il ferro

Il ferro uno dei materiali più diffusi e abbondanti in natura. Il ferro viene estratto dai suoi minerali con processi metallurgici. I minerali più ricchi di ferro sono: la magnetite, l’ematite, la limonite, la siderite e la pirite. Il ferro si divide in due leghe:

- le ghise, con contenuto di carbonio che varia dal 2 al 4%

- gli acciai, dal contenuto di carbonio minore al 2%

LA GHISA

La ghisa è una lega di ferro e carbonio, in cui la percentuale di carbonio è circa del 2-4%, più piccole sono le percentuali di silico, manganese, zolfo e fosforo. Si ottiene rifondendo la ghisa greggi insieme a rottami di acciaio e di ghisa, con l’aggiunta di altri elementi. Ha queste caratteristiche:

• è dura e fragile;
• resiste poco alla trazione e alla flessione, mentre ha una buona resistenza alla compressione;
• ha una buona resistenza alla corrosione;
• non può subire lavorazioni plastiche, perché non è malleabile né a caldo né a freddo;
• ha un’ottima fusibilità: si fonde a 1100-1200°. E’ quindi una lega destinata alla produzione di pezzi fusi.

L’ACCIAIO

L’acciaio è una lega di ferro e carbonio che è inferiore al 2%.

La materia prima per la produzione dell’acciaio è la ghisa greggia con l’aggiunta di rottami di ferro e ferroleghe (con silicio, manganese, cromo, nichel).

L’acciaio:

• ha una buona resistenza meccanica ed è meno duro della ghisa;
• è plastico;
• è difficilmente fusibile;
• è facilmente saldabile;
• resiste poco alla corrosione.

Gli acciai comuni od ordinari si classificano in base al contenuto di carbonio. Una maggiore quantità di carbonio determina l’aumento della resistenza e della durezza e una diminuzione dell’allungamento.

LA PRODUZIONE DELL’ACCIAIO

La trasformazione della ghisa greggia in acciaio è detta affinazione, consiste nella riduzione del carbonio e delle impurità, nell’aggiunta delle ferroleghe. I procedimenti di produzione sono:

• mediante convertitore ad ossigeno (LD): in questo caso

l’acciaieria fa parte dello stesso stabilimento;

• mediante forni elettrici ad arco: in questo caso l’acciaieria ha dimensioni ridotte.

LA COLATA DELL’ACCIAIO

L’acciaio liquido, ottenuto con i convertitori LD o con forni elettrici, viene calato in un recipiente (siviera), e qui in lingottiere, per ottenere i lingotti in colata continua.

• Il lingotto ha una forma svasata per facilitare l’estrazione. Può essere completamente raffreddato oppure conservato caldo in speciali forni a pozzo per le successive operazioni di laminazione.
• La colata continua consiste nel colare l’acciaio liquido a una temperatura di circa 1600°; dalla siviera, attraverso un distributore, alla lingottiera di rame che ha il fondo mobile. Quando l’acciaio incomincia a solidificarsi si sfila e il semilavorato inizia a scendere, mentre forti getti d’acqua lo raffreddano. Il semilavorato guidato da una serie di rulli discende percorrendo un tratto e poi continua in senso orizzontale. Ormai completamente solidificato viene tagliato alla lunghezza voluta: gli spezzoni vengono poi inviati ai laminatoi.

LA LAMINAZIONE

Con la colata continua si ottengono direttamente dei prodotti semilavorati. I lingotti invece devono subire una laminazione primaria per diventare dei semilavorati come quelli che si ottengono con la colata continua. La laminazione si effettua facendo passare il lingotto tra due rulli, che ruotano in senso contrario l’uno rispetto all'altro, e sono disposti tra loro a una distanza inferiore allo spessore del lingotto stesso. Sfruttando la proprietà tecnologica della malleabilità, il lingotto viene deformato e schiacciato e raggiunge, dopo passate successive, la forma voluta. Dai prodotti semilavorati, attraverso la laminazione secondaria, si ottengono i prodotti finiti laminati: barre, tondi, tubi, profilati, rotaie, lamiere di diverso spessore.

I prodotti finiti laminati sono poi inviati in altri stabilimenti per successive lavorazioni, condotte:

• per formazione plastica (ad esempio, lo stampaggio e la trafilatura);
• con le macchine utensili (ad esempio la tornitura, la fresatura, ecc.).

L’UTILIZZO DELL’ACCIAIO

Dalla colata dell’acciaio si ottengono semilavorati dai quali derivano lamiere e lamierini, tubi, travi, tondini per cemento armato, binari, filo di ferro, banda stagnata, ecc.

L’impiego di questi prodotti siderurgici è molto ampio e riguarda diversi settori:

• da lamiere e lamierini si ricavano parti di auto, treni, navi, frigoriferi;
• con i tubi si costruiscono acquedotti e oleodotti;
• con le travi si fabbricano ponti, capannoni industriali e altri

prefabbricati;

• con il tondino per cemento armato si costruiscono gli edifici;
• con i profilati si costruiscono i binari ferroviari;
• con il filo di ferro di grosso diametro si fabbricano viti e bulloni;
• con la banda stagnata si ricavano lattine, scatole, tappi e bombolette spray;
• con le lamiere di medio spessore si fabbricano fusti d’acciaio.

LO STABILIMENTO SIDERURGICO A CICLO INTEGRALE

Uno stabilimento siderurgico viene definito a ciclo integrale quando, partendo dal minerale di ferro, si arriva a produrre laminati di acciaio (lamiere, tubi, profilati, rotaie, ecc.).

La produzione dell’acciaio è ottenuta quasi esclusivamente in modo indiretto attraverso l’altoforno: in un primo momento si produce la ghisa madre, successivamente la ghisa madre viene convertita in acciaio.

Mirco