In Italia la produzione di acciaio mediante il processo a ossigeno (LD) è iniziatarelativamente tardi (1964), ma ha rapidamente raggiunto una posizione preminenteanche nel nostro paese arrivando a costituire circa un terzo del totale nazionale.La produzione nazionale di acciaio LD ha infatti avuto uno sviluppo eccezionale,come documentano le cifre seguenti:

anno tonnellatepercentuale sulla produzione

nazionale di acciaio

1964 230 000 2%

1965 2 789 000 22%

1966 3 711 000 27%

1967 4 272 000 27%

1968 4 869 000 29%

Le acciaierie a sistema LD attualmente in funzione in Italia sono quelle Italsiderdi Bagnoli (Napoli) e di Taranto, entrate in funzione rispettivamente nell'agosto enel novembre 1964. L'acciaieria di Bagnoli è dotata di tre convertitori LD da 150tonnellate e nel 1968 ha prodotto 2 182 000 tonnellate di acciaio. L'acciaieria diTaranto è equipaggiata con due convertitori LD da 300 tonnellate e ha prodotto,sempre nel 1968, 2 687 000 tonnellate di acciaio.Anche in Italia il processo a ossigeno assumerà importanza sempre maggiore. Iprogetti attualmente in corso prevedono la costruzione di un'acciaieria con dueconvertitori LD da 40 tonnellate presso la Cogne di Aosta e la trasformazionedell'acciaieria tipo Martin-Siemens dell'Italsider di Piombino in acciaieria a si-stema LD.

70

L'ossigeno nella produzionedell'acciaio

Il soffiaggio di ossigeno puro in un miscuglio di ghisa fusa e rottami diferro accelera l'affinazione dell'acciaio. Un processo di questo tipo stasostituendosi al processo Martin-Siemens nell'industria siderurgica.

1- A a produzione dell'acciaio, una del-le più vecchie attività dell'uomo, ha subito importanti migliora-menti da quando Sir Henry Bessemerinaugurò la sua moderna tecnologia piúdi un secolo fa; ma è certo che nessunodi questi miglioramenti ha portato nel-l'industria dell'acciaio una rivoluzioneuguale a quella già in atto in tutto ilmondo. Questa nuova tecnologia richie-de l'uso dell'ossigeno allo stato gassosoper potere trasformare la ghisa in ac-ciaio. Il soffiaggio dell'ossigeno accelerail processo per la preparazione dell'ac-ciaio, ne riduce i costi e ne migliora la

di Joseph K. Stone

qualità. Un nuovo processo basato sul-l'uso dell'ossigeno, introdotto su largascala negli ultimi 17 anni, sta sosti-tuendosi al vecchio procedimento Mar-tin-Siemens con un ritmo cosi rapidoche in pochi anni esso diventerà il si-stema principale di produzione dell'ac-ciaio negli Stati Uniti. Questo nuovometodo ha completamente rivoluzionatol'industria siderurgica.

Un primo risultato connesso a questonuovo processo è stato l'enorme aumen-to della produzione dell'ossigeno. Nel1950 l'ossigeno industriale consumatodall'industria siderurgica americana è

stato di circa mezzo miliardo di metricubi; nel 1967 è stato di 5,3 miliardi esi prevede che raggiungerà gli 8 miliardinel 1972. L'uso dell'ossigeno nella pro-duzione dell'acciaio ha creato una do-manda di ossigeno dell'ordine di tonnel-late, mentre prima era dell'ordine deichilogrammi. Fino alla metà degli annicinquanta l'ossigeno era venduto negliStati Uniti principalmente in bombolestandard di acciaio contenenti ciascuna6 metri cubi di gas. Oggi l'ossigeno siproduce presso gli stessi stabilimenti si-derurgici e viene conservato e usato atonnellate (una tonnellata = 676 metricubi circa).

La produzione su grande scala haportato naturalmente a una riduzionedei costi. Mentre prima il prezzo del-l'ossigeno venduto in bombole venivaa costare da 150 a 200 dollari la ton-nel lata, oggi, prodotto in grande quan-tità in grandi impianti, costa meno di10 dollari la tonnellata. Il costo moltoridotto dell'ossigeno ha fatto si che essovenga ora richiesto dall'industria side-rurgica per altri promettenti usi, spe-cialmente per la fusione del minerale diferro negli altiforni. Tali nuovi usi pos-sono senz'altro allargare enormementeil mercato dell'ossigeno.

