Siderurgia

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Introduzione

Siderurgia Settore della metallurgia che riguarda i processi di produzione del ferro, delle leghe ferro-carbonio (acciaio e ghisa) e delle ferroleghe.

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Definizioni

Le denominazioni correnti o commerciali dei materiali siderurgici sono spesso imprecise e possono generare confusione. A stretto rigore, il termine 'ferro' indica il metallo puro, cioè l'elemento chimico contrassegnato dal simbolo Fe, ma viene usato anche per indicare il metallo quasi puro, ossia contenente percentuali bassissime (non più dello 0,05%) di carbonio, che non ne alterano sensibilmente le caratteristiche. Spesso tuttavia il termine si riferisce genericamente a un acciaio extradolce (con tenore di carbonio inferiore allo 0,15%) o dolce (contenente dallo 0,15% allo 0,25% di carbonio), in espressioni come ferro battuto, ferro fucinato, ferro zincato, filo di ferro, tondino di ferro ecc. Propriamente, sono 'leghe ferro-carbonio' gli acciai (con tenore di carbonio fino all'1,9%) e le ghise (con tenore di carbonio superiore all'1,9%). Le 'ferroleghe' invece sono leghe di ferro particolari, che non hanno impiego autonomo ma vengono preparate per essere usate nella produzione di acciai e ghise speciali; contengono una percentuale di carbonio generalmente molto bassa (dallo 0,1% all'1%), con massiccia presenza (che può superare l'80%) di altri elementi: leghe di ferro-manganese, ferro-silicio, ferro-cromo, silico-cromo, silico-mangano-alluminio ecc.

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Cenni storici

Non si sa quando l'uomo scoprì il modo di estrarre metallo dai minerali di ferro, ma certamente si può risalire alla prima metà del III millennio a.C. Già nel 1000 a.C. i greci utilizzavano trattamenti termici relativamente avanzati per rendere più resistenti le loro armi di ferro.

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Ferro fucinato

In realtà, fino al XIV secolo il materiale che si otteneva riscaldando ad alta temperatura una massa di minerale di ferro mescolato con carbone di legna in un forno rudimentale era quasi sempre quello che oggi si chiamerebbe ferro fucinato, cioè un acciaio a basso tenore di carbonio.

Il tipo più primitivo di forno siderurgico era una semplice buca scavata a ridosso di una parete rocciosa, in cui la combustione del carbone era alimentata da aria insufflata mediante mantici azionati manualmente dietro il riparo di una lastra di pietra. Da questo tipo di forno derivò il 'bassofuoco' a tiraggio forzato, nel quale si potevano raggiungere temperature più elevate, che consentivano di trattare maggiori quantità di minerale e di ottenere un metallo di miglior qualità.

Il classico bassofuoco catalano era costituito da una sacca svasata aperta in alto, scavata nella roccia, nel cui fondo era praticato un foro per il passaggio dell'aria di alimentazione insufflata mediante un grosso mantice. Con questo trattamento il minerale veniva ridotto a una massa spugnosa di ferro, contenente scorie di impurità metalliche e cenere di carbone, che veniva estratta ancora incandescente dal forno, quindi martellata con pesanti mazze per omogeneizzare e rassodare il metallo e farne uscire le scorie. Ogni tanto, per caso, il ferro risultava combinato con una quantità di carbonio sufficiente a farlo diventare vero acciaio (acciaio semiduro o duro), facilmente temprabile. Col tempo gli operai metallurgici impararono a produrre questo tipo di acciaio scaldando per giorni ferro fucinato e carbone di legna in contenitori d'argilla.