Moderni processi di produzione dell’acciaio

Con l’inizio della produzione industriale alla fine del XIX secolo, i metodi di produzione dell’acciaio si sono evoluti in modo significativo, tuttavia i metodi moderni si basano sul processo Bessemer.

Secondo la World Steel Association, nel 2011 la produzione di acciaio grezzo ha raggiunto un nuovo record di 1.527 miliardi di tonnellate. Di questi, circa due terzi sono stati prodotti utilizzando il processo BOS (produzione di acciaio ad ossigeno di base) e un terzo utilizzando il processo EAF (forno ad arco elettrico).

PRODUZIONE DELL’ACCIAIO – LA PROCEDURA EAF

A differenza di altri processi, quello che utilizza il forno elettrico ad arco genera alte temperature con l’ausilio della corrente elettrica. Il primo di questi forni è stato progettato da Paul Heroult. Questa è una tecnologia che utilizza il 100% di rottami di acciaio.

Il forno è diviso in tre sezioni: l’involucro, il focolare e il tetto. Il processo inizia con il sollevamento del tetto e degli elettrodi. Quindi il caricamento di rottami di acciaio, agenti riducenti ed elementi di lega, quindi l’inserimento degli elettrodi e il posizionamento del tetto.

Con l’aiuto di questi tre elettrodi di grafite viene creata una temperatura di circa 3500 gradi Celsius e avviene il processo di fusione. Una volta fuso l’intero lotto, viene prelevato un campione e analizzato per determinare la quantità di ossigeno. Questa verrà iniettata durante la raffinazione. Affinamento in cui la composizione chimica viene adattata alle esigenze del prodotto. Il forno elettrico ad arco ha una capacità di 300 tonnellate e il processo di produzione dura circa 40-60 minuti.

Questa procedura ha il vantaggio che il processo può essere interrotto e avviato senza grandi costi associati. Un altro vantaggio è che può utilizzare solo materiali riciclati. Per questi motivi, il processo EAF è cresciuto costantemente negli ultimi 50 anni ed è ora utilizzato in circa il 33% della produzione globale di acciaio.

METODI DI PRODUZIONE DELL’ACCIAIO – BOF

Lo sviluppo di un metodo per separare l’ossigeno dall’azoto su scala industriale nel 1960 ha consentito importanti progressi nello sviluppo del forno a base di ossigeno. La maggior parte della produzione su larga scala viene effettuata mediante il processo di fusione dell’ossigeno. Il ferro fuso insieme agli scarti riciclati viene versato in un grande convertitore, rivestito di mattoni resistenti al calore. Successivamente viene inserito un tubo raffreddato ad acqua, finché la sua punta non raggiunge il metallo fuso. Attraverso questo tubo viene soffiato ossigeno puro. Che reagisce con il carbonio presente nel ferro, producendo calore sufficiente a mantenere le scorie fuse.

Per mantenere una temperatura di 1600 gradi Celsius, viene aggiunta gradualmente la calce viva. Anche altri materiali di flusso secondo necessità. Quando l’ossigeno inizia a fuoriuscire, vengono rilasciati monossido di carbonio e altri gas, che formano anch’essi rifiuti. Per un convertitore da 400 tonnellate è necessario un tempo di soffiaggio di 20-30 minuti. I gas liberati vengono aspirati da alcuni ventilatori, e al termine del processo i residui vengono rimossi. L’acciaio risultante viene colato in stampi per la produzione di getti oppure viene colato in lingotti che vengono laminati. Questo sembra essere il metodo più vantaggioso, oltre ad essere veloce, il consumo di carburante è molto basso.

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