La conversione della ghisa in acciaioconsiste in pratica nella riduzione, amezzo della combustione, del carbonio,e nella eliminazione di altre impurità

Nella pagina a fronte è mostrato un con-vertitore a ossigeno durante la carica dighisa fusa. Prima di ricevere la carica dighisa questo convertitore, che si trova inuno stabilimento della Weirton Steel Di-vision della National Steel Corporation,aveva già ricevuto una carica di rottami diferro. Dopo aver ricevuto le due carichedi ghisa e rottami il convertitore vien ri-messo in posizione verticale e l'ossigenoviene soffiato nella massa fusa per facilita-re il processo di combustione col quale lamassa di ghisa viene convertita in acciaio.

1957 1958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972

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Produzione dell'acciaio negli Stati Uniti con i diversi processi; le linee tratteggiateindicano le previsioni di produzione nei prossimi anni. Il processo a ossigeno è noto piùcomunemente col nome di processo LD, dalle iniziali delle due cittadine austriache— Linz e Donawitz — in cui sono ubicati gli stabilimenti che per primi, diciassetteanni fa, costruirono e impiegarono su scala industriale questi convertitori a ossigeno.

L'uso dell'ossigeno nell'industria siderurgica americana è aumentato molto rapidamente,soprattutto da quando questo gas viene impiegato nel processo LD. L'ossigeno vieneanche impiegato negli altiforni che servono per trasformare il minerale di ferro in ghisa.

contenute nella ghisa e soprattutto nelrottame. Quando Bessemer inventò ilsuo convertitore — che allora fece epo-ca — consistente in un forno in cui veni-va soffiata aria nella massa di ghisa fu-sa, riconobbe che il suo processo pote-va essere migliorato usando ossigeno alposto dell'aria, ed egli stesso propose diseguire questo suo consiglio. A queitempi, però, non si conosceva alcun me-todo per la produzione dell'ossigeno ingrande quantità. L'ossigeno puro si pro-duceva nei laboratori chimici e rappre-sentava quasi una curiosità. Non fupossibile produrre l'ossigeno in grandequantità fino a quando il tedesco CarlLinde non dimostrò, nei primi anni diquesto secolo, che l'ossigeno si potevaprodurre a prezzi relativamente modicia mezzo della liquefazione e distillazio-ne dell'aria. Alla fine degli anni ventisi costruí per la prima volta un efficien-te scambiatore di calore che permise laproduzione di ossigeno in grandi quan-tità, in maniera pratica e a un costo ac-cessibile per l'industria siderurgica.

Alcuni ingegneri, fra questi FrankW. Davis della U.S. Bureau of Minese il tedesco Robert Durrer, comincia-rono allora a invitare gli industriali si-derurgici a studiare la possibilità del-l'uso dell'ossigeno nella produzione del-l'acciaio. Furono fatti molti tentativiper escogitare nuovi processi, ma si do-vette arrivare fino al 1952 prima chefosse messo a punto un nuovo processoche richiede l'uso di ossigeno puro perla produzione dell'acciaio. Negli StatiUniti, dove l'industria siderurgica avevainvestito enormi capitali negli altifornitradizionali e considerava il costo del-l'ossigeno troppo alto per il suo uso sularga scala, non si diede molto peso aqueste prime proposte. In Germania ein altri paesi europei tuttavia alcune in-dustrie cominciarono a fare qualche e-sperimento.

La maggior parte dell'acciaio prodot-to in Europa era prodotto allora a mez-zo di convertitori Bessemer del tipo« basico » (cioè con rivestimento basi-co, o alcalino, e, nel focolaio, una lop-pa composta in predominanza di calce)che erano stati inventati dagli inglesiSidney G. Thomas e Percy C. Gilchrist.Gli sperimentatori cercarono di soffiarenella massa di ghisa fusa un miscugliodi aria e ossigeno al posto di sola ariacome avveniva allora. Ma questi espe-rimenti causarono molti guai seri. L'os-sigeno, producendo temperature assaialte, accelerava la distruzione della suo-la del forno e degli ugelli attraverso iquali passava il miscuglio aria-ossige-no, distruzione che si verifica in taliforni anche quando viene soffiata sol-tanto aria.

