Ferro e le sue leghe
MAGNETITE
EMATITE LIMONITE SIDERITE
Ferro 45%-60%
Colore grigio-nero
Estrazione in italia isola D’Elba e
Sardegna
Ferro 50%-72%
Colore nero lucente (Magnete naturale)
Estrazione in Italia Val D’Aosta e Isola
D’elba
Ferro fino al 50%
Colore giallo bruno
Estrazione in Italia Sardegna e
Toscana
Ferro fino al 40%
Colore giallo bruno
Estrazione
giacimenti in Europa e USA
Allo stato puro il ferro è quasi introvabile. Presente sotto forma di
ossidi (ruggine), idrossidi e carbonati in vari minerali
FORME ALLOTROPICHE DEL FERRO
Ferro
Temperatura sotto 910°C
Struttura Cubica Corpo Centrato Non può legare con il carbonio
Ferro
Temperatura tra (910÷1390)°C Struttura Cubica Facce Centrate Lega bene con il carbonio
Ferro
Temperatura tra (1390÷1535)°C
Struttura Cubica Corpo Centrato
Lega con il carbonio ma,
meno del ferro
SIDERURGIA
settore specifico della metallurgia, che si occupa del trattamento dei minerali contenenti ferro allo scopo di ottenere ferro o diversi tipi di leghe che ne contengono, tra cui l‘acciaio, la ghisa e gli acciai legati.
GHISE (2,06 6,67% di C) SONO DURE E FRAGILI DIFFICILMENTE LAVORABILI ADATTE PER GETTI DI FUSIONE
ACCIAI (0,07 2,06% di C) BUONE CARATTERISTICHE
MECCANICHE
BUONA LAVORABILITA’
NE ESISTONO DI VARI TIPI
FERRO (<0,07% di C)
FACILMENTE DEFORMABILE UTILIZZATO PER PEZZI
POCO SOLLECITATI
(FUCINATURA)
FASI DEL CICLO SIDERURGICO INTEGRALE
• PREPARAZIONE E TRATTAMENTO DELLE MATERIE PRIME
• PRODUZIONE DELLA GHISA NELL’ALTOFORNO
• CONVERSIONE DELLA GHISA IN ACCIAIO NEI CONVERTITORI
• COLATA DELL’ACCIAIO
• PRODUZIONE DI LAMINATI A CALDO E A FREDDO
CARBON COKE: viene ottenuto dalla distillazione a 800 °C del carbon fossile. Il coke è un residuo solido del carbone dal quale le componenti
volatili sono state estratte attraverso la cottura in forno in assenza di ossigeno.
FONDENTE: Il fondente (generalmente calcare)ha il compito di combinarsi con la ganga (cioè le sostanze di scarto del minerale di ferro) portandole ad un punto di fusione più basso (circa 1200°C)ed
essere espulso sotto forma di loppa (fondente+ganga).
PARTI FONDAMENTALI DELL’ALTOFORNO
L’altoforno è alto fino a 50m e rivestito internamente da materiale refrattario. Ha un
funzionamento continuo e viene fermato soltanto ogni due anni per sostituire il
refrattario interno.
Produzione 200-400 tonnellate ogni 4-5 ore Nella sua struttura si distinguono 5 zone
dall’alto verso il basso.
BOCCA (FINO A 400°C) TINO (400-1350°C)
VENTRE (1350-1600°C) SACCA(1600-1800°C)
CROGIUOLO (1600°C)
CARICAMENTO
ESSICAMENTO E
PRERISCALDAMENTO
RIDUZIONE INDIRETTA
RIDUZIONE DIRETTA
CARBURAZIONE FUSIONE IMMISSIONE ARIA
CALDA
ELIMINAZIONE SCORIE
COLATA DELLA GHISA
FUNZIONAMENTO
ARIA CALDA IN PRESSIONE (600-800°C) VIENE IMMESSA ATTRAVERSO GLI UGELLI. LA
COMBUSTIONE DEL COKE (SACCA E
CROGIOLO) SVILUPPA CALORE PER FONDERE I MINERALI (1800°C).
DALLA ZONA DI FUSIONE SALGONO GAS CONTENENTI OSSIDO DI CARBONIO CHE ESSICANO IL MINERALE ELIMINANDO PARTE
DELL’UMIDITA’ E SOTTRAENDO OSSIGENO (RIDUZIONE INDIRETTA).
IL FERRO ACQUISTA UNA STRUTTURA SPUGNOSA.
