Cabezal de quemador de nueva generación para la producción de acero de SSAB

Delva y EOS allanan el camino para FA con cobre

1 de diciembre de 2025 | Tiempo de lectura: 5 min

Lo perfecto es enemigo de lo bueno: este podría ser el lema para el desarrollo de un tipo de cabezal de quemador completamente nuevo para las planas de gas de SSAB en la producción de acero en Finlandia. Para lograrlo, SSAB se puso en contacto con FA Markku Lindqvist, director técnico de Delva Oy. Se contrató a la empresa de servicios tecnológicos Etteplan para ayudar con la simulación y el diseño del cabezal del quemador. La tarea: superar el antiguo diseño de los cabezales de quemador, aumentar la producción y mejorar la calidad. Hoy en día, se ha logrado incluso más que eso, gracias a la estrecha colaboración y a las características únicas de los componentes de cobre fabricados mediante aditivos.

Los retos de la producción de acero: Ritmo de producción, calidad y sostenibilidad

SSAB es una empresa siderúrgica global especializada en acero de alta resistencia y servicios relacionados. En la planta de producción de la empresa en Raahe, Finlandia, una de las fábricas utiliza cepilladoras de gas para alisar y eliminar las imperfecciones de la superficie de las planchas de acero antes de que pasen a la fabricación de chapas metálicas. Con la configuración convencional, la superficie de las planchas era rugosa y presentaba muchos surcos profundos. Para mejorar la calidad del producto y reducir los residuos, SSAB buscó formas de optimizar el proceso de producción.

«En nuestra primera reunión, SSAB nos comunicó que deseaba desarrollar un nuevo tipo de cabezal de quemador. Debía tener un flujo de gas optimizado y, por lo tanto, permitir obtener mejores resultados en cuanto a calidad y productividad».
Markku Lindqvist, director técnico de la empresa finlandesa Delva Oy

Al inicio del proyecto, aún no estaba claro cómo podrían cumplirse exactamente los requisitos. En ese momento, Delva se puso en contacto con Etteplan para que le ayudara a diseñar y simular el nuevo quemador. Delva, Etteplan y SSAB se embarcaron en un apasionante viaje FA . Y en aquel momento, nadie preveía que la sostenibilidad formaría parte del juego en muchos aspectos.

Fuerzas conjuntas para FA del cobre: Cuando rendirse no es una opción

Si nos fijamos en la fabricación aditiva de metales en general, la Fusión por Láser en Lecho de Polvo funciona con una amplia gama de materiales y permite fabricar componentes de precisión en geometrías complejas sin juntas. "Este era también nuestro objetivo para la aplicación de SSAB", explica Lindqvist. "Sin embargo, los primeros prototipos de cabezal de quemador construidos con aleaciones basadas en níquel no eran capaces de soportar el entorno extremadamente hostil de la aplicación SSAB. Pensamos que Inconel 718 es una aleación de alta temperatura, será una buena elección de material". Lo que se supo tras las primeras pruebas fue que la tolerancia a las altas temperaturas no era el problema, la principal propiedad del material es la conductividad. Fue entonces cuando surgió la pregunta de si la aleación de cobre CuCrZr podía ser la solución.

El cobre tiene muchas ventajas, como su gran blandura, maleabilidad y conductividad térmica. Sin embargo, durante mucho tiempo no se habían encontrado los procesos de FA adecuados para tratar el material y conseguir resultados fiables y repetibles. En 2024, EOS ideó un nuevo material de cobre puro y resolvió cuestiones fundamentales como la gestión térmica y la resolución de piezas utilizando el sistema EOS M 290 1kW. "Para las primeras pruebas, aún no disponíamos de la máquina EOS killer", afirma Markku. "Así que trabajamos estrechamente con EOS y pronto nos dimos cuenta de que el FA cobre era la respuesta a todas nuestras preguntas".

