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Composizione degli acciai Gli acciai sono leghe Ferro – Carbonio che contengono carbonio dallo 0. 008% al 2.06%. Il ferro, per le sue
scarse caratteristiche fisiche, meccaniche e tecnologiche, non trova utilizzi
allo stato puro; In effetti anche quello che
comunemente viene chiamato ferro è un acciaio con bassissimo tenore di
carbonio. Ferro Si chiama ferro la lega ferro
– carbonio in cui il tenore di carbonio è minore dello 0.008%. Nella consuetudine, viene chiamato ferro anche l’ acciaio dolce, che ha un
tenore di carbonio inferiore allo 0.1%. Il ferro che si
ottiene con il processo siderurgico non è chimicamente
puro, perché contiene impurità quali carbonio, zolfo, silicio, fosforo, ecc.,
dovute al processo di lavorazione . Per ottenere il
ferro puro, bisogna ricorrere ad altri procedimenti (elettronici e chimici)
che lo rendono puro, ma assai più costoso, senza migliorarne la
qualità in proporzione al costo della purificazione. Per la sua facile
deformabilità e saldabilità a caldo, il ferro viene usato nelle lavorazioni di fucinatura ( ferro battuto) per oggetti
ornamentali o per pezzi poco sollecitati
(cancelli, lampadari di ferro battuto, ecc.). Il ferro puro trova
applicazioni soltanto in elettrotecnica. Il ferro è duttile, melleabille e ha una buona deformabilità che lo rende
resistente agli urti. Fonde a Sia la colabilità sia la fusibilità risultano
scarse, Perché il ferro fuso diventi scorrevoli,
infatti, bisogna salire a Di conseguenza, i
getti prodotti dopo la solidificazione, presentano soffiature di gas,
spugnosità, lacune di materiale, rotture da ritiro eccessivo. Il ferro è
magnetico, ma non magnetizzabile, e la sua resistenza all’ ossidazione
(corrosione) è scarsa. Acciaio. L’ acciaio ordinario è una lega di ferro
e carbonio, con percentuali di carbonio varianti da
0.06% e 2.06%. Gli accciai possono essere: · Semplici · Speciali Sono semplici gli
acciai che contengono solo ferro e carbonio (Fe e
C) e non contengono altri elementi, se non come impurità. Sono speciali gli
acciai che, oltre al ferro e al carbonio, contengono altri elementi in lega,
talvolta in percentuali anche elevate. L’ acciaio si trova
in commercio sotto forma di lastre, lamiere, tubi, fili, profilati, barre,
lamierini, nastri, ecc. I numerosissimi tipi
di acciai in commercio sono classificati e unificati
dall’ UNI, mediante sigle e simboli che ne mettono in evidenza le proprietà
chimiche, meccaniche e tecnologiche ( che variano notevolmente da un tipo
all’ altro). In genere, gli acciai sono più resistenti, duri e tenaci del
ferro dolce, ma meno plastici, anche se sono sempre laminabili, trafilabili,
e saldati al caldo. Produzione
dell’ acciaio. L’ acciaio si ricava dalla ghisa
riducendo, innanzi tutto, il tenore di carbonio e, inoltre, i tenori di
silicio, di fosforo, di manganese e di eventuali altri componenti presenti
nella ghisa sotto forma di impurezze non
accettabili negli acciai. Altri elementi vengono invece aggiunti durante il processo per conferire
all’acciaio determinate proprietà. Il processo
siderurgico utilizzato per ottenere l’acciaio prende il nome di affinazione
della ghisa. Esso consiste
nell’immettere in un forno, detto convertitore,
una certa quantità di rottami di ferro (R) e successivamente
dalla ghisa di prima fusine ( ricavata direttamente dall’ alto forno), ancora
allo stato liquido (G), il tutto in quantità ben definite. Il rottame di ferro
ha il duplice scopo di abbassare la temperatura della ghisa e,
contemporaneamente, di ridurre parzialmente la concentrazione di carbonio; successivamente, attraverso una lancia che viene immessa
nella lega fusa, viene soffiato ossigeno (O) che, combinandosi chimicamente
con il carbonio, genera combustione riducendo in tal modo la percentuale di
carbonio presente in lega. Di seguito, vengono
descritte le successive fasi dell’ affinazione. Desilicizzazione. L’eliminazione del
silicio avviene introducendo ossidante. L’ ossido di ferro,
reagendo con il silicio, forma ossido di silicio
insolubile, che si raccoglie nella scoria Decarburazione Avviene