SCENDENDO NELLA PARTE INFERIORE DEL VENTRE (1350°C) IL MINERALE ENTRA DIRETTAMENTE IN CONTATTO CON IL
CARBONIO SUBENDO UNA (RIDUZIONE DIRETTA).
NEL VENTRE (1500°C)IL FERRO COMINCIA A FONDERE ASSORBENDO CARBONIO
(CARBURAZIONE) DANDO ORIGINE ALLA GHISA CHE FONDENDO SI DEPOSITA NEL CROGIUOLO.
IL FONDENTE SI COMBINA CON LE IMPURITA’
DANDO ORIGINE ALLA LOPPA CHE ESSENDO PIU’ LEGGERA GALLEGGIA.
PRODOTTI DELL’ALTOFORNO
GHISA FUSA DESTINATA ALL’ACCIAIERIA
GHISA IN PANI PER LA FONDERIA
LOPPA DESTINATA ALLE CEMENTERIE
O PER LA PRODUZIONE
DI ASFALTI
PRODUZIONE DELL’ACCIAIO
L’ACCIAIO E’ OTTENUTO DALLA
GHISA GREGGIA MEDIANTE PROCESSI DI AFFINAZIONE CON LO SCOPO DI:
• RIDURRE IL TENORE DI CARBONIO (DECARBURAZIONE)
• ELIMINARE O RIDURRE LE IMPURITA’
• AGGINGERE EVENTUALI ELEMENTI DI LEGA PER MIGLIORARE DETERMINATE
CARATTERISTICHE DELL’ACCIAIO
FORNI E CONVERTITORI PER L’ACCIAIO
CONVERTITORE BESSEMER CONVERTITORE THOMAS
VENGONO CARICATI CON GHISA LIQUIDA E SI INSUFFLA ARIA CALDA AD ALTA PRESSIONE CHE FA GORGOGLIARE IL MATERIALE. SI PRODUCE UNA REAZIONE CHIMICA TRA IL CARBONIO DELLA GHISA E L’OSSIGENO DELL’ARIA. SI FORMANO COSI’ DEI GAS DI OSSIDO DI
CARBONIO (CO) E ANIDRIDE CARBONICA(CO2) LA DIFFERENZA TRA I DUE CONVERTITORI STA NEL RIVESTIMENTO INTERNO.
E’ ACIDO NEL BESSEMER PIU’ ADATTO PER AFFINARE GHISA RICCA DI SILICIO
E’ BASICO NEL THOMAS PIU’ ADATTO PER GHISA RICCA DI FOSFORO.
OGGI NON SONO PIU’ IN USO
MARTIN-SIEMENS
IN QUESTO FORNO VENGONO IMMESSI
ROTTAMI DI GHISA E ACCIAIO E GHISA LIQUIDA.
ARIA E GAS COMBUSTIBILE CREAVANO UNA COMBUSTIONE AD ALTE TEMPERATURA (1800°C) GRAZIE AL RECUPERO DEL CALORE DEI FUMI ATTRAVERSO UN COMPLESSO IMPIANTO.
IN USO FINO A QUALCHE DECENNIO FA.
CONVERTITORE LD
VENGONO CARICATI ROTTAMI E FONDENTI SUI QUALI VIENE RIVERSATA LA GHISA LIQUIDA.
LA PRESENZA DI FONDENTI PURIFICA LA GHISA PRODUCENDO SCORIE .
I ROTTAMI SOSTANZIALMENTE SERVONO PER CONTENERE LA TEMPERATURA CHE RAGGIUNGE ANCHE 2000°C. DALLA PARTE SUPERIORE VIENE INSUFFLATO OSSIGENO PURO.
E’ UN PROCESSO DIFFUSO PERCHE’ SI
OTTENGONO GRANDI QUANTITA’ DI ACCIAIO (300t AD INTERVALLI DI 1 ORA)
FORNO ELETTRICO AD ARCO
IL RISCALDAMENTO AVVIENE PER MEZZO
DELL’ARCO VOLTAICO CHE SCOCCA TRA 2 O PIU’
ELETTRODI DI GRAFITE E IL BAGNO DI FUSIONE L’ARCO CONSENTE DI RAGGIUNGERE
TEMPERATURE FINO A 3000°C
LA CARICA E’ COSTITUITA DA ROTTAMI DI ACCIAIO E GHISA E FONDENTI.
SI OTTENGONO ACCIAI DI ELEVATA QUALITA’ E PUREZZA.
