Ferro e le sue leghe

1
Ferro e le sue leghe
Allo stato puro il ferro è quasi introvabile.
Presente sotto forma di ossidi (ruggine),
idrossidi e carbonati in vari minerali
MAGNETITE
EMATITE
LIMONITE
SIDERITE
Ferro 45-60 Colore grigio-nero Estrazione in
italia isola DElba e Sardegna
Ferro 50-72 Colore nero lucente (Magnete
naturale) Estrazione in Italia Val DAosta e
Isola Delba
Ferro fino al 50 Colore giallo
bruno Estrazione in Italia Sardegna e Toscana
Ferro fino al 40 Colore giallo
bruno Estrazione giacimenti in Europa e USA
2
FORME ALLOTROPICHE DEL FERRO
Ferro ? Temperatura sotto 910C Struttura Cubica
Corpo Centrato Non può legare con il carbonio
Ferro ? Temperatura tra (13901535)C Struttura
Cubica Corpo Centrato Lega con il carbonio ma,
meno del ferro ?
Ferro ? Temperatura tra (9101390)C Struttura
Cubica Facce Centrate Lega bene con il carbonio
3
SIDERURGIA settore specifico della metallurgia,
che si occupa del trattamento dei minerali
contenenti ferro allo scopo di ottenere ferro o
diversi tipi di leghe che ne contengono, tra cui
lacciaio, la ghisa e gli acciai legati.
GHISE (2,06?6,67 di C) SONO DURE E FRAGILI
DIFFICILMENTE LAVORABILI ADATTE PER GETTI DI
FUSIONE
ACCIAI (0,07?2,06 di C) BUONE CARATTERISTICHE
MECCANICHE BUONA LAVORABILITA NE ESISTONO DI
VARI TIPI
FERRO (lt0,07 di C) FACILMENTE DEFORMABILE
UTILIZZATO PER PEZZI POCO SOLLECITATI
(FUCINATURA)
4
FASI DEL CICLO SIDERURGICO INTEGRALE

• PREPARAZIONE E TRATTAMENTO DELLE MATERIE PRIME
• PRODUZIONE DELLA GHISA NELLALTOFORNO
• CONVERSIONE DELLA GHISA IN ACCIAIO NEI
  CONVERTITORI
• COLATA DELLACCIAIO
• PRODUZIONE DI LAMINATI A CALDO E A FREDDO

5
(No Transcript)
6
CARBON COKE viene ottenuto dalla distillazione a
800 C del carbon fossile. Il coke è un residuo
solido del carbone dal quale le componenti
volatili sono state estratte attraverso la
cottura in forno in assenza di ossigeno.
FONDENTE Il fondente (generalmente calcare)ha il
compito di combinarsi con la ganga (cioè le
sostanze di scarto del minerale di ferro)
portandole ad un punto di fusione più basso
(circa 1200C)ed essere espulso sotto forma di
loppa (fondenteganga).
7
PARTI FONDAMENTALI DELLALTOFORNO
CARICAMENTO
ESSICAMENTO E PRERISCALDAMENTO
Laltoforno è alto fino a 50m e rivestito
internamente da materiale refrattario. Ha un
funzionamento continuo e viene fermato soltanto
ogni due anni per sostituire il refrattario
interno. Produzione 200-400 tonnellate ogni 4-5
ore Nella sua struttura si distinguono 5 zone
dallalto verso il basso. BOCCA (FINO A
400C) TINO (400-1350C) VENTRE
(1350-1600C) SACCA(1600-1800C) CROGIUOLO
(1600C)
RIDUZIONE INDIRETTA
RIDUZIONE DIRETTA
CARBURAZIONE FUSIONE
IMMISSIONE ARIA CALDA
ELIMINAZIONE SCORIE COLATA DELLA GHISA
8
FUNZIONAMENTO ARIA CALDA IN PRESSIONE
(600-800C) VIENE IMMESSA ATTRAVERSO GLI UGELLI.
LA COMBUSTIONE DEL COKE (SACCA E CROGIOLO)
SVILUPPA CALORE PER FONDERE I MINERALI
(1800C). DALLA ZONA DI FUSIONE SALGONO GAS
CONTENENTI OSSIDO DI CARBONIO CHE ESSICANO IL
MINERALE ELIMINANDO PARTE DELLUMIDITA E
SOTTRAENDO OSSIGENO (RIDUZIONE INDIRETTA). IL
FERRO ACQUISTA UNA STRUTTURA SPUGNOSA. SCENDENDO
NELLA PARTE INFERIORE DEL VENTRE (1350C) IL
MINERALE ENTRA DIRETTAMENTE IN CONTATTO CON IL
CARBONIO SUBENDO UNA (RIDUZIONE DIRETTA). NEL
VENTRE (1500C)IL FERRO COMINCIA A FONDERE
ASSORBENDO CARBONIO (CARBURAZIONE) DANDO ORIGINE
ALLA GHISA CHE FONDENDO SI DEPOSITA NEL
CROGIUOLO. IL FONDENTE SI COMBINA CON LE
IMPURITA DANDO ORIGINE ALLA LOPPA CHE ESSENDO
PIU LEGGERA GALLEGGIA.
9
PRODOTTI DELLALTOFORNO
LOPPA DESTINATA ALLE CEMENTERIE O PER LA
PRODUZIONE DI ASFALTI
GHISA FUSA DESTINATA ALLACCIAIERIA
GHISA IN PANI PER LA FONDERIA
10
PRODUZIONE DELLACCIAIO