principalmente a opera dell’ ossido di ferro, che,
reagendo con il carbonio, forma ossido di carbonio. Quest’
ultimo si elimina per gorgogliamento attraverso la
massa liquida. Defosforazione Il fosforo si
raccoglie nella scoria sotto forma di solfuro di calcio, ottenuto per
reazione del solfuro di ferro con l’ ossido di
calcio. Anche il manganese favorisce la desolforazione Disossidazione L’ ossido ferroso,che danneggia le caratteristiche
dell’ acciaio, in parte si raccoglie naturalmente nella scoria, in parte
viene eliminato introducendo nel bagno elementi disossidanti (Mn, Si, Al, Ti), che presentano maggiori affinità con l’
ossigeno rispetto al ferro. Degassificazione I gas nel bagno di
fusione vengono eliminati per reazione chimica con
l’ ossido ferroso e aggiungendo al bagno elementi deazoturanti
(ad esempio, titanio, che formano nitruri
insolubili. Oggi queste
operazioni sono gorvenate da sistemi computerizzati,
per cui la quantità di ossigeno soffiate riescono ad
essere dosate in modo corretto; dopo aver eseguito le analisi di qualità su
campioni prelevati dal forno, ed essersi accertati che la concentrazione
dell’ acciaio sia quella voluta, la lega viene spillata dal forno e, per
mezzo di siviere, trasportata alla lingotteria
nella quale l’acciaio assumerà, attraverso particolari processi di
laminazione, le forme con le quali viene commercializzato. Prodotti
siderurgici. Questa denominazione
si indica la produzione effettuata dalle aziende
siderurgiche attraverso procedimenti di fusione, laminazione o simili, a
caldo e a freddo. I procedimenti
attraverso i quali si otengono i prodotti
siderurgici, partendo dall’ acciaio liquido
proveniente dai forni,sono illustrati in figura Si tratta
sostanzialmente di una serie di lavorazioni, attraverso le quali l’ acciaio-solidificato in forme appropriate mediante colaggio in lingottiera o colata continua – viene
deformato plasticamente fino ad
assumere la forma e le dimensioni richieste dal prodotto finito. Colaggio in lingottiera Nella fossa di
colata, avviene la colata diretta dell’ acciaio
della siviera alle lingottiere, recipienti senza fondo con pareti molto
spesse, che servono a contenere l’ acciaio per farlo solidificare in forma di
lingotti. La separazione del
lingotto della lingottiera si chiama strippaggio. I lingotti vengono quindi inviati ai reparti di laminazione per la sbozzatura. Colata continua Questa tecnica permettte di ottenere semiprodotti (bramme,
blumi, e bilette.)
direttamente dall’ acciaio liquido senza passare
attraverso le fasi dello strippaggio e quelle
successive del riscaldo e della sbozzatura. Il
processo consiste nel colare l’ acciaio liquido
della siviera in una lingotteria di rame a fondo
mobile. L’ acciaio non
rimane nella lingotteria fino alla completa
solidificazione ma, quando questa ha inizio, il fondo della lingotteria viene lentamente
sfilato e l´acciaio (in forma di brammma, brumi o biletta ) discende guidato e contenuto da rulli mentre
forti spruzzi d’ acqua lo raffreddano. Caratteristiche
degli acciai Le
caratteristiche fisiche, chimiche, meccaniche e tecnologiche degli acciai
variano notevolmente a seconda del tenore di carbonio
e della presenza di altri minerali che compongono la lega. E’ possibile
costruire acciai in grado di soddisfare particolari proprietà meccaniche e
tecnologiche mediante buone, tranne per l’
estrusione assai diverse tra loro. Generalmente,
gli acciai posseggono una buona resistenza alle
sollecitazioni meccaniche e presentano proprietà tecnologiche mediante buone,
tranne per l’ estrusione e la fusione, anche se esistono particolari acciai
denominati da “getti” utilizzati nella produzione di fonderia. Classificazione
degli acciai La
classificazione degli acciai è materia complessa, in quanto molteplici sono
le tipologie, gli elementi chimici presenti in lega, i particolari
caratterizzanti alcune proprietà chimiche, fisiche, meccaniche o
tecnologiche. La norma UNI EN 10020 classifica gli acciai secondo il modo
riportato nello schema della figura 4.61. |
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