Concetti Chiave
- Il settore siderurgico si concentra sulla lavorazione del ferro e delle sue leghe, principalmente ghise e acciai, ottenuti dai minerali e dalla rifusione di rottami.
- La ghisa, con un alto contenuto di carbonio, è utilizzata solo per fusione, mentre l'acciaio, ottenuto tramite processi di raffinazione e decarburazione, è più versatile e fondamentale nella metallurgia moderna.
- Il ferro dolce contiene meno carbonio dello 0,30%, è facilmente saldabile e lavorabile per fucinatura, ma non per fusione.
- L'industria siderurgica globale è dominata da paesi come Stati Uniti, Gran Bretagna, Unione Sovietica, Germania e Svezia, mentre l'Italia produce e importa grandi quantità di minerali di ferro e rottami.
- Il rame è essenziale per le sue applicazioni tecniche, ma deve essere purificato per l'uso; le sue leghe principali includono bronzo, ottone e alpacca, ognuna con specifiche applicazioni industriali e artistiche.
Ferro ed industria siderurgica
Un ramo particolare e fondamentale della metallurgia è quello siderurgico, che si occupa della lavorazione del ferro e delle sue leghe. Infatti il ferro non viene mai usato allo stato puro, ma in lega con il carbonio, per formare le ghise e gli acciai.
Il ferro (Fe) (*) viene ricavato dai suoi minerali, nei quali è combinato col solo ossigeno (magnetite ed ematite), con ossigeno e idrogeno (limonite) o con zolfo {pirite).
È anche largamente ottenuto dalla rifusione di rottami, derivati da avanzi di lavorazione e da ferraglie di demolizione di navi, materiale ferroviario, aereo, automobilistico.
— I minerali ferrosi vengono scelti, frantumati e macinati; poi addizionati con un adatto fondente ed introdotti negli altiforni, a strati alterni con carbone coke o di legna.
— Il prodotto ottenuto è detto ghisa ; contiene dal 2 al 6% di carbonio; ha struttura granulosa; non è saldabile, né duttile, né malleabile; si lavora soltanto per fusione.
— Con successive operazioni di raffinazione (cioè eliminazione degli elementi chimici estranei: zolfo, fosforo, azoto) e di decarburazione (eliminazione di gran parte del carbonio mediante passaggio di ossigeno nella ghisa fusa, contenuta in grandi recipienti detti convertitori) si ottiene invece l’acciaio, che è una lega dì ferro e carbonio nella percentuale dallo 0,30 al 2% circa.
L’acciaio è temperabìle (cioè riscaldato e poi sottoposto ad un brusco raffreddamento acquista maggiore durezza e resistenza alla trazione ed anche maggiore fragilità); saldabile; lavorabile per fucinatura o per fusione. E tenace, duttile, malleabile; di struttura più fine della ghisa ed in grado di magnetizzarsi in modo permanente. Queste caratteristiche ne fanno la lega in assoluto più importante della moderna metallurgia. L’acciaio, a sua volta, può essere comune o speciale, cioè addizionato con altri elementi che gli conferiscono particolari requisiti (es. : acciaio inossidabile, largamente usato per posateria e pentolame, in quanto inattaccabile dalla ruggine e dagli acidi).
— Se il materiale ferroso, an-cora depurato, contiene carbonio in misura inferiore allo 0,30 % viene detto ferro dolce. E molto facilmente saldabile, tenacissimo; lavorabile per fucinatura (ferro battuto), ma non per fusione.
— La lavorazione dei rottami di ferro è naturalmente meno complessa di quella dei minerali: dopo essere stati selezionati essi vengono fusi in forni elettrici e il materiale ottenuto è sottoposto a raffi- nazione, se occorre. Quindi viene colato in forme, dove solidifica e assume l’aspetto di pani o lingotti. Da questi ultimi si otterranno poi i la-minati, le barre, i profilati e gli altri prodotti finiti.
— La grande industria siderurgica, chiave dell’econonomia mondiale, è ripartita tra Stati Uniti, Gran Bretagna, Unione Sovietica, Germania e Svezia. L’Italia produce circa 1 milione di tonnellate all’anno di minerali di ferro, estratti dalle miniere dell’isola d’Elba, della Sardegna, del Bresciano, del Grossetano e di Cogne. Ne importa altri 11 milioni di tonnellate all’anno, oltre ad ingenti quantità di rottami.
La lavorazione dei minerali e dei rottami, base dell’industria metalmeccanica, è distribuita in Italia secondo la cartina riportata, in cui la grandezza dei simboli è relativa all’importanza dei diversi centri siderurgici.
È interessante ricordare che, per facilitare gli scambi in questo vitale settore economico, è stata costituita nel 1951 la Comunità Europea del Carbone e dell'Acciaio (C.E.C.A.), cui partecipano insieme all’Italia, la Francia, il Belgio, l’Olanda, il Lussemburgo e la Germania Occidentale.
Il rame (Cu) è un metallo di estrema importanza per le sue applicazioni tecniche.
Caratteristico per il bel colore rosso; pesante; molto duttile; facile a lavorarsi anche a freddo, il rame viene ricavato grezzo trattando in appositi forni i suoi minerali, fra cui i più noti sono la calcopirite, la azzurrite, la malachite.
Per l’impiego il rame deve essere sempre depurato o con mezzi chimici o con l’elettrolisi, che dà il rame elettrolitico, destinato ad usi elettrici per le sue ottime qualità di conduttore.
Il rame, un tempo molto impiegato negli usi domestici, è oggi escluso da essi perché si ossida facilmente e forma, con gli acidi, dei sali molto velenosi (il cosiddetto verderame).
Importantissime sono le sue leghe:
— bronzo (lega di rame e stagno, usata nella fabbricazione di oggetti artistici, monete, medaglie, campane ed anche ingranaggi, valvole, bossoli);
—- ottone (lega di rame e zinco, impiegata nella fabbricazione di particolari accessori per la casa, quali maniglie e rubinetterie; di strumenti musicali; di ornamenti, ed anche di viterie, tubi, molle, ecc.);
— alpacca (lega di rame, zinco e nichelio, usata in passato soprattutto per posaterie).
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo fondamentale dell'industria siderurgica nella metallurgia?
- Come viene ottenuto il ferro dai suoi minerali?
- Quali sono le differenze principali tra ghisa e acciaio?
- Qual è l'importanza della Comunità Europea del Carbone e dell'Acciaio (C.E.C.A.)?
- Quali sono le applicazioni principali del rame e delle sue leghe?
L'industria siderurgica è fondamentale nella metallurgia poiché si occupa della lavorazione del ferro e delle sue leghe, come ghise e acciai, che sono essenziali per molte applicazioni industriali.
Il ferro viene estratto dai minerali come magnetite ed ematite attraverso processi che includono frantumazione, macinazione e fusione in altiforni, dove subisce trasformazioni fisiche e chimiche.
La ghisa contiene dal 2 al 6% di carbonio, è granulosa e non è saldabile, mentre l'acciaio ha una percentuale di carbonio dallo 0,30 al 2%, è temperabile, saldabile, duttile e malleabile, rendendolo più versatile.
La C.E.C.A., costituita nel 1951, facilita gli scambi nel settore siderurgico tra paesi europei come Italia, Francia, Belgio, Olanda, Lussemburgo e Germania Occidentale, promuovendo la cooperazione economica.
Il rame è usato per le sue qualità di conduttore elettrico, mentre le sue leghe, come bronzo e ottone, sono impiegate in oggetti artistici, accessori per la casa, strumenti musicali e componenti meccanici.
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