Tuttavia gli industriali siderurgicieuropei continuarono i loro esperimen-ti con l'ossigeno puro sia prima sia do-po la seconda guerra mondiale. Par-ticolarmente attivi e persistenti furonogli sforzi fatti in questo campo in uncentro siderurgico di Linz, in Austria.Durante la guerra i tedeschi avevanocostruito un grande complesso a Linz,consistente in un gruppo di moderni al-tiforni, forni Martin-Siemens e fornielettrici, per la produzione dell'acciaio,e un impianto per la produzione dell'a-zoto il quale genera ossigeno come pro-dotto secondario. Quando, finita laguerra, il governo austriaco nazionaliz-zò lo stabilimento, i tecnici decisero diapprofittare dell'ossigeno che si produ-ceva nello stabilimento stesso per por-tare a termine un programma sistema-tico di studi. I forni dello stabilimentoerano del tipo Martin-Siemens inveceche del tipo Bessemer basico, e questofatto ebbe un'importanza cruciale nel-lo svolgimento degli studi. La differen-za essenziale fra il forno Martin-Sie-mens e il convertitore Bessemer consistenel fatto che nel primo il combustibilee l'aria bruciano sulla superficie del fer-ro fuso, invece di essere soffiati attra-verso il fondo del forno.

Gli sperimentatori austriaci dapprimasoffiarono semplicemente ossigeno nel-lo spazio al di sopra della ghisa fusa nelforno Martin-Siemens. Riuscirono cosiad accelerare la conversione della ghisain acciaio, ma l'aumentata temperatu-ra delle fiamme distrusse la cupola delforno e i rigeneratori (per il preriscal-damento dell'aria) si intasarono di pol-vere. Provarono in seguito a soffiare os-sigeno in un forno elettrico. Anche inquesto caso il calore sviluppato distrus-se tutto e rovinò i portaelettrodi. Gli in-gegneri di Linz si consultarono alloracon Durrer, il quale, assieme a un col-lega, Heinrich Hellbruegge, stava fa-cendo degli esperimenti in Svizzera u-sando ossigeno in un convertitore dadue tonnellate e in un forno elettrico.Durrer e Hellbruegge soffiavano un get-to di ossigeno nella ghisa fusa attraver-so una lancia raffreddata ad acqua pocosopra la superficie della ghisa.

Negli esperimenti fatti a Linz a se-guito delle istruzioni inviate da Durrer,i primi tentativi non ebbero successo.Il calore distruggeva la lancia; il flussodi ossigeno soffiato in profondità nellamassa fusa causava danni al fondo,nonché al materiale refrattario del con-vertitore, e il trattamento non riuscivaa eliminare del tutto le impurità fosfo-rose contenute nella ghisa. Gli ingegne-ri di Linz, in seguito alle informazioniraccolte dopo un incidente, abbandona-rono il punto di vista allora prevalente.Ridussero la pressione di impatto del

72

73

Il processo a ossigeno consiste di cinque fasi qui descritte sche-maticamente, cosi come verrebbero eseguite in uno stabilimentocome quello mostrato a pagina 71. Il convertitore a ossigenoviene inclinato (1) per ricevere la carica di rottami di ferro e dighisa (2). Il convertitore viene quindi riportato nella posizione

verticale (3) e la lancia viene abbassata in esso per potervisoffiare dentro l'ossigeno per 22 minuti. L'ossigeno ossida le im-purità quali il silicio, il fosforo, il manganese e lo zolfo. Durantela prima parte del soffiaggio dell'ossigeno vengono aggiunti degliadditivi, come calce viva che serve per aiutare la formazione

delle scorie contenenti le impurità ossidate. Dopo il soffiaggio il convertitore viene incli-nato (4), e l'acciaio affinato viene versato attraverso il foro di colata. Sostanze come ilcarbonio e il manganese vengono aggiunte nella siviera per far si che l'acciaio prodottoabbia esattamente le caratteristiche richieste. Nella fase finale del procedimento (5), lescorie vengono versate dal convertitore in un contenitore adibito espressamente a tale uso.

ADDITIVI

BILANCIA

FORO DI COLATA4

SOFFIAGGIOGHISA FUSA

COLATA DELL'ACCIAIO

SIVIERA

W-2 U-9 V--92

ROTTAMI DI FERRO

IMPIANTO DI PRODUZIONEDELL'OSSIGENO

2 3

getto di ossigeno usando un ugello di-verso e ponendo la lancia più in altorispetto alla superficie della massa fusa,in modo che l'ossigeno non penetrasseprofondamente nella massa di ghisa.Questo nuovo concetto funzionò mera-vigliosamente. Il fondo del convertitorerimase indenne e anche la lancia nonsubí danni; l'ossido di carbonio gene-rato dalla combustione del carbonio nel-la ghisa agitava la massa fusa; il fosforoveniva effettivamente eliminato e l'espe-rimento produceva acciaio di buonaqualità.

Dopo i loro esperimenti iniziali, ese-guiti con un convertitore da due ton-nellate, gli ingegneri di Linz continua-rono le prove con unità di maggiore ca-pienza e nel 1952 istallarono il loro si-stema su scala industriale, usando deiconvertitori aventi una capacità di 35tonnellate. L'anno seguente un secondoimpianto dello stesso tipo fu messo infunzione a Donawitz, nell'antico di-stretto siderurgico della Stiria, in Au-stria. Da allora questo sistema è statochiamato processo LD, dal nome delledue città in cui furono istallati i primidue impianti.

Se si assume come punto di partenzala scoperta della tecnica capace di pro-durre ossigeno in grandissima quantità

e a prezzo conveniente, si vede che ci èvoluto quasi un quarto di secolo perchéil processo LD fosse sviluppato al puntoda consentire la costruzione di impiantisu scala industriale. Dopo molti insuc-cessi, le scoperte di Linz del 1949 por-tarono alla costruzione del primo im-pianto su scala industriale solo nel 1952.

Il convertitore LD è un recipiente ri-baltabile a forma di pera molto simi-

le al convertitore Bessemer, avente ca-pacità variabile da 20-30 tonnellate finoa 300. Prendiamo come esempio unconvertitore di dimensioni medie, da150 tonnellate. Questo recipiente, o for-no, viene caricato con 52 tonnellate dirottami di ferro e 120 tonnellate di ghi-sa fusa a una temperatura di 1290°C.La ghisa viene versata, a mezzo di unasiviera, nel forno LD, dopo che questoha ricevuto la carica di rottami di fer-ro. Tutto il processo di caricamentoviene effettuato in meno di 4 minuti. Ilforno viene quindi rimesso nella posi-zione verticale e la lancia, un tubo lun-go circa 15 metri e con un diametro di25 centimetri, viene abbassata attraver-so la bocca fino a quando la sua estre-mità raggiunge una distanza da un me-tro a due metri e mezzo circa dallasuperficie del metallo fuso. Raffreddata

dall'acqua che circola intorno a essa conun flusso di circa 1500 litri al minuto,la lancia resiste al grande calore ema-nato dal forno infuocato. Attraverso lalancia viene soffiato ossigeno puro auna pressione di 11 chilogrammi al cen-timetro quadrato che raggiunge la mas-sa fusa con un flusso di 300 metri cubial minuto, provocando un grande rom-bo e generando una immensa fiammaquando raggiunge la carica del conver-titore. L'ossidazione che ne risulta, bru-ciando parte del carbonio della ghisa etutte le impurità — silicio, manganese,fosforo ecc. — libera una grande quan-tità di calore. Viene quindi aggiunto unfondente costituito da 10 tonnellate dicalce, da un po' di fluorite e da scagliedi laminazione, per la formazione del-la scoria che assorbe gli ossidi delle im-purità metalliche; il carbonio viene eli-minato sotto forma di ossido di carbo-nio, che brucia con una grande fiamma.

Il processo di affinazione si svolge incirca 20 minuti. Al termine, l'operatoreestrae la lancia dal convertitore, ribaltail forno e guarda l'acciaio fuso. Se isuoi calcoli sono esatti ha ottenuto 150tonnellate di acciaio di primissima qua-lità pronto per essere versato. Una ter-mocoppia e uno spettrografo indicanola temperatura e la composizione del-

l'acciaio. Se tutto è a posto, inizia laoperazione di versamento : il forno vie-ne fatto ribaltare in modo che il me-tallo fuso in esso contenuto possa es-sere versato attraverso il foro di co-lata nella siviera. Per disossidare l'ac-ciaio e far si che abbia i requisiti chi-mici richiesti, si aggiungono ben deter-minate quantità di manganese, silicio,carbonio e altre leghe. La siviera vienquindi spostata per versare il suo conte-nuto nelle forme per lingotti o getti.L'operatore, dopo aver ispezionato il ri-vestimento interno del forno ed essersiassicurato che non vi siano segni di lo-gorio, ricomincia un nuovo ciclo. Cin-quanta minuti dopo è pronta un'altracolata d'acciaio.

