Linee di Zincatura

L’Arcelor Mittal Piombino è una azienda che produce laminati zincati o verniciati. Per produrre questo

prodotto e metterlo sul mercato lo stabilimento sottopone il materiale, cioè l’acciaio, a tre lavorazioni o fasi

che sono:

 Decapaggio;

 Laminazione;

 Zincatura;

 Verniciatura (se il cliente richiede un prodotto verniciato)

Il processo di lavorazione inizia dal decapaggio dove i Coils (termine usato per i “rotoli” di lamiera grezza)

vengono decapati, cioè si effettua un lavaggio in acido cloridrico per togliere dal materiale l’ossido

superficiale che si è formato durante la fase di raffreddamento, dopo la fuoriuscita dal laminatoio a caldo(

non presente all’interno dello stabilimento). Questo ossido è la calamina che risulta incompatibile con la

laminazione a freddo, infatti essa si comporta sul laminatoio come un corpo estraneo aumentando il

coefficiente d’attrito e rendendolo eterogeneo sulla lunghezza del nastro; ecco la necessità di una linea di

decapaggio a monte della linea di Laminazione. Dopo il decapaggio l’acciaio passa al laminatoio a freddo. La

laminazione a freddo ha lo scopo di portare i nastri a spessori non ottenibili con la laminazione a caldo, con

uniformità di spessore e controllo di planarità. Durante la laminazione a freddo i grani dell’acciaio si

frantumano e si allungano nel senso di laminazione provocando una variazione delle caratteristiche

meccaniche del materiale detta “incrudimento”, effetto attenuato successivamente in zincatura. Dopo la

laminazione i rotoli passano alla zincatura. Nello stabilimento sono presenti 4 linee. Il processo di zincatura

sarà affrontato in seguito più accuratamente. Dopo essere stato zincato il materiale passa alle linee di

verniciatura se il cliente richiede materiale verniciato. Le linee di verniciatura sono impianti continui tramite

i quali viene applicato sui nastri di acciaio un rivestimento organico con la tecnologia “a rulli”. Tali impianti

nascono dalla necessità di decorare le lamiere e di aumentare la resistenza alla corrosione. L’acciaio

preverniciato (zincato oppure no) ha la caratteristica di essere successivamente lavorabile senza

pregiudicare le caratteristiche del rivestimento.

Mappa Stabilimento

Linee di zincatura

Generalità

Le linee di zincatura 1-2-3-4 sono linee continue che riescono cioè a garantire una velocità di processo

costante e senza arresti grazie ad accumulatori posti nelle sezioni di entrata e di uscita di ogni linea.

Gli impianti di zincatura nascono dalla necessità di:

 Pulire la superficie della lamiera e modificare le caratteristiche meccaniche

 Rivestire la lamiera tramite bagno di zinco fuso

 Migliorare l’aspetto superficiale e prepararlo a successive lavorazioni (Skin Pass)

 Dare una protezione superficiale contro effetti di ossidazione del rivestimento.

Le zincature producono lamiera zincata partendo da laminati piani con spessori variabili da 0.25 a 3.00 mm

e larghezze da 500 a 1530 mm.

In ingresso possono essere usati laminati a caldo o a freddo. I prodotti escono dalle linee ricotti, oliati e

passivati.

Gli equipaggiamenti della linea possono essere raggruppati seguendo la direzione di lavorazione, nelle

seguenti funzioni:

1. Sezione entrata

2. Accumulatore entrata

3. Processo termico e vasca zinco

4. Sezione skin pass e spianatura

5. Impianto di passivazione

6. Impianto applicazione filmogeno (Galvamag)

7. Accumulatore in uscita

8. Oleatura

9. Sezione uscita

Fanno parte delle zincature anche i seguenti impianti ausiliari:

 Ausiliari per movimentazione rotoli

 Impianto elettrico e di automazione

 Controllo processo

 Impianto distribuzione fluidi Nastro Zincato, torre zincatura 4

1. Sezione entrata

La sezione di entrata è fornita di due stazioni di svolgimento rotoli e due convogliatori per l’alimentazione. I

rotoli vengono caricati su convogliatori tramite gru. L’introduzione del nastro in linea viene effettuata

manualmente o semiautomaticamente e l’inserimento della testa è facilitato da raddrizzatrici. Il controllo

dello spessore del nastro viene effettuato da micrometri di precisione e l’eventuale fuori spessore viene

eliminato da cesoia. Appositi sistemi di centraggio posti a monte e a valle della saldatrice garantiscono una

saldatura perfettamente ortogonale. Entrata zincature 1-2

Entrata zincatura 4

2. Accumulatore di entrata

Ha la funzione di assicurare l’alimentazione alla sezione di processo. Svolge questa funzione accumulando

materiale (nastro) durante la marcia normale della linea e rimettendo in ciclo il nastro durante gli arresti

della sezione in entrata necessari per effettuare una nuova saldatura. Tali accumulatori possono essere

sviluppati orizzontalmente (zincature 1-2-4) o a sviluppo verticale (zincatura 3). La loro capacità è tale da

alimentare la sezione di trattamento per tutta la durata del tempo di ciclo necessario alla sezione di entrata

per effettuare la saldatura.

zona accumulo entrata zincatura 4

3. Processo termico e vasca di zinco

In questa sezione il nastro è:

 Pulito da ossidi e residui oleosi (forno non-ox per Zn 1-2-4 e sgrassatura per Zn3)

 Sottoposto ad un ciclo di ricottura termica per diminuire la durezza dell’acciaio (forno di riduzione)

 Raffreddato fino a temperatura richiesta dal processo di rivestimento (jet-cool)

 Rivestimento per immersione in bagno di zinco

 Sottoposto a spremitura con lame ad aria per asportare lo zinco in eccesso e definire lo spessore

del rivestimento

 Raffreddato con aria e poi con acqua fino a quando raggiunge una temperatura inferiore a 40°C.

Uscita del nastro dalla vasca dello zinco

Operatore intento alla pulitura della vasca

4. Sezione Skin-Pass

Sono macchine piazzate sia nelle sezioni continue (zincatura 4) sia in quelle discontinue (zincature 1-2-3). La

funzione di uno Skin-Pass è quella di modificare le caratteristiche meccaniche dell’acciaio, di incrementare

la rugosità del rivestimento e di migliorare l’aspetto superficiale e la planarità del nastro. La modifica delle

caratteristiche meccaniche si ottiene sottoponendo l’acciaio nello Skin-Pass ad una leggera laminazione a

freddo. Con questo trattamento si modifica la curva elastica del materiale. La rugosità è ottenuta

utilizzando cilindri con cavità variabile in base alla rugosità richiesta. Il parallelismo tra le due facce del

nastro lo si ottiene esercitando una pressione corretta sui cilindri che dovranno avere una idonea

bombatura per compensare la pressione che viene scaricata sui bordi del nastro.

5. Impianto di passivazione

Ha la funzione di ricoprire il nastro con uno strato protettivo che impedisce il contatto del rivestimento con

l’aria o con altri elementi che lo potrebbero deteriorare. La passivazione può avvenire per immersione e

successiva spremitura, o tramite adduzione diretta di passivante sul nastro. Esiste inoltra sulle linee 1-3-4

un sistema di passivazione rinforzata che consente anche la verniciatura del materiale; tale tipo di

passivazione è denominata Galvamag.

6. Accumulatore in uscita

Ha le solite caratteristiche di quello in entrata e assiste la sezione in uscita.

7. Sezione uscita

Le sezioni di uscita sono dotate di macchine oleatrici di tipo meccanico o elettrostatico. Ci sono inoltre piani

di passata per ispezioni del nastro, cesoie tradizionali o “volanti”. Quest’ultima è in esercizio sulla linea 3 e

consente di effettuare il taglio del nastro a sezione in marcia a velocità ridotta. Il riavvolgimento del nastro

viene effettuato tramite aspi avvolgitori e l’evacuazione del rotolo si effettua tramite carrelli motorizzati o

comandati oleodinamicamente. In una delle stazioni di ogni convogliatore si effettua la pesatura dei rotoli

prodotti tramite celle di carico poste sotto i convogliatori stessi. Adiacenti alle stazioni di uscita sono

presenti piazze di imballo dove il rotolo viene adeguatamente imballato ed è pronto per subire la

lavorazione successiva o la spedizione.

