica de escoria espumante, la oxidación del baño y la recuperación
del Fe. La reacción resultante de estas dos es simplemente la oxidación del carbono.
1
C + O2 ⇔ CO + calor (exotermica)
2
A partir de esta ecuación se puede deducir estequiometricamente una relación de

inyección O/C que no sobreoxide el baño. Como se observa en la reacción la relación es 1
Kmol de C a medio Kmol de O2. Sabemos que la el peso atómico del carbono es 12
Kg/Kmol. Asumiendo ley de gases ideales también podemos asumir que el volumen ocupado
por 1mol de O2 es 22,3lts.
3
 1000ml   0,01m 
× 100 × (22,3lts ) × 
1
× 
O2 2  1lt   1cm  11,15 Nm 3
= = = 0,93
C 12 Kg 12 Kg

Reduccion de Los Niveles de FeO en Escoris de HAE Casima

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UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR

Decanato de Estudios Profesionales

REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LAS ESCORIAS DE

Sartenejas, Marzo de 2007

REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LA ESCORIA DEL

Realizado con la Asesoría de

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN

Sartenejas, Marzo de 2007

ACTA FINAL DE PROYECTO DE GRADO

REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LA ESCORIA DEL

Este proyecto ha sido examinado por el siguiente jurado:

REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LA ESCORIA DEL

SIDETUR CASIMA C.A.

TUTOR INDUSTRIAL: Ing. Jose Maldonado

TUTOR ACADÉMICO: Prof. Aurora Molina

JURADO EVALUADOR: Prof. José Luís López

REGISTRO DE TRABAJO FINAL

CÓDIGO DE LA CARRERA: 1501 . TESIS: 00 PASANTÍA: Xn

NOMBRE DEL AUTOR: Daniel Antonio Gutierrez Lozano.

DOS COPIAS DE LA VERSIÓN FINAL DE ESTE TRABAJO HAN SIDO ENTREGADAS

REDUCCIÓN DE LOS NIVELES DE ÓXIDO FERROSO DE LA ESCORIA DEL

Daniel A. Gutiérrez Lozano

A fin de estudiar los parámetros involucrados en la formación de FeO se realizó un análisis de la

PALABRAS CLAVES: Escoria, horno de fusión, óxido ferroso

A Dios por brindarme la perseverancia,

A mis padres y hermanas, ya que su apoyo

Además, agradezco a todo el personal de Sidetur Casima, particularmente a quienes laboran

¡A todos ustedes MUCHAS GRACIAS!

DEDICATORIA .................................................................................................................... III

INDICE DE TABLAS ..........................................................................................................VII

CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ..........................................................................................1

1.2 Descripción de la Empresa ..........................................................................................2

1.3 Proceso de Producción en Sidetur Planta Casima.........................................................5

CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO ....................................................................................8

1.1 Proceso de Producción del Acero ................................................................................8

3.2 Hornos de Fusión..............................................................................................................8

3.3 Formación de Escoria Espumosa .................................................................................14

3.6 Practicas de Reducción Del Contenido de Óxido Ferroso. .........................................23

CAPÍTULO IV. MARCO METODOLÓGICO ..................................................................25

4.1 Inducción al Proceso Siderúrgico de Producción de Palanquillas. .............................26

4.2 Diagnóstico de las Variables que Afectan el Proceso de Horno de Fusión.................26

4.3 Optimización del %FeO en la Escoria............................................................................29

CAPÍTULO V. RESULTADOS Y DISCUSIONES ............................................................32

5.1 Diagnóstico de las variables del proceso de Horno de Fusión ....................................32

5.2 Estudio Estadístico de la contribución de los Parámetros por medio de ANOVA.....45

5.3 Optimización de los parámetros que afectan el %FeO en la Escoria.........................53

5.4 Estudio del Impacto Económico de la Reducción del Oxido Ferroso..........................58

CAPÍTULO VI. CONCLUSIONES......................................................................................61

CAPÍTULO VII. RECOMENDACIONES ..........................................................................63

TABLA 1.1 CALIDADES PRODUCIDAS POR SIDETUR CASIMA ..................................................................................... 4

TABLA V.4 RELACIÓN O/C PARA ALGUNAS COLADAS OBSERVADAS......................................................................... 41

FIG.1.1 ESTRUCTURA DE SIVENSA.............................................................................................3

FIG. 5.1 DIAGRAMA DE ISHIKAWA DE LAS CAUSAS DE ALTO CONTENIDO DE FEO EN LA

FIG.5.2. DISTRIBUCIÓN QUÍMICA DE LOS PRERREDUCIDOS UTILIZADOS POR SIDETUR

FIG. 5.5. EFECTO DEL %C EN LA COMPOSICIÓN DESPUÉS DE LA REDUCCIÓN SECUNDARIA.

FIG.5.11 INFLUENCIA DEL TIPO DE BRIQUETA EN EL %FEO DE LA ESCORIA. ......................47

FIG. 5.13 INFLUENCIA DEL TIPO DE BRIQUETA EN EL %CSANGRADO...................................48

FIG.5. 16 INFLUENCIA DEL TIEMPO DE INYECCIÓN DE OXIGENO EN LOS KWH. ...................51

FIG. 5.19. EVOLUCIÓN DEL %FEO EN LA ESCORIA A LO LARGO DE LA COLADAS. PARA

COLADAS CON INYECCIÓN DE COQUE POR UN LAPSO MAYOR DE 20 MINUTOS...............56