L'acciaio

ACCIAIO acciaio Metallurgia Il ferro non è più impiegato industrialmente a causa della sua alterabilità e delle modeste caratteristiche meccaniche. Le sue leghe col carbonio costituiscono viceversa la categoria di prodotti industriali più importante nel mondo. Queste leghe si dividono in due grandi categorie: 1. l'acciaio, malleabile e tenace, con tenori di carbonio compresi fra lo 0,09 e l'1,7%; 2. la ghisa, fragile ma di più facile colabilità in getti, con un contenuto di carbonio fra il 2 e il 4%. Fabbricazione dell'acciaio L'acciaio si ottiene per affinazione della ghisa, decarburandola e depurandola al massimo dalle impurità dannose, soprattutto zolfo e fosforo, e correggendo contemporaneamente il tenore di altri elementi, quali silicio e manganese. In passato l'acciaio era ottenuto direttamente dal minerale di ferro, il quale, ridotto dal carbone di legna, dava una ghisa che nella parte più calda del forno, dove entrava l'aria, si trasformava in acciaio (basso-fuoco catalano). Le dimensioni del forno vennero gradualmente aumentate per accrescere la produzione, ma seguendo questo metodo si arrivò alla realizzazione dell'altoforno per la sola produzione di ghisa, la quale doveva essere poi decarburata in un altro forno (basso-fuoco prima, convertitore e forno a suola poi, tuttora impiegati). Alcuni processi, Norsk- Staal, Krupp-Renn, Höganäs, ecc., ottengono l'acciaio direttamente dal minerale, senza passare attraverso la ghisa, ma sono poco diffusi. I processi oggi impiegati per la trasformazione della ghisa in acciaio seguono il metodo dell'affinazione liquida, in cui il metallo è liquido al termine dell'operazione, e il metodo dell'affinazione solida, in cui il metallo è pastoso al termine dell'operazione. La maggior parte dell'acciaio viene attualmente prodotta con il primo metodo. Affinazione liquida • Affinazione ad aria soffiata (ottenuta con i convertitori Bessemer e Thomas). La ghisa liquida proveniente dai mescolatori viene versata nel convertitore disposto in posizione orizzontale (bocca verso l'alto); poi il convertitore viene portato gradualmente in posizione verticale, mentre attraverso una serie di fori aperti sul fondo si immette aria compressa, che brucia le impurità della ghisa. Questa combustione fornisce il calore necessario per elevare la temperatura del bagno dalla temperatura di fusione della ghisa (1.200 °C) alla temperatura di fusione dell'acciaio (1.600 °C). Col processo acido, o Bessemer, effettuato in convertitori con rivestimento interno di materiale refrattario siliceo, è possibile trattare le ghise non fosforose ricche di silicio (1,5-2%). Col processo basico, o Thomas, essendo il rivestimento interno di materiale refrattario a base di dolomite, vengono trattate le ghise fosforose (1,7-2%), a basso tenore di silicio (0,4-0,6%): assieme alla ghisa si carica nel convertitore una opportuna quantità di calce che serve all'eliminazione del fosforo. L'operazione al convertitore, che è molto rapida (dai 15 ai 20