Area uscita zincatura 4

Rotoli Imballati pronti per spedizione o lavorazione successiva

Metodo Sendzimir

Nella zincatura in discontinuo l’immersione per alcuni secondi del pezzo preformato nello zinco fuso

provoca la formazione di composti Fe-Zn sulla superficie dell’acciaio. Il rivestimento così ottenuto è però

caratterizzato da una fragilità intrinseca che lo rende soggetto alla possibile comparsa di micro fessure, che

fungono da veicolo per gli agenti corrosivi. Tale problema viene superato nella zincatura in continuo con il

metodo Sendzimir. In questo caso è possibile sottoporre la lamiera a operazioni successive, quali

profilatura, imbutitura ecc, senza intercorrere in fessurazione. Per non pregiudicare la formabilità dello

zincato Sendzimir è però necessario che durante il processo produttivo siano adeguatamente tenuti sotto

controllo alcuni parametri fondamentali, tra cui la composizione chimica del bagno di metallo fuso, la sua

temperatura, la velocità della linea, il tempo di immersione del nastro ed i fattori che determinano lo stato

superficiale dell’acciaio. L’articolazione del processo produttivo e la corretta esecuzione delle varie

operazioni che lo compongono hanno quindi un impatto diretto e consistente sulla qualità finale del

prodotto. Questa consapevolezza ha spinto l’Arcelor a dotare le sue 4 zincature di sistemi elettronici di

monitoraggio del processo, che consentono di assicurare le necessarie caratteristiche qualitative del

prodotto e la loro continuità nel tempo.

Vasca zinco e bagno zincato

Composizione del bagno:

 Zinco (Zn): è la base del rivestimento;

 Alluminio (Al): inibisce la formazione di fasi Fe-Zn che altrimenti crescerebbero con una velocità di

circa 1 µm/sec;

 Ferro (Fe): Dissoluzione del nastro nel bagno.

Influenza dell’Alluminio:

 Senza Al: formazione di fasi Fe-Zn (fragili). Caso della zincatura in discontinuo;

 Con Al: precipitazione di Fe Al all’interfaccia supporto/zinco. Questo inibisce la formazione di fasi

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Fe-Zn

 Miglior controllo spessore del rivestimento

 Buona formabilità del rivestimento

Influenza del ferro

 il bagno di zinco è sempre saturo in Fe per effetto della dissoluzione del nastro che vi scorre

continuo;

 Se % Al è sufficientemente elevata la soprassaturazione del Fe si traduce nella formazione di

cristalli si Fe Al che essendo meno densi dello Zn vengono in superficie (dross superficiale)

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Spianatrici e Skin-Pass

Le spianatrici e i cosiddetti Skin-Pass sono macchine particolarmente importanti nella fabbricazione

dell’acciaio. Nelle linee 1-2-3 dell’azienda è adottato il principio di funzionamento detto “ad allungamento

imposto” cioè entrambi i sistemi accoppiati insieme, mentre nell’ultima linea costruita (zincatura 4) le due

macchine sono separate da una briglia apposita che consente quindi una gamma di regolazioni molto più

vasta.

Principio di funzionamento e scopi

Entrambe le macchine assolvono compiti simili cioè miglioramento sia delle caratteristiche meccaniche, sia

delle caratteristiche estetiche. Il compito di una spianatrice, come dice il nome, è quello di fornire la giusta

planarità al nastro. Questo si ottiene effettuando una snervatura del materiale tramite il passaggio tra due

serie di rulli di piccolo diametro (5-6 cm) “tirando” opportunamente il materiale. Questo determina un

riallineamento dei grani cristallini ed un loro allungamento. A livello di caratteristiche meccaniche, questa

lavorazione induce nel materiale un abbassamento del valore del limite elastico, lasciando invariato il carico

di rottura e l’allungamento %. Effetti simili vengono determinati anche dallo Skin-Pass ma con una

differenza fondamentale: questa operazione è una vera e propria laminazione superficiale il cui scopo è

quello di conferire un aspetto superficiale migliorato e ove necessario la giusta rugosità richiesta.

Nozioni teoriche sulla zincatura.

I metalli adottati nel rivestimento delle leghe ferrose allo scopo di preservarle dalla corrosione sono molti: