L’ALTOFORNO L’ALTOFORNO produzione dell’
produzione dell’ ACCIAIO ACCIAIO
“IIS Cassola” Ferrandina
“IIS Cassola” Ferrandina
a.s. 2017/2018 a.s. 2017/2018
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Tecnologie Chimiche Industriali Tecnologie Chimiche Industriali prof. Antonio Vitucci prof. Antonio Vitucci
L'ALTOFORNO È UN TIPO DI IMPIANTO UTILIZZATO NELL'INDUSTRIA SIDERURGICA PER PRODURRE GHISA PARTENDO DAL MINERALE FERROSO; L'ALTOFORNO PRODUCE GHISA GRIGIA, OVVERO UNA LEGA BINARIA DI FERRO E CARBONIO, ATTRAVERSO UN PROCESSO IN CUI CONCORRE LA COMBUSTIONE DI CARBON COKE, LA FUSIONE DI MINERALI E RIDUZIONE DEGLI OSSIDI METALLICI (AD ESEMPIO Fe2O3) PRESENTI IN NATURA COME MINERALE FERROSO O INTRODOTTI COME ROTTAMI FERROSI, ATTRAVERSO UN‘ATMOSFERA RIDUCENTE. LA PRODUZIONE DI UN MODERNO ALTOFORNO PUÒ ESSERE COMPRESA TRA LE 2.000 E LE 3.500 TONNELLATE AL GIORNO.
L'ALTOFORNO DEVE IL SUO NOME ALLE DIMENSIONI, INFATTI PUÒ RAGGIUNGERE UN'ALTEZZA DI ANCHE 100 METRI (CON UN DIAMETRO CHE PUÒ SUPERARE I 10 METRI).
L'ALTOFORNO È UN FORNO A TINO, LA CUI FORMA È COSTITUITA DA DUE TRATTI TRONCOCONICI, DI CUI IL "TINO"
COSTITUISCE IL CONO SUPERIORE, IL CONO INFERIORE È DETTO "SACCA", UNITI DA UNA SEZIONE CILINDRICA CENTRALE (DETTA "VENTRE"). LA CARICA AVVIENE DALL'ALTO, ED È FORMATA DA STRATI DI COKE E MINERALE FERROSO CHE VENGONO GETTATI A STRATI ALTERNI.
È UN FORNO A FUNZIONAMENTO CONTINUO: GLI STRATI DELLA CARICA SCENDONO LENTAMENTE MENTRE IL FORNO VIENE ALIMENTATO INTRODUCENDO NUOVI STRATI A INTERVALLI REGOLARI.
È UN FORNO A VENTO: PERCHÉ PER RAGGIUNGERE TALI VALORI DI TEMPERATURA È NECESSARIO INSUFFLARE ARIA, ALLA QUALE PUÒ ESSERE ADDIZIONATO OSSIGENO, CHE DEVE ESSERE PRERISCALDATA. L'INIEZIONE DI ARIA, DETTA
"VENTO CALDO", ANCH'ESSA CONTINUA, AVVIENE ATTRAVERSO UNA CORONA DI TUBI IN CORRISPONDENZA DEL VENTRE DEL FORNO.
LA STRUTTURA DEL FORNO È COSTITUITA ESTERNAMENTE DA UNA CORAZZA DI ACCIAIO SPECIALE, RIVESTITA INTERNAMENTE DA MATTONI REFRATTARI SU UN SOSTRATO DI CEMENTO REFRATTARIO, LE PARETI DEL FORNO SONO RAFFREDDATE DA TUBAZIONI D'ACQUA NELLE ZONE PIÙ TERMICAMENTE SOLLECITATE.
