Tecnologia e Metallurgia: giugno 2013

domenica 16 giugno 2013

Conclusione

Siamo giunti alla fine di questo viaggio che ci ha portato a scoprire i cambiamenti che la metallurgia ha acquisito nel corso dei secoli. Siamo partiti dalle tecniche utilizzate dagli uomini nell'antichità ,dopo la scoperta casuale della fusione dei metalli, e siamo giunti ad esaminare l'attuale processo di produzione dell'acciaio nelle più moderne industrie, coprendo un arco temporale immenso.
Non deve stupire il fatto che proprio all'acciaio e al ferro spetti in questo blog un "posto d'onore", considerando l'importanza storica di questi due materiali e il titolo del libro della Avallone a cui si è fatto riferimento. Voglio ringraziare tutti quanti i lettori che mi hanno seguito in questi mesi, spero di non avervi annoiato troppo.
Detto questo, ripercorriamo brevemente il percorso seguito attraverso questa tabella che, oltre a uno schema riassuntivo, può rappresentare un'utile guida alla lettura del blog.

Numero del post	Titolo	Argomento	Link
1	Introduzione al blog	Introduzione nella quale è spiegato lo scopo di questo approfondimento.	Introduzione
2	L’Alfabeto della Metallurgia	ABC della metallurgia, utile a fissare le idee sui concetti chiave.	ABC
3	I metalli nell'antichità	Descrizione delle tecniche metallurgiche utilizzate nel mondo antico	metalli- antichità
4	I metalli nel mondo greco-romano	Analisi delle importanti innovazioni introdotte da questi popoli nel settore.	metalli- Grecia e Roma
5	Il ferro e l’acciaio durante l’impero romano	Impiego di questi due metalli nella Roma antica.	ferro e acciaio
6	La metallurgia medievale	Studio delle tecniche medievali, attraversi alcuni trattati.	metallurgia medievale
7	I metalli e i supereroi	Rapporto tra i metalli e alcuni supereroi.	metalli e supereroi
8	La siderurgia nel periodo medievale	Tecniche adoperate e primato del ferro nel medioevo.	siderurgia medievale
9	Vannoccio Biringucci - De la pirotechnia	Informazioni sul primo trattato che riguarda la metallurgia.	Biringucci
10	Georg Agricola - De re metallica	Notizie sul libro di Agricola.	Agricola
11	I metalli tra Cinquecento e Seicento	Ruolo del metallo nel XVI e XVII secolo.	metalli- XVI e XVII secolo
12	L’importanza del metallo nella stampa a caratteri mobili	Funzione delle nuove leghe nelle produzione dei caratteri mobili.	metalli-stampa
13	Il ferro nella Rivoluzione Industriale	Ruolo del ferro nella industrializzazione inglese del Settecento.	ferro-Rivoluzione Industriale
14	L’evoluzione dell’industria del ferro, dell’acciaio e della ghisa in Inghilterra	Sviluppo e innovazione nel settore siderurgico tra il Settecento e l'Ottocento.	evoluzione industriale
15	La metallurgia nei francobolli	Particolari francobolli sulla metallurgia.	francobolli
16	Il ferro nella costruzione dei ponti	Storia del primo ponte in ferro: l'Iron Bridge.	ferro- ponti
17	Storia di alcuni brevetti	Puddelling e Processo Bessemer.	brevetti
18	Acciaio	Trama del libro e trailer del film.	libro
19	Processi di produzione dell’acciaio	Ciclo produttivo dell'acciaio.	acciaio-produzione
20	L’altoforno	Struttura e funzione dell'altoforno nell'industria siderurgica.	altoforno
21	Riciclo dell’acciaio	Informazioni sul riciclo dell'acciaio e sulla sua produzione da scarti di ferro.	riciclo
22	Furti di rame	Analisi di un fenomeno sempre più in aumento, coadiuvata da riferimenti testuali.	furti- rame

sabato 15 giugno 2013

Furti di rame

Sebbene non riguardi direttamente la metallurgia, il problema dei furti di rame è oggi attualissimo e merita, pertanto, una particolare attenzione. I ladri stanno spazzolando tutto il rame disponibile: cavi elettrici e ferroviari, gronde , pluviali, linee telefoniche in uso, perfino i cimiteri. Perché?

