Dall’acciaio all’acciaio inox: tipologie ottenibili e differenze
L’acciaio è una lega ferrosa composta principalmente da ferro e carbonio , prodotto in acciaierie.
L’acciaio può essere riclassificato e differenziato in base a:
Percentuale di carbonio
extra dolci: carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%;
dolci: carbonio compreso tra lo 0,15% e lo 0,25%;
semiduri: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,60%;
duri: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70%;
durissimi: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80%;
extraduri: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85%.
Con percentuale di carbonio superiore al 2,00% si otterrà la ghisa
B. Tenori leganti
Acciai non legati
Acciai legati
LA PRODUZIONE DI ACCIAIO
Il processo industriale siderurgico comincia con la preparazione di tre materie prime: minerali di ferro, carbon fossile e cokeria, da cui si effettuerà la frantumazione e una successiva macinazione. Questi verranno lavati da impurità per essere poi fusi negli altiforni.
RAFFINAZIONE DELLA GHISA PER LA PRODUZIONE DI ACCIAI
Dalla fusione delle tre materie prime in questione otterremo la ghisa, che presenterà un tasso di carbonio ancora elevato, superiore normalmente al 4%.
Quest’ultima verrà quindi inviata presso apposite strutture chiamate convertitori, dove sarà sottoposta al processo di decarburazione per diminuirne il contenuto di carbonio.
Come ultimo passaggio, la ghisa verrà trasferita in un altro forno, dove verranno aggiunti differenti metalli in base alla tipologia di acciaio e lega che si vorranno ottenere (Nichel, Cromo, Manganese, Vanadio, Molibdeno, Cobalto).
L’ACCIAIO INOSSIDABILE
L’acciaio inox venne scoperto nel 1872 dagli inglesi Woods e Clark, ma la sua effettiva industrializzazione avvenne nel 1913 grazie al metallurgista Brearley, il quale stava sperimentando acciai al carbonio con l’aggiunta di varie leghe per ottenere una migliore qualità all’usura delle canne da fucili per l’esercito.
Tra i vari esperimenti fatti, egli notò che un acciaio al carbonio legato con il 13% circa di cromo non aveva dato buon esito circa la resistenza all’usura, ma allo stesso tempo non si ossidava e mostrava una buona resistenza agli acidi.
Era la nascita del primo acciaio martensitico.
Dopo pochi mesi in Germania altri metallurgisti, aggiungendo del nichel, ottennero i primi acciai inox austenitici, mentre contemporaneamente in America aumentando il contenuto di Cromo e riducendo quello di carbonio, si ottennero i primi acciai inossidabili ferritici.
PERCHE’ INOSSIDABILE ?
Vengono definiti acciai inossidabili tutti quelle tipologie di acciai inox caratterizzati da una maggior resistenza alla ossidazione e alla corrosione.
Tale capacità è dovuta prevalentemente alla presenza di cromo nella lega che, a contatto con l’ossigeno, forma uno strato molecolare di ossido di cromo (passivazione) che protegge dalla corrosione lo strato sottostante di metallo: in caso di graffi ed abrasioni la passivazione si riformerà rapidamente a contatto con l’ossigeno dell’aria.
Un acciaio rientra nella categoria degli inossidabili quando la percentuale minima di cromo è pari al 10,5%, anche se troveremo generalmente valori di cromo compresi tra 12% e il 17%: la concentrazione di cromo nella lega, oltre all’eventuale presenza di elementi leganti quali nichel, molibdeno, titanio, determineranno una minore o maggiore resistenza dell’acciaio inox.
La percentuale di carbonio invece dovrà sempre essere < 1,2%.
Si può quindi affermare che le superfici degli acciai inox rimangono tendenzialmente inalterate nel tempo, conferendo al prodotto una nobiltà che lo contraddistingue.