IL FORNO È COMPOSTO, PARTENDO dall'ALTO, dalle SEGUENTI PARTI:
BOCCA DI CARICO:
È LA PARTE SUPERIORE CON GLI APPARECCHI DI CARICAMENTO, APERTURA, CHIUSURA E RACCOLTA DEI FUMI. NELLA BOCCA LA TEMPERATURA È DI 400 °C
TINO
COSTITUISCE LA PARTE PIÙ GRANDE DELL'ALTOFORNO ED È A FORMA DI TRONCO DI CONO CON LA BASE MAGGIORE IN BASSO.
L'ALLARGAMENTO VERSO IL BASSO FACILITA LA DISCESA DELLE CARICHE E TIENE CONTO ANCHE DELLA LORO DILATAZIONE PER L'AUMENTATA TEMPERATURA.
VENTRE
È LA PARTE CILINDRICA TRA IL TINO E LA SACCA; TALVOLTA QUESTA PARTE DELL'ALTOFORNO PUÒ RIDURSI ALLA SEMPLICE CIRCONFERENZA DI COLLEGAMENTO DELLA SACCA AL TINO. QUI INIZIA LA FUSIONE DELLE CARICHE, A TEMPERATURE TRA 1.350 E 1.600 °C.
SACCA
È LA PARTE CONICA CON SEZIONE CRESCENTE VERSO L'ALTO. NELLA PARTE INFERIORE SONO DISPOSTI GLI UGELLI PER L'INTRODUZIONE DELL'ARIA CALDA DI ALIMENTAZIONE DALL'ALTOFORNO. NELLA SACCA SI COMPLETA LA FUSIONE DELLE CARICHE CON TEMPERATURA PROSSIMA AI 1.800 °C.
CROGIOLO
È UN CILINDRO COSTITUITO DA BLOCCHI CARBONIOSI DI GRAFITE E ARGILLA. ESSO SI TROVA NELLA PARTE INFERIORE DELL'ALTOFORNO.
SUL CROGIOLO SONO DISPOSTI, DALL'ALTO AL BASSO, DUE FORI DI FUORIUSCITA DELLE LOPPE, ANGOLARMENTE DISTANZIATI A CIRCA 1,50 M DAL FONDO DEL CROGIOLO, E DUE FORI DI COLATA DELLA GHISA MADRE, ANCH'ESSI DISTANZIATI ANGOLARMENTE E DISPOSTI APPENA SOPRA IL FONDO DEL CROGIOLO. QUI LA TEMPERATURA RAGGIUNGE I 1.600 °C.
CONVERSIONE della GHISA in ACCIAIO
IN ACCIAIERIA LA GHISA VIENE VERSATA IN UN GROSSO RECIPIENTE CHIAMATO CONVERTITORE (LD) .
QUI VIENE INSUFFLATO OSSIGENO CHE SOTTRAE CARBONIO ALLE GHISE TRASFORMANDOLE IN ACCIAIO (AFFINAZIONE).
I PRINCIPALI PROCESSI PER LA FABBRICAZIONE DELL’ACCIAIO PRENDONO IL NOME DAL CONVERTITORE UTILIZZATO
Disegno schematico di un altoforno:
1. flusso di aria calda dalle stufe Cowper 1. flusso di aria calda dalle stufe Cowper
2. zona di fusione 2. zona di fusione
3. zona di riduzione dell'ossido ferroso 3. zona di riduzione dell'ossido ferroso 4. zona di riduzione dell'ossido ferrico 4. zona di riduzione dell'ossido ferrico
5. zona di pre-riscaldamento 5. zona di pre-riscaldamento
6. ingresso di minerali grezzi, fondente e coke 6. ingresso di minerali grezzi, fondente e coke
7. gas esausti 7. gas esausti
8. colonna contenente minerale grezzo, fondente e coke 8. colonna contenente minerale grezzo, fondente e coke
9. rimozione delle scorie 9. rimozione delle scorie
10. fuoriuscita del metallo fuso 10. fuoriuscita del metallo fuso 11. fuoriuscita dei gas di scarico 11. fuoriuscita dei gas di scarico