Il motivo è semplice. Con l’impennata dei prezzi degli ultimi tempi, il rame è diventato un investimento altamente redditizio e viene oggi valutato intorno agli 8 euro al chilo . I suoi usi si sono moltiplicati con l’evoluzione tecnologica, essendo questo metallo presente nei cellulari e negli elettrodomestici e la richiesta mondiale è improvvisamente cresciuta (dal 1995 ad oggi del 40%).

Si ritiene che le squadre di ladri lo rivendano alle fonderie dove i manufatti, fusi in barra o in lingotto di metallo puro (rame) o di lega (in genere ottone), ormai non più riconoscibili e diventati prodotti metallurgici normali, vengono esportati verso nuovi mercati, come la Cina, con regolare bolla di accompagnamento.

Diversi riferimenti a questo tipo di furti, si trovano anche nel romanzo Acciaio.

".. Qualche giorno prima, alla mensa della Lucchini, un tale particolarmente furbo si era lasciato scappare che dentro il parco della Dalmine era pieno di rame. L'aveva detto facendo l'occhiolino, a voce alta, senza sapere che chi ascoltava in silenzio, con il rame, aveva parecchia confidenza. <<Non l'hanno smantellata tutta, la vecchia linea elettrica>>. E loro avevano afferrato il concetto. Di più: lo avevano bruciato sul tempo.

Quella sera, a fari spenti, avevano costeggiato la fabbrica di tubi lungo la strada sterrata del quagliodromo. Avevano cercato il punto esatto, dove il canneto è rado e la palude bassa.Avevano squarciato la rete e si erano inoltrati dentro come animali notturni. Il mercato nero del rame: questi sì che era in piena espansione..."

Riciclo dell'acciaio

L'acciaio è un ottimo materiale da riciclare, essendo facilmente reperibile attraverso vasti sistemi di raccolta. Inoltre è unico in quanto può essere riciclato all'infinito, senza perdere le sue proprietà. Perciò, riutilizzare l'acciaio per il packaging e per la formazione di altro acciaio, è un processo che conferisce al materiale un enorme vantaggio in termini di sostenibilità.
Nell'integrare acciaio riciclato nel processo di fabbricazione, si può ottenere un risparmio energetico del 70%, abbassando l'emissione di CO2. In altre parole, più alto è il tasso di riciclo, più bassa è l'emissione di CO2. In aggiunta a tali performance, questo materiale si è dimostrato il migliore in termini di sicurezza, protezione e conservazione. Il riciclo dell'acciaio è un fenomeno sempre più in aumento. Secondo le statistiche nel 2012 sono state raccolte ben 374 169 tonnellate di imballaggi, di cui 332 166 , pari al peso di 33 Tour Eiffel, sono state nuovamente recuperare.

In questo video, è mostrato il processo di produzione di lingotti d'acciaio, a partire da scarti di imballaggi e ferraglia.

L'altoforno

"... Chiamatelo con il suo nome. Afo 4. Storpiatelo in Ufo, lo fanno tutti. L'oggetto non identificato. Anche se intorno impazza la guerra mondiale (era successo davvero nel '44 con la fabbrica invasa dai nazisti), lui resta lì, imperturbabile e operoso.. La sua lunga proboscide aspira-carbone, i testicoli dove cuoce l'acciaio, il muso di tricorno, lo scheletro possente di cattedrale brutale al cominciamento..."

L'altoforno, è un tipo di impianto utilizzato nell'industria metallurgica per produrre ghisa partendo da minerale ferroso, attraverso un processo in cui concorre la combustione di carbone coke, la fusione di minerali e riduzione degli ossidi metallici (ad esempio Fe₂O₃) presenti in natura come minerale ferroso o introdotti come rottame ferroso, attraverso un'atmosfera riducente.

Questo strumento deve il suo nome alle dimensioni, infatti può raggiungere un'altezza di 80 metri (con un diametro che può superare gli 8 metri) e può produrre fino a 4500 tonnellate al giorno.

E’ 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 alternativamente . Il funzionamento è continuo: gli strati della carica scendono lentamente mentre il forno viene alimentato introducendo nuovi strati a intervalli regolari. È un forno a vento: per raggiungere alti 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 esterna è costituita da una corazza di acciaio speciale, rivestita internamente da mattoni refrattari su un sostrato di cemento refrattario, le pareti sono invece raffreddate da tubazioni d'acqua nelle zone più termicamente sollecitate.

http://blog.edidablog.it/edidablog/internetedidattica/files/2011/12/altoforno21.jpg

http://it.wikipedia.org/wiki/Altoforno

Processi di produzione dell'acciaio

".. E' solo quando vai alla stazione che godi. Sali sull'Intercity, guardi fuori dal finestrino e senti lo stridore dell'acciaio, la sua frizione, la scintilla crepitante del tuo viaggio. Ripercorri a memoria tutti i passaggi: dalla cokeria all'altoforno, dall'altoforno in acciaieria, e di qui ai convertitori, ai forni siviera, ai laminatoi..
La rotaia su cui stai correndo: sei tu che l'hai fatta..."