- serie 2XX – acciaio austenitico al cromo-nichel-manganese
- serie 3XX – acciaio austenitico al cromo-nichel e cromo-nichel-molibdeno
- serie 4XX – acciai ferritici o martensitici al cromo
- serie 5XX – acciaio martensitico al cromo medio
- serie 6XX – acciaio indurente per precipitazione al crom
- 304 – Cr (18%) Ni (10%) C (0,05%);
- 304 L – (Low Carbon): Cr (18%) Ni (10%) C (< 0.03%);
- 316 – Cr (16%) Ni (11.3/13 %) Mo (2/3 %)
- 316 L – (Low Carbon): Cr (16,5/18,5%) Ni (10,5/13,5%) Mo (2/2,25%) C (< 0.02%);
- 316 LN – (Low Carbon Nitrogen) (presenza di azoto);
- 316 LN ESR (electro-slag remelting);
- 430: Cr (16/18 %) C (0,08%).
- 904 L – (Low Carbon): Cr (19/23%) Ni (23/28%) Mo (2/2,25%) C (< 0.03%) Cu (1-2%);
COME SI PRODUCE L’ACCIAIO INOSSIDABILE ?
Si parte generalmente da rottame inox selezionato e ferro leghe che vengono fusi in un forno elettrico ad una temperatura di circa 1600 gradi.
L’acciaio fuso viene trasferito ad un altro contenitore per l’affinazione che si effettuerà a 1680/1700 gradi: durante questa operazione si aggiungeranno come già noto gli elementi necessari per ottenere la composizione chimica desiderata.
Mediante l’immissione a pressione dal fondo del contenitore di ossigeno, argon e azoto opportunamente miscelati, si provvederà ad eliminare il carbonio tramite il processo di decarburazione e ad affinare il bagno di acciaio fuso eliminandone impurità e scorie.
L’acciaio liquido ad una temperatura di circa 1500/1550 gradi viene immesso nella colata continua che durante il rovesciamento raffredderà l’acciaio fuso con getti d’acqua e altre sostanze per solidificarlo.
Da questo processo otterremo un blocco d’acciaio a forma di parallelepipedo chiamato BRAMMA
COME SI LAMINA ?
Partendo dalla bramma, portata all’adatta temperatura tramite un forno apposito, si otterranno:
Lamiere da bramma laminate a caldo
Sono ottenute mediante laminazione a caldo su un laminatoio reversibile e con questo metodo otterremo lamiere fino a mm 3000 di larghezza, mm 10.000/12.000 di lunghezza e spessori fino ad oltre mm 100.
Dopo la laminazione le lamiere verranno sabbiate ricotte e decapate, oltre al controllo agli ultrasuoni se richiesto.
- Coils laminati a caldo
Sempre partendo dalle bramme, dopo il passaggio allo sbozzatore, la banda a caldo verrà laminata da un treno a più gabbie, al fine di ottenere le dimensioni finali richieste.
Successivamente i nastri a caldo subiranno un trattamento termico per ottenere una migliore struttura , rilascio delle tensioni e caratteristiche meccaniche ottimali.
I coils a caldo verranno alla fine decapati per poi passare all’utilizzo finale come:
– materia prima per laminazione a freddo
– materiali d’impiego per utilizzatori finali sia in coils che in lamiere
- Coils laminati a freddo
I coils a caldo vengono laminati su laminatoi a freddo denominati SENDZIMIR, che all’elevata produttività aggiungono accurato controllo su spessori del prodotto.
Dopo la laminazione si procede al trattamento termico ed al decapaggio onde ottenere la finitura 2D, mentre per avere la finitura 2B si aggiungerà l’operazione meccanica SKIN PASS.
Per ottenere la finitura BA o ricottura brillante, i coils subito dopo la laminazione a freddo vengono convogliati all’interno di un forno a torre condizionato con atmosfera inerte, costituita da azoto con una piccola percentuale di idrogeno, a cui seguirà la procedura skin pass.