A differenza di quanto accade neiforni Martin-Siemens il convertitore LDnon richiede combustibile. Il calore ne-cessario si ottiene dal calore della ghisafusa e dalla combustione dell'ossigenoche viene in essa soffiato. Il forno LDusa circa la metà dei rottami di fer-ro impiegati dai forni Martin-Siemens.Produce 150 tonnellate di acciaio di ot-tima qualità in meno di un'ora. Il costodell'acciaio ottenuto col processo LD,senza contare le materie prime, è infe-riore di circa dieci dollari la tonnellataa quello dell'acciaio prodotto dai vec-

chi, inefficienti forni Martin-Siemens, edi due dollari la tonnellata rispetto aiforni Martin-Siemens più moderni cheutilizzano però grandi quantità di os-sigeno.

Non c'è da meravigliarsi quindi chela maggior parte dei paesi produttoridi acciaio abbia trovato conveniente in-vestire capitali in impianti che usano ilnuovo processo LD. Il Giappone è oggiil maggior produttore di acciaio che usail processo LD; infatti il 65 % dellasua produzione esce da forni LD. Sicalcola che per il 1970 il nuovo proces-so LD sarà responsabile della produ-zione del 40 % dell'acciaio in tutto ilmondo.

Agli inizi gli Stati Uniti adottaronolentamente il nuovo processo LD.

Le ragioni sono comprensibili. Mentrel'Europa e il Giappone si trovarono allafine della seconda guerra mondiale conle loro acciaierie o distrutte dalla guerrao già antiquate (la maggior parte dellaloro produzione veniva effettuata in pic-coli convertitori Bessemer), gli StatiUniti avevano fatto grandissimi investi-menti nelle acciaierie che usavano il si-stema Martin-Siemens (che rappresen-tava allora il non plus ultra nella fab-bricazione dell'acciaio) e che avevano

una capacità di produzione totale di 75milioni di tonnellate all'anno, mentre laproduzione totale era di 90 milioni ditonnellate. Esistevano allora negli StatiUniti 90 stabilimenti che usavano il si-stema Martin-Siemens, e ogni stabili-mento aveva una media di 9 o 10 forni.Il processo Martin-Siemens sembravaidealmente adatto all'economia ameri-cana. Richiede infatti una grande quan-tità di rottami di ferro, rottami che ab-bondano in questo paese altamente in-dustrializzato; può usare la ghisa siasolida sia fusa e può essere alimentato,sia pure parzialmente, con minerale me-tallico. Il suo fabbisogno di combusti-bile (da 500 a 1200 milioni di calorieper tonnellata di acciaio prodotto) nonrappresenta un serio inconveniente inun paese cosí abbondantemente provvi-sto di petrolio, gas naturali e carbone.Inoltre le prime notizie sul successo delprocesso LD in Austria non erano tan-to impressionanti per gli industriali si-derurgici americani. Perché avrebberodovuto rimodernare le loro immense ac-ciaierie munite di forni capaci di pro-durre centinaia di tonnellate in una so-la volta, con forni che riuscivano a pro-durre soltanto 35 tonnellate di acciaio?Solo perché Linz era orgogliosa di que-sta sua invenzione? Dopo la guerra l'in-dustria americana continuò a investirecapitali per l'ammodernamento dei suoistabilimenti, impiantando forni Martin--Siemens, sviluppando materiali refrat-tari migliori e capaci di resistere allealte temperature e introducendo ossige-no negli altiforni per migliorarne il ren-dimento. Le notizie che arrivavano con-tinuamente dall'Europa convinsero pe-rò ben presto gli industriali siderurgiciamericani che il processo LD rappre-sentava davvero una scoperta di grandeimportanza. La modesta produzione di50 tonnellate di acciaio l'ora con fornida 35 tonnellate, cosí come avveniva aLinz, rappresentava davvero un aumen-to sorprendente rispetto al ritmo di pro-duzione ottenuto in America nei forniM artin-Siemens. Gli operatori america-ni cominciarono quindi a pensare seria-mente alla possibilità di migliorare laloro produzione usando più ossigeno.Scoprirono allora che arricchendo l'ariadi combustione con ossigeno riuscivanoad accelerare la produzione dell'acciaio,ma purtroppo la combustione bruciavaanche la volta del forno e riempiva dipolvere il preriscaldatore dell'aria, cosícome era avvenuto a Linz nei primi e-sperimenti. Cercarono allora di soffiareossigeno nel forno attraverso le aper-ture, usando dei tubi di acciaio. Maquesto sistema consumava i tubi tropporapidamente, ingombrava le officine erichiedeva una attenzione costante. Tut-tavia, usando ossigeno e altri accorgi-

74 75

Rappresentazione degli stadi di affinazione e conversione del mi-scuglio composto di rottami di ferro e ghisa fusa in una massaomogenea di acciaio cosi come appaiono nell'interno di un con-

vertitore durante il soffiaggio dell'ossigeno. Gli stadi sono: (1)circa 15 secondi dopo l'inizio della soffiatura; (2) approssima-tivamente dopo 11 minuti (l'intera operazione si compie in 22

minuti). In (3) vediamo la massa come si presenta un minuto odue prima che cessi il soffiaggio, e in (4) 30 secondi dopo la finedell'operazione di soffiaggio. Nell'ultima figura si vede la lancia

mentre viene ritirata dal convertitore. Questa fase è necessa-ria per permettere al convertitore di assumere una posizio-ne inclinata per potere versare l'acciaio prima, le scorie poi.

menti per migliorare il funzionamen-to, i più grandi e più efficienti stabili-menti con forni Martin-Siemens riusci-rono a ridurre il periodo di produzionedei forni da 12 a 5 ore, e a raggiungereun ritmo di più di 40 tonnellate di ac-ciaio all'ora.

Questi risultati non erano però sod-disfacenti se messi a confronto con laproduzione dei forni LD usati in Euro-pa. Alcuni stabilimenti, però, feceropropria l'idea della lancia raffreddata adacqua e l'applicarono ai forni Martin--Siemens, soffiando nei forni ossigenoassieme a gas naturale. La Steel Com-pany of Canada e la Ford Motor Com-pany (nelle sue acciaierie) miglioraro-no questa nuova tecnica e riuscironoa ottenere una produzione di acciaio di100 tonnellate all'ora. Questo risultatoera però lontano dalla meta prefissa ela Ford si decise finalmente a seguirefino in fondo quanto si faceva in Euro-pa costruendo un impianto LD che co-minciò a funzionare nel 1964. Riuscícosí a ottenere una produzione di 300tonnellate l'ora e fece quindi demolirei forni Martin-Siemens.

In tutto il paese gli stabilimenti si-derurgici che usavano forni Martin-Sie-

mens cominciavano a cedere alla con-correnza della tecnica LD, che negliStati Uniti vien chiamata basic oxygenprocess (BOP, processo basico all'ossi-geno). Circa una dozzina di stabilimen-ti Martin-Siemens sono stati smantel-lati oppure chiusi e lasciati di riserva.Nel 1967 sono stati prodotti negli StatiUniti 40 milioni e mezzo di tonnellatedi acciaio (circa un terzo della produ-zione totale nazionale) nei nuovi forniBOP. Si prevede che nel 1970 questoprocesso coprirà circa la metà della pro-duzione nazionale.

per quanto il processo Martin-Siemensdomini ancora l'industria dell'ac-

ciaio, esso sopravvive solo perché hacercato aiuto nell'ossigeno per migliora-re il riscaldamento. I nuovi forni Mar-tin-Siemens, cioè quelli costruiti duran-te gli ultimi dieci anni, sono forniti dilance o getti raffreddati ad acqua postisulla volta del forno. Essi alimentanoil bagno metallico con un getto di ossi-geno che raggiunge i 40 metri cubiper ogni tonnellata di acciaio prodotto,mentre nei forni LD il getto supera i50 metri cubi per tonnellata. Anche inqueste condizioni non riescono a tener

testa al ritmo e al basso costo per ton-nellata dei forni LD. Inoltre con l'usodell'ossigeno il forno Martin-Siemensgenera un fumo molto sporco che vieneemesso attraverso le ciminiere. Un gran-de stabilimento, per depurare il fumo inottemperanza alle disposizioni sulla con-taminazione atmosferica, deve sostenereuna spesa che arriva fino a 10 000 dol-lari per munirsi delle attrezzature oc-correnti. Negli impianti LD l'elimina-zione del fumo costituisce invece unproblema di minore importanza.

La posizione attuale dei forni Martin--Siemens ci ricorda quella delle navi avela quando iniziò la navigazione a va-pore, oppure quella della locomotiva avapore quando si cominciarono a co-struire le locomotive elettriche. Comela vela e la locomotiva a vapore dovet-tero arrendersi davanti ai nuovi concor-renti più potenti e più efficienti, cosí ilforno Martin-Siemens sembra destinatoa divenire antiquato nel prossimo futu-ro. E certo che qualcuno dei grandi sta-bilimenti che usa ancora i forni Mar-tin-Siemens, aumentando la produzionecon l'uso dell'ossigeno, continuerà a es-sere un importante produttore di acciaioper almeno una diecina d'anni ancora,

ma non c'è dubbio che abbia gli annicontati.

Una valutazione della produzione at-tuale fa prevedere che nel 1972 i fornia ossigeno produrranno circa 96 milionidi tonnellate di acciaio grezzo all'annoe consumeranno circa 5 miliardi di me-tri cubi di ossigeno. La produzione deiforni Martin-Siemens si ridurrà a circa33 milioni di tonnellate di acciaio conun consumo di circa un miliardo e mez-zo di metri cubi di ossigeno.

Mentre il forno Martin-Siemens hasubito un duro colpo dal forno LD, ilforno elettrico se ne è avvantaggiato.È stato infatti dimostrato che è possi-bile e utile soffiare ossigeno in un fornoelettrico; la lancia dell'ossigeno accele-ra la produzione di acciaio del fornoelettrico e riduce il fabbisogno di ener-gia elettrica in quanto provvede allaproduzione di calore per la combustio-ne senza sollevare alcun particolare pro-blema di funzionamento. Il forno elet-trico ha anzi beneficiato, dal punto divista economico, della popolarità delforno LD in quanto la sua carica, o ma-teria prima, è costituita principalmentedi rottami. Il grande uso che si fa oggidel processo LD, che ha bisogno di cir-

ca la metà dei rottami di ferro necessarialla maggior parte dei forni Martin-Sie-mens, ha ridotto notevolmente la richie-sta di rottami di ferro e conseguente-mente il prezzo. Col minor costo deirottami di ferro il forno elettrico è di-venuto oggi un concorrente degli altrisistemi di produzione dell'acciaio, nonsoltanto nella produzione di acciai spe-ciali legati, nel cui campo ha finoraspadroneggiato, ma anche nella produ-zione di acciaio comune. É stato pre-visto che la produzione di acciaio amezzo di forni elettrici, che ora rag-giunge i 15 milioni di tonnellate all'an-no, salirà fino a 31 milioni di tonnel-late nel 1970, con un consumo di piùdi 340 milioni di metri cubi di ossigeno.

L'ossigeno sta acquistando oggi unruolo sempre più importante nella

affinazione dell'acciaio. Quando l'ac-ciaio esce dal forno e viene laminato eridotto nei vari prodotti semifiniti comebramme, lingotti e billette, presenta deidifetti, per esempio cavità, che debbo-no essere eliminati prima della lamina-zione nella sua forma definitiva, per e-sempio in forma di lamiera per carroz-zerie di automobili. Questi difetti ven-

gono ora eliminati dalla superficie conuna operazione di riscaldamento basa-ta sull'uso dell'ossigeno. La superficiedella bramma di acciaio viene attaccatacon un soffio di ossigeno che brucia leimperfezioni del ferro riducendole inossido di ferro ed elimina l'ossido sottoforma di scorie. Questa operazione sisoleva fare con torce a mano, ma perrisparmiare tempo il soffio di ossigenoviene ora applicato all'intera superficie,pulendo cosí la superficie a spese delmetallo stesso che viene bruciato percirca l'uno per cento del totale. In que-sta e altre operazioni di affinazione l'in-dustria siderurgica americana usa circa500 milioni di metri cubi di ossigenoall'anno, una quantità pari a quella usa-ta in totale dall'industria siderurgica nel-l'anno 1950!

Per quanto notevoli possano esserequesti sviluppi nella produzione dell'ac-ciaio, essi rappresentano soltanto unaparte della storia dell'ossigeno nell'indu-stria siderurgica. Il suo ruolo nella pro-duzione della ghisa potrebbe diventareimportante come lo è oggi nella produ-zione dell'acciaio, e potrebbe essere lacausa diretta di un maggior consumo.Per quasi mezzo secolo molti ingegneri

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L'affinazione dell'acciaio ha luogo durante il soffiaggio nel con-vertitore a ossigeno (Great Lakes Steel Division della Natio.nal Steel Corporation). Dopo che il convertitore a pera è statoinclinato per potervi caricare i rottami di ferro, e la ghisa fusa.esso viene rimesso in posizione verticale, e una lancia raffred-

data ad acqua, appena visibile nel piccolo spazio luminoso nellaparte superiore della fotografia, viene abbassata nel converti-tore. Attraverso la lancia viene soffiato nel convertitore l'ossi-geno puro ad alta pressione. Con questo procedimento si possonoprodurre 300 tonnellate di ottimo acciaio in meno di un'ora.

specialisti nel campo della metallurgiahanno sostenuto che l'uso dell'ossigenonella fusione della ghisa avrebbe mi-gliorato il rendimento della fusione ne-gli altiforni. Questa idea è stata messaalla prova in Europa e negli Stati Uni-ti con risultati abbastanza promettenti.Ora che esistono impianti per la produ-zione di ossigeno a basso costo (comeaveva previsto Davis nel 1924) per for-nire ossigeno agli impianti per la pro-duzione di acciaio col sistema LD, è og-gi possibile l'uso dell'ossigeno anche perla fusione della ghisa. Ne consegue chele proposte fatte in passato per l'usodell'ossigeno negli altiforni vengono oraprese in considerazione.

Negli altiforni la produzione di unatonnellata di ghisa richiede il soffiamen-to di due tonnellate e mezzo di aria an-che se è solo la mezza tonnellata di os-sigeno contenuto in quell'aria che con-ta. Se si potesse escogitare un sistemapratico per effettuare la fusione con ariaarricchita di ossigeno, l'altoforno po-trebbe essere più piccolo, meno costosoe costruito in modo più efficiente. Sistanno sperimentando vari modi perraggiungere questo risultato; alcuni di

questi consistono nell'aggiungere com-bustibile o vapore assieme all'ossigeno.Questi esperimenti hanno in generaledimostrato che l'ossigeno può effettiva-mente accelerare la produzione dellaghisa, ridurre la quantità di coke neces-sario e portare ad altri miglioramentinel rendimento. Ma perché sia possibileottenere una fusione sfruttando l'os-sigeno si debbono risolvere alcuni pro-blemi. L'ossigeno viene ormai usato subase sperimentale in alcuni altiforni, enel 1966 essi consumarono qualcosa co,me 255 milioni di metri cubi di gas.

Il mercato potenziale dell'ossigenoper l'uso negli altiforni, supponendo chepossa essere messo in atto un procedi-mento adatto, è addirittura astronomico.Una modesta aggiunta di ossigeno perarricchire l'aria che viene soffiata neglialtiforni in modo da portare il conte-nuto di ossigeno dal normale 21 percento al 26 per cento richiederebbe unafornitura di 80 metri cubi di ossigenoper ogni tonnellata di ghisa prodotta.Ciò significa una volta e mezzo la quan-tità usata per ogni tonnellata di acciaioprodotto col processo LD. Per l'attualeproduzione annuale di circa 90 milioni

di tonnellate negli Stati Uniti occorre-rebbero circa 7 miliardi di metri cubidi ossigeno, più del triplo di quello con-sumato attualmente per la produzionedell'acciaio col processo LD. E la ri-chiesta sarebbe naturalmente moltomaggiore se l'aria arricchita con l'ossi-geno soffiata negli altiforni fosse arric-chita di un altro 5 per cento.

La produzione di ghisa e di acciaio

sta subendo grandi cambiamenti de-terminati dall'uso dell'ossigeno in gran-de quantità nel processo LD. La dispo-nibilità di ossigeno in grande quantità(dell'ordine di miliardi di tonnellate) neha incoraggiato l'uso negli altiforni giàesistenti. Il risultato è stato la disponi-bilità di acciaio migliore e a minorcosto.

L'uso di grandi quantità di ossigenonell'industria dell'acciaio servirà certa-mente da esempio per studiare altrepossibili applicazioni in processi metal-lurgici e chimici. I risultati che se netrarranno avranno certamente delle con-seguenze importanti nel campo dellatecnica e della economia in tutto ilmondo.

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