Partendo da questo passo tratto dal romanzo Acciaio, ripercorriamo i principali processi di produzione di questa lega.

COKERIA

La cokeria è l'impianto di distillazione del carbon fossile per la produzione del coke e il riutilizzo come combustibile dei gas derivanti dal processo.

ALTOFORNO

E' un forno a struttura verticale per la produzione di ghisa in cui vengono immessi a strati carbone coke e minerali di ferro. (per approfondire: altoforno)

ACCIAIERIA

La ghisa fusa viene messa in una siviera, che la trasporta al convertitore LD. Questo la trasforma in acciaio fuso ad una temperatura di 1660 °C. L'acciaio viene colato in blumi che vengono trasportati al laminatoio.

CONVERTITORI

Il convertitore è un recipiente quasi cilindrico formato da un involucro metallico rivestito interamente di un materiale refrattario, che può ruotare su 2 perni. Il convertitore LD è oggi il sistema più utilizzato per trasformare la ghisa in acciaio. Il suo nome deriva da due città austriache, Linz e Donawitz, dove è stato usato per la prima volta. E' costituito da mattoni refrattari rivestiti da una lamiera d'acciaio. E' bucato in cima per consentire di mettere una lancia dove viene soffiato dell'ossigeno che, legandosi con il carbonio, si trasforma in CO2. In questo modo la concentrazione di carbonio presente nel bagno diminuisce e la ghisa diventa acciaio. Sia la ghisa che l'acciaio sono infatti leghe formate da ferro e carbonio. Nella ghisa la percentuale di carbonio si aggira intorno al 2,06-6,67 %, mentre nell'acciaio è inferiore dal 2,06%. Per questo procedimento servono all'incirca 15 minuti. Oggi il convertitore LD viene utilizzato spesso per il basto costo delle materie e del processo.

LAMINATOI

Qui i blumi vengono trasformati in lamiere (laminatoio a nastri) e tubi profilati. Il laminatoio è formato da diverse sezioni aventi dei cilindri rotanti di distanza sempre più vicina, in modo da assottigliare i blumi, facendoli diventare lamiere. In altri laminatoi si producono anche tubi. I tubi di grosse dimensioni sono ottenuti piegando le lamiere e saldandole, mentre quelli di piccole dimensioni sono ottenuti forando delle barre.

http://it.wikipedia.org/wiki/Centro_siderurgico

mercoledì 12 giugno 2013

Acciaio

Il romanzo Acciaio di Silvia Avallone narra la storia di due ragazzine di quattordici anni, Anna e Francesca, che vivono a Piombino, nei “casermoni” di via Stalingrado. Quasi tutti gli abitanti del luogo lavorano nelle acciaierie, spezzandosi la schiena per dare il pane alla famiglia ma per i giovani non è quello che conta: l’importante è avere un fratello capo branco, trovare scritto il proprio nome su una panchina, vivere una serata alternativa. Le due ragazze abitano nella stessa palazzina e sono praticamente inseparabili, vivono insieme i primi sogni adolescenziali e si accorgono che i loro corpi stanno ormai cambiando. Tra crisi familiari e litigi dovuti all’amore, Anna e Francesca finiscono per allontanarsi ma la vita che è sempre più complicata di come la si immagina, finirà per riavvicinarle.

Nel 2012, dal libro è stato tratto un film omonimo, diretto da Stefano Mordini con Vittoria Puccini e Michele Riondino.

Ecco il trailer.

lunedì 10 giugno 2013

Storia di alcuni brevetti

Puddelling

Il termine puddellaggio deriva direttamente dal verbo inglese “to puddle”, il cui primo significato è quello di “rimescolare”.Oggi conosciamo tutti questa definizione come uno dei principali trattamenti del settore siderurgico, quando si provvede a ossigenare elementi come il silicio, il carbonio e la manganese: il passaggio successivo, invece, prevede proprio il rimescolamento della ghisa nei forni, un processo che consente al metallo stesso di divenire maggiormente malleabile. Ma il puddellaggio rappresenta soprattutto uno dei momenti salienti della Rivoluzione Industriale.In effetti, anche se si conosceva questa lavorazione da moltissimo tempo, soltanto nel 1784 fu possibile applicarla a livello industriale: il merito va tutto a Henry Cort, un artigiano inglese del ferro, il quale fu in grado di innovare completamente il sistema grazie a un brevetto che risale al 1804. Il suo impianto di Fontley (nella contea dell’Hampshire) rappresentò un momento di svolta per i processi industriali di allora.Il funzionamento è piuttosto semplice e viene seguito alla lettera ancora oggi, in particolare per ottenere il ferro saldato: in pratica, i forni a riverbero sono dotati di una divisione netta tra il fuoco della fiamma e la camera di cottura, in modo da far arrivare il calore sul soffitto e nel piano. Il riscaldamento, poi, viene concluso grazie agli ossidi di ferro, così da poter introdurre finalmente la ghisa.

Schema di un forno per il puddellaggio

Processo Bessemer

Occupandosi di fusione di ghisa per cannoni Bessemer osservò che, fondendo la ghisa in forno a riverbero a fiamma ossidante, si ottenevano, nel bagno liquido, malgrado l'intenso calore, dei noduli solidi, che lo stesso Bessemer riconobbe essere costituiti dal metallo decarburato. Egli comprese la necessità di innalzare la temperatura del bagno durante il processo di decarburazione, per mantenere liquido l'acciaio che si viene formando, e pensò di sfruttare a questo scopo il calore di reazione che si svolge nella ossidazione del carbonio, del silicio, ecc., contenuti nella ghisa. Il 17 ottobre 1855 venne depositato il primo brevetto, e il nuovo processo di affinazione della ghisa venne comunicato pubblicamente nel 1856 in una riunione della British Association. Accolto dapprima con grande scetticismo, esso venne applicato in una piccola fonderia sita in un sobborgo di Londra (St. Pancras) e, dopo molti perfezionamenti, nelle grandi officine create dallo stesso Bessemer a Sheffield.

Sezione in un convertitore Bessemer

mercoledì 5 giugno 2013

Il ferro nella costruzione dei ponti

L’Ottocento è un secolo d’oro per la figura professionale dell’ingegnere. La tecnologia del ferro apre nuovi orizzonti alla progettazione delle grandi strutture e per sfruttarne al massimo tutte le potenzialità vi è la necessità di una continua informazione. La divulgazione sistematica del sapere scientifico e tecnologico diventa così una priorità, in quanto indispensabile per creare, unificare e potenziare i bacini socio-economici.

Gli ingegneri di ponti, spinti dalle esigenze tecnologiche e dalla febbre della grande luce, inizialmente operano semplicemente una ‘sostituzione’ dei materiali tradizionali derivando le forme dalla tradizione classica ed asservendovi il ferro. Un famoso esempi di questa mimesi tecnologica ed architettonica nella concezione strutturale è l’ Iron Bridge.

Completato nel 1779 ed inaugurato nel 1781, è il primo ponte metallico nella storia delle costruzioni. Attraversa il fiume Severn nel Shropshire, in Inghilterra. Il ponte è anche conosciuto come "ponte di Coalbrookdale", dal nome della vicina cittadina. Di 30 m di luce ed un peso complessivo di 378 tonnellate, è costituito da cinque nervature parallele ad arco di cerchio realizzate assemblando in opera componenti in ghisa di notevoli dimensioni alcuni dei quali raggiungono le 5 tonnellate di peso: si tratta di semiarchi preparati in officina e collegati, in cantiere, nel punto di chiave per ottenere l'arco a tutto sesto. I componenti furono ottenuti con procedimenti di fusione in stampi di legno o di terra per quelli più grandi. Il ponte divenne subito famoso e suscitò l'attenzione da parte di tecnici di tutta l'Europa. La forma ad arco rivela la consapevolezza dei costruttori che la ghisa, come la pietra, poteva sopportare solo sforzi di compressione e non di trazione. Attualmente fa parte di un sistema museale che comprende tutti gli insediamenti industriali della prima età della rivoluzione industriale della zona, costituendo una notevole attrazione turistica; inoltre è stato incluso, con la Gola di Ironbridge, nella lista dei patrimoni dell'umanità dell'UNESCO.