L’ACCIAIO

L’ACCIAIO

Il Ferro puro (Fe) è un elemento chimico.
La ghisa e l’acciaio sono leghe in prevalenza composte di Fe e Carbonio (C).
La Ghisa ha un contenuto di C > 2%.
L’acciaio ha un contenuto di C< 2%.
Nell’acciaio oltre al Carbonio sono presenti altri elementi con impurità, quali rame (Cu), zolfo (S), fosforo (P) ecc., che in generale ne degradano le caratteristiche di resistenza e/o tenacità. Possono essere presenti anche altri elementi che, aggiunti nelle varie fasi di fabbricazione, ne migliorano le caratteristiche in funzione dell’utilizzo finale, quali manganese (Mn), silicio (Si), nichel (Ni), cromo (Cr.), molibdeno (Mo) ecc.
Gli acciai possono essere comuni, di qualità e speciali a seconda degli utilizzi via via più sofisticati.
Particolare menzione meritano gli acciai inossidabili che presentano percentuali di Ni e Cr superiori al 10%, tra cui il famoso 18/8. Questi ultimi hanno un particolare processo di fabbricazione con impianti appositi.
Di seguito si parlerà solo della fabbricazione degli acciai comuni, di qualità e speciali che coprono più del 90% degli utilizzi: travi e lamiere per le infrastrutture, rotaie, nastri per carozzerie auto ed elettrodomestici, profilati, tubi saldati e non, acciai per usi meccanici eccetera.
La fabbricazione dell’acciaio avviene attraverso due processi distinti:
Ciclo integrale dal minerale di Fe.
Ciclo al forno elettrico o da rottame.

CICLO INTEGRALE
Esso utilizza come materia prima, i minerali di ferro che si trovano in natura, nelle miniere, l’Italia purtroppo ne è povera e quindi i minerali di ferro vengono importati massicciamente, in prevalenza da Africa e America Latina con imponenti navi adibite prevalentemente a questo tipo di trasporto.
Questo il motivo per cui le acciaierie a ciclo integrale si trovano tutte sul mare (Italia, Spagna, Francia, Gran Bretagna) o su fiumi navigabili (Germania), adiacenti a porti più o meno dedicati.
I parchi di stoccaggio e i sistemi di scarico e trasporto delle materie prime sono imponenti: Oltre i minerali di ferro devono essere stoccati in grandissima quantità il calcare e il carbone, all’aperto, e solo la calce in appositi silos. Il carbone viene trasportato nelle cokerie dove diventa carbon-coke.
Tutti questi materiali vengono notte e giorno trasportati dal parchi e caricati nell’altoforno dove avviene la fabbricazione della ghisa (prodotto intermedio per la fabbricazione dell’acciaio). L’altoforno non si ferma mai, escluso i periodi di fermata durante i quali non produce ma rimane acceso, una volta ogni 10-15 anni per il suo rifacimento. La produzione di ghisa è continua, in distinte colate che avvengono a distanza di ore, l’una dall’altra.
La singola colata avviene in carri (ferroviari) siluri (per la loro forma allungata) rivestiti internamente di materiale refrrattario atto a mantenere la temperatura della ghisa liquida intorno ai 1300°.
I carri siluro, ognuno della portata da 100 alle 200 e più tonnellate di ghisa liquida, partono per l’acciaieria distante anche chilometri dall’altoforno.
Lì i siluri vengono inclinati lateralmente per far colare la ghisa liquida nelle siviere (grandi contenitori).
Le siviere vengono poi a loro volta prese dalle gru e inclinate per rovesciare il liquido nei convertitori, dalle 100 alle 300 tonnellate di capienza.
Qui avviene la fase di conversione o affinazione della ghisa in acciaio.
Tale fase consiste sostanzialmente nella insufflazione di Ossigeno (O) nel bagno di ghisa per ossidare il Carbonio, formando CO e CO2, e abbassando il contenuto di Carbonio al di sotto del 2%

fino a percentuali del 1, 0,5, 0,1 %, e anche meno a seconda del tipo di acciaio che si vuole fabbricare.
Verrano poi aggiunti appositi elementi di lega per garantire determinate caratteristiche in funzione dell’utilizzo a cui è destinato l’acciaio.
il ciclo integrale garantisce, attraverso l’utilizzo dei minerali di ferro di partenza, assenti da impurità quali soprattutto il Cu e altri elementi la cui presenza in generale pregiudicherebbe le caratteristiche dell’acciao, l’elevata qualita’, non ottenibile per altra via, per alcuni importanti utilizzi. Tre esempi per tutti:
Le carozzerie delle automobili che devono garantire una buona resistenza agli urti, pur attutendo gli urti stessi con la capacità di deformarsi entro certi limiti.
Le varie parti dei motori quali in particolare forcelle sterzo, freni, mozzi ruote, alberi motori, molle valvole ecc..
Rotaie e materiale rotabile in generale.
Il Cu è l’elemento spia: esso in un buon acciaio non deve essere superiore allo 0,15% e non c’è nessun modo per eliminarlo durante il processo.
Le colate continue permetteranno poi la solidificazione dell’acciaio nei semilavorati bramme, blumi, billette, tondi. Il processo continua poi nei laminatoi a caldo ed eventualmente successivamente nei laminatoi a freddo.
Dal punto di vista ambientale, il ciclo integrale è un ciclo che ha bisogno di particolari accorgimenti, per non inquinare il territorio circostante:
I parchi devono essere coperti con minime aperture che consentono l’entrata o l’uscita dei nastri trasportatori. Un modo semplice per limitare al massimo l’inquinamento è quello di circondare il sito produttivo di un’area a verde molto ampia.
Le Cokerie sono altamente inquinanti, tanto che alcune acciaierie comprano direttamente il carbon-coke invece del carbone, lasciando le cokerie, ahimé, al terzo mondo.
Gli altoforni moderni e l’acciaieria non sono più da molti anni un problema, considerato il progresso tecnologico raggiunto dagli impianti di aspirazione e trattamento dei fumi, nonché delle acque.

CICLO DA FORNO ELETTRICO O DA ROTTAME
Qui la materia prima è il rottame di ferro, piccole quantità di ghisa solida in pani, e a volte piccole quantità di preridotti (minerali di ferro ridotti in piccoli pani), usati per migliorare la qualità della carica, che è costituita comunque sempre al 90% di rottame.
Tale ciclo fa dell’ottimo acciaio, ma non può fabbricare un acciaio dove gli elementi inquinanti, in particolare il Cu, non sono tollerabili per i particolari utilizzi finali. L’acciaio per le carozzerie auto, per particolari usi meccanici quali organi di sicurezza dei motori, per materiale rotabile, non possono essere prodotti o non è conveniente che vengano prodotti.
L’acciaio e i materiali ferrosi sono riciclabili all’infinito. Ma, come in quasi tutte le operazioni di recupero, il materiale recuperato può essere di qualità scadente Possono essere mischiati rottami di diversa qualità di acciaio. E’ altresì vero che gli sfridi provenienti, ad esempio dai reparti carrozzeria delle industrie auto o dai reparti di elettrodomestici, vengono recuperati con cura e quindi utilizzati nelle cariche a ragion veduta, ed è questo un rottame (1a. Categoria, che costa molto). Ricordiamo infatti che i relative nastri e lamiere sono stati fabbricati col ciclo integrale.
Ma tanto è il rottame proveniete dalla rottamazione delle auto, dove, dopo il recupero dei materiali nobili l’auto viene impacchettata in cubi o stritolata per passare poi alle acciaierie. Pezzi di motore, molle, plastiche viene tutto impacchettato o stritolato insieme (2a-3a. Categoria), anche i tondini di ferro per cemento armato e l’acciaio da costruzione appartengono per lo più a queste categorie.
E che dire poi del rottame raccolto alla rinfusa? (4a.categoria, la meno costosa e la più inquinata da metalli vari).
La carica del forno elettrico è, dal punto di vista economico e della qualità dell’acciaio da ottenere, la fase più importante. Nelle efficientissime accierie del Bresciano, il parco rottame è il meglio presidiato rispetto a tutti gli altri reparti dell’acciaieria. Nel parco e nella carica del forno elettrico si gioca la partita più importante, riguardo qualità e redditività dello stabilimento.
Riciclando e riciclando la qualità del rottame tende a peggiorare e con essa anche la qualità dell’acciaio, in rapporto al suo utilizzo finale, a meno che non si continui a migliorare continuamente la carica utilizzando sempre maggiori quantità di rottame pregiato a detrimento però dei conti.
Questo è il principale motivo per il quale una nazione trasformatrice come l’Italia non può rinunciare al ciclo integrale, illudendosi di sostituirlo con il ciclo da rottame. Equivarrebbe al suicidio economico di non produrre più acciaio.
Una volta caricato il forno elettrico, in generale da 100 tonn. di capienza, il rottame viene fuso utilizzando una potenza di 100Megawatt. Nel giro di un’ora avviene la colata di acciaio liquido, che dopo essere stato opprtunamente trattato,, viene solidificato nelle colate continue, ottenendo anche qui bramme, blumi, billette, tondi.
Il processo continua poi nei laminatoi a caldo, difficilmente poi in quelli a freddo.
Dal punto di vista ambientale, l’acciaieria con forni elettrici non è più un problema già da qualche decennio. Oggi il forno elettrico (unica fonte di inquinamento), è incapsulato in una costruzione a tenuta praticamente stagna, da dove i fumi vengono aspirati totalmente ed inviati agli impianti di depurazione. Basta percorrere l’autostrada A4 per rendersi conto dell’assenza di inquinamento dalle numerose acciaierie sparse da Bergamo, Brescia, a Verona e Vicenza dove si concentrano le acciaierie elettriche italiane.

Torino 19.02.2020

Allegato a “ILVA di Taranto: Salute e Lavoro”.