Electricidad

actualización tecnológica

Avances tecnológicos:

Producción y uso de electrodos para hornos eléctricos de arco
Por Jorge Madías*

En los hornos eléctricos de arco, que producen un tercio del acero mundial, se emplean electrodos de grafito que se van consumiendo a lo largo del proceso de fusión. Su calidad y costo es de importancia en la operación de estos equipos.

Introducción
Loselectrodos de grafito artificial son un estándar en la producción de acero en hornos eléctricos. El grafito artificial posee una alta conductividad eléctrica y elevada resistencia al choque térmico que lo hacen imprescindible para este uso. El consumo medio ha sido cuantificado, para un gran número de acerías eléctricas del grupo ArcelorMittal, en 1,43 kg/t [1]. La producción de acero crudo enacerías eléctricas fue en el año 2010 de 406 Mt. Podría estimarse el consumo de electrodos para hornos eléctricos en el orden de las 600.000 t/año; a esto se le debería sumar el consumo en los hornos cuchara. Entre los principales fabricantes están GrafTech International, SGL Group, Showa Denko Carbon, Tokai Carbon, HEG Ltd., Superior Graphite, UK CG, Beijing Fangda Carbon Tech, Chengdu RonguangCarbon, Fangda Carbon New Material, Fushun Carbon, Guangshan Shida Carbon, Hefei Carbon, GES (China), Jilin Carbon Import & Export. Es un mercado competitivo en costos, calidad y servicio, con estrategias diferenciadas y en el que ha habido en la última década un proceso importante de fusiones y adquisiciones. Una parte de las empresas mencionadas tiene sitios de producción en varios países. Se tratade una industria madura, que utiliza en general sistemas de producción modernos, con importante grado de automatización, capaces de formular electrodos con un alto grado de repetitividad.

En el Cuadro 1 se presentan algunas fechas importantes en el desarrollo y aplicación de los electrodos de grafito [2]. Las materias primas para la producción de los electrodos son el coque de petróleo,preferentemente del tipo denominado aguja y la brea de alquitrán de hulla. Estos materiales se mezclan y procesan a alta temperatura en varios pasos, hasta obtener el grafito sintético. Es un producto con un alto valor agregado energético. En los párrafos siguientes se presentan detalles sobre las materias primas utilizadas, el proceso de fabricación, el diseño de los electrodos y su aplicación, desdeel punto de vista de algunas de las novedades tecnológicas que se han introducido en las últimas décadas. Cabe mencionar que los avances en las materias primas, el proceso de fabricación y la performance en uso son lentos. El proceso de producción de los electrodos es largo, de hasta dos meses; a esto debe sumarse el tiempo de prueba en la acería para saber si una cierta formulación presentaventajas, donde un gran número de variables puede influir sobre los resultados [4].

Materias primas
La principal materia prima para la producción de electrodos es el coque de petróleo. Se trata de un residuo carbonoso obtenido en el proceso denominado coquización demorada, que forma parte de las refinerías de petróleo. En este pro-

* Gerente empresa Metallon, Argentina.

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Cuadro 1Algunos hitos importantes en el desarrollo tecnológico de los electrodos de grafito, en base a [2-3]
Año 1890 ≈ 1900 1909 1931 1956 1956 1960 1963 1970 1980 1984 19901998 19902004 2009 Desarrollo Invención de los hornos eléctricos de arco por Hérault (electrodos de carbón amorfo) Horno Acheson para grafitización de los electrodos Patentamiento de la impregnación con brea Introducción del niple deconexión Primer patentamiento del uso de coque de petróleo aguja para la fabricación de electrodos Primer patentamiento de la impregnación con brea de los electrodos de grafito Primer patentamiento de niple de conexión cónico Inicio del uso masivo de niples de conexión cónicos Inicio del uso masivo del proceso de impregnación con brea Uso masivo del coque aguja para la fabricación de electrodos...