• LACCIAIO E OTTENUTO DALLA GHISA GREGGIA
  MEDIANTE PROCESSI DI AFFINAZIONE CON LO SCOPO DI
• RIDURRE IL TENORE DI CARBONIO (DECARBURAZIONE)
• ELIMINARE O RIDURRE LE IMPURITA
• AGGINGERE EVENTUALI ELEMENTI DI LEGA PER
  MIGLIORARE DETERMINATE CARATTERISTICHE
  DELLACCIAIO

11
FORNI E CONVERTITORI PER LACCIAIO
CONVERTITORE BESSEMER CONVERTITORE THOMAS VENGONO
CARICATI CON GHISA LIQUIDA E SI INSUFFLA ARIA
CALDA AD ALTA PRESSIONE CHE FA GORGOGLIARE IL
MATERIALE. SI PRODUCE UNA REAZIONE CHIMICA TRA IL
CARBONIO DELLA GHISA E LOSSIGENO DELLARIA. SI
FORMANO COSI DEI GAS DI OSSIDO DI CARBONIO (CO)
E ANIDRIDE CARBONICA(CO2) LA DIFFERENZA TRA I DUE
CONVERTITORI STA NEL RIVESTIMENTO INTERNO. E
ACIDO NEL BESSEMER PIU ADATTO PER AFFINARE GHISA
RICCA DI SILICIO E BASICO NEL THOMAS PIU ADATTO
PER GHISA RICCA DI FOSFORO. OGGI NON SONO PIU IN
USO
MARTIN-SIEMENS IN QUESTO FORNO VENGONO
IMMESSI ROTTAMI DI GHISA E ACCIAIO E GHISA
LIQUIDA. ARIA E GAS COMBUSTIBILE CREAVANO UNA
COMBUSTIONE AD ALTE TEMPERATURA (1800C) GRAZIE
AL RECUPERO DEL CALORE DEI FUMI ATTRAVERSO UN
COMPLESSO IMPIANTO. IN USO FINO A QUALCHE
DECENNIO FA.
12
CONVERTITORE LD VENGONO CARICATI ROTTAMI E
FONDENTI SUI QUALI VIENE RIVERSATA LA GHISA
LIQUIDA. LA PRESENZA DI FONDENTI PURIFICA LA
GHISA PRODUCENDO SCORIE . I ROTTAMI
SOSTANZIALMENTE SERVONO PER CONTENERE LA
TEMPERATURA CHE RAGGIUNGE ANCHE 2000C. DALLA
PARTE SUPERIORE VIENE INSUFFLATO OSSIGENO
PURO. E UN PROCESSO DIFFUSO PERCHE SI OTTENGONO
GRANDI QUANTITA DI ACCIAIO (300t AD INTERVALLI
DI 1 ORA)
FORNO ELETTRICO AD ARCO IL RISCALDAMENTO AVVIENE
PER MEZZO DELLARCO VOLTAICO CHE SCOCCA TRA 2 O
PIU ELETTRODI DI GRAFITE E IL BAGNO DI FUSIONE
LARCO CONSENTE DI RAGGIUNGERE TEMPERATURE FINO
A 3000C LA CARICA E COSTITUITA DA ROTTAMI DI
ACCIAIO E GHISA E FONDENTI. SI OTTENGONO ACCIAI
DI ELEVATA QUALITA E PUREZZA.
13
COLATA DELLCCIAIO