En la primera prueba con cobre, la parte superior del cabezal del quemador se fabricó en CuCrZr y los canales más pequeños se fabricaron con 316L. El «labio» de cobre se fabricó directamente sobre el 316L fabricado de forma aditiva. «Queríamos asegurarnos de que los canales más pequeños, de 0,7 mm, permanecieran abiertos y, en ese momento, no teníamos mucha experiencia con materiales de cobre». Tras algunas mejoras en el diseño y pruebas in situ, se pudo fabricar todo el componente en cobre, incluidos los canales de 0,7 mm con un espesor de capa de 80 µm. «SSAB se mostró muy abierta durante todo el proceso y estoy muy contento de que hayamos tenido éxito».

"Para las primeras pruebas, aún no disponíamos de la máquina EOS killer. Así que trabajamos en estrecha colaboración con EOS y pronto nos dimos cuenta de que el cobre FA era la respuesta a todas nuestras preguntas. SSAB se mostró muy abierta en todo momento, y estoy muy contento de que lo hayamos conseguido"
Markku Lindqvist, Director Técnico de la empresa finlandesa Delva Oy.

Ventajas a todos los niveles: Más que un nuevo cabezal de quemador

Mientras tanto, Delva invirtió en una máquina AMCM M 290-2 de 1 kW con dos láseres de 1 kW y comenzó la producción. Además, Delva diseñó y optimizó las tuberías que conducen al cabezal del quemador. La fabricación aditiva y la impresión híbrida desempeñaron un papel fundamental. Hoy en día, 14 quemadores de cobre impresos trabajan codo con codo en el planificador de gas de SSAB. Una de las ventajas más evidentes es la superficie lisa de las palanquillas de acero producidas con la nueva configuración, que también mejora el rendimiento. Ambas cosas están relacionadas con la mejora del flujo de gas que se ha conseguido con la compleja geometría de los canales. "Además, nuestros quemadores pesan 6,7 kg menos que los antiguos modelos, que pesaban 12,9 kg", afirma Markku. "Todo el sistema funciona con menos vibraciones; estamos hablando de un conjunto pesado que pesa toneladas. Menos vibraciones significa menos fatiga para la máquina, lo que se traduce en una mayor durabilidad". Además, los quemadores duran mucho más sin necesidad de mantenimiento.

Al hacer que el proceso sea más eficiente, también se reducirán las emisiones de CO₂. Las estimaciones oscilan entre 14 000 y 30 000 toneladas al año y se verificarán a lo largo de los próximos meses. Ahorrar hasta 30 000 toneladas de CO₂ equivale a eliminar la huella de carbono anual de toda una pequeña ciudad, aproximadamente del tamaño de St. Moritz en Suiza. «Calculado de otra manera, el ahorro puede ser de 5 millones de euros al año, lo que lo convierte en una verdadera historia de sostenibilidad», añade Markku. Como los nuevos cabezales de los quemadores se imprimen en una sola pieza, también se eliminan los esfuerzos de mantenimiento que provocan tiempos de inactividad debido a fugas. «La mayor vida útil es una mejora muy positiva. No necesitamos realizar mantenimiento en la máquina y la producción puede seguir funcionando», comenta el personal de mantenimiento de SSAB. Una última ventaja que menciona Markku Lindqvist es el corto plazo de entrega de dos semanas, en comparación con los dos meses de los cabezales de quemador convencionales, a un precio por componente comparable al de los fabricados de forma convencional.

Mirando hacia atrás y hacia delante: Preparados para los próximos proyectos

"Fue un viaje bastante largo", resume Markku Lindqvist. "Pero la receta del éxito fue que fuimos capaces de identificar el problema en cada paso y resolverlo para dar el siguiente, gracias a una cooperación muy buena y estrecha con SSAB y Etteplan". El producto final todavía está sometido a los últimos pequeños ajustes para sacar lo mejor del producto; las iteraciones anteriores todavía están haciendo un duro trabajo mientras hablamos. Delva domó a la bestia de FA de cobre, lo que abre la puerta a otros proyectos. "El cobre se comporta de forma muy diferente: vamos a ver qué podemos sacar de él en el futuro con todos los conocimientos técnicos que hemos adquirido". Una de las aplicaciones más interesantes será el desarrollo de intercambiadores de calor, que se beneficiarán de una total libertad de geometría y un equilibrio perfecto entre máxima conductividad y productividad.

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