ACCIAIO
ACCIAIO
(I, p. 215; App. I, p. 6; II, I, p. 5; III, I, p. 8; IV, I, p. 16)
Metallurgia. − La crisi dell'industria siderurgica. − La siderurgia, il settore industriale produttore dell'a., è entrata in una situazione di grave crisi in concomitanza con quella energetica (1974), crisi dalla quale sta uscendo a distanza di oltre dieci anni grazie a impegnative e onerose ristrutturazioni del settore. Naturalmente tale situazione si è ripercossa anche sugli sviluppi tecnologici e scientifici relativi (di impianti e di prodotti). Le principali linee di questa più recente evoluzione sono: 1) riduzioni di capacità produttive esuberanti nei paesi più industrializzati dell'Occidente (in primo luogo Stati Uniti e paesi della CEE); 2) ristrutturazioni comportanti maggiore specializzazione, migliore inserimento delle aziende in specifici segmenti di mercato, abbandono dei settori meno interessanti sul piano dei livelli tecnologico e qualitativo; 3) forte spinta all'adozione di nuove tecnologie comportanti maggiori gradi di flessibilità, riduzioni di costi (in particolare di manodopera), aumenti di produttività, miglioramento del livello qualitativo (alla base dell'affermazione del forno elettrico ad arco, del processo di colata continua, dei trattamenti fuori forno, vi sono essenzialmente tali motivazioni); 4) inserimento fra i paesi produttori siderurgici di nuovi paesi in via di sviluppo (quali Brasile, Corea, Cina, India). La siderurgia viene oggi collocata fra i settori industriali definiti maturi. Tra il 1960 e il 1974 la produzione mondiale di a., trascinata dalla forte crescita del consumo nei paesi industrializzati, primo fra tutti il Giappone, era più che raddoppiata, passando da 346,4 a 703,5 milioni di t/anno. Successivamente, attraverso cicli di profonda depressione e di modesta ripresa, ha registrato un andamento tendenzialmente caratterizzato da costanza a livello mondiale, ma da diminuzione dell'aliquota dei paesi industrializzati e aumento di quella dei paesi emergenti. Singolare e significativa è la situazione della siderurgia nei paesi dell'Europa orientale ove, a un andamento di quantità totale di a. prodotto tendenzialmente crescente, fa riscontro una situazione degl'impianti e dei processi adottati sostanzialmente immobile; ciò è dimostrato dal fatto che il forno Martin-Siemens, oggi praticamente scomparso nei paesi del mondo occidentale, partecipa ancora (nel 1988 per il 46,2%) alla produzione di a. nei paesi dell'Est europeo; analogamente l'a. colato in continuo, che nel 1988 ha raggiunto la quota dell'84,2% nei paesi della CEE, è fermo al 17,8% in quelli dell'Est. È questa una chiara conseguenza dell'immobilismo che segue, anche sul piano dell'innovazione tecnologica, all'assenza degli stimoli del mercato e della concorrenza.
Tale andamento della produzione di a. nel mondo in questi anni ha trovato una chiara esplicazione in studi macroeconomici mediante i quali si è dimostrato come il consumo specifico (pro capite) di a. in un paese, crescente con il prodotto nazionale lordo, raggiunto un massimo tende successivamente a decrescere. Ciò si verifica in sostanza una volta che si sia raggiunta una sorta di saturazione nel campo delle grandi infrastrutture per l'industrializzazione, in quello dei trasporti, negli investimenti per le industrie di base. Anche la definizione di società post-industriale, oggi ricorrente, può assumere un più chiaro significato, se viene riferita a uno stadio di sviluppo al quale si perviene attraverso la saturazione di determinati tipi d'investimento, che coinvolgono l'industria manifatturiera in un notevole processo di ristrutturazione e comportano notevoli cambiamenti di indirizzi di sviluppo dell'industria stessa e dei servizi.
Oltre tali variazioni della domanda di a., connesse alle mutate condizioni dei mercati utilizzatori, sono da considerare anche altri fattori legati alle stesse tecniche di lavorazione e di utilizzazione degli a., e in parte, alla medesima evoluzione delle tecnologie del settore siderurgico. Fra questi si può indicare: alleggerimento del prodotto finito utilizzante l'a. per una migliore progettazione o per una diversa concezione e realizzazione di taluni organi (per es., impiego di comandi elettronici nelle macchine utensili in sostituzione di sistemi meccanici), o per l'impiego di a. di più elevate caratteristiche meccaniche; sostituzione di a. con altri materiali; riduzione degli sfridi di lavorazione grazie alla diminuzione del sovrametallo e al miglioramento dei macchinari. Nella situazione attuale l'influenza dei fattori di questo tipo comporta una riduzione annuale nel consumo di a. valutata attorno all'1,5 ÷ 2%. Per es. si è avuta una riduzione di peso delle autovetture, che ha inciso in prevalenza sull'a., indirizzata principalmente a economia energetica, di circa l'1% annuo nel periodo 1975-85, per un totale del 10% in Europa e ancor più elevato negli Stati Uniti.
Comunque, nelle ristrutturazioni operate e nelle modificazioni apportate alle tecnologie adottate e agli impianti, si è puntato massimamente alla realizzazione di economie di manodopera ed energetiche; il numero degli occupati del settore è diminuito ben più che proporzionalmente al volume dell'a. prodotto. Per es., nella drastica ristrutturazione operata negli USA, si è avuta dopo il 1981 una riduzione del 30% della capacità produttiva e del 55% della manodopera. Dalle cifre dell'occupazione, riportate in tab. 3, si desume anche il ritardo con cui in Italia si è intervenuti sulla ristrutturazione del settore e nell'adozione di nuove tecnologie.
Le tecnologie di fabbricazione dell'acciaio. − Gli anni della grande espansione della siderurgia (1960-1975) sono stati anche gli anni che hanno visto il nascere e la rapida affermazione del processo di fabbricazione dell'a. per conversione della ghisa liquida con l'ossigeno puro (detto anche processo LD). Il processo a ossigeno, dato che parte dalla ghisa liquida, può trovare la sua collocazione solo nell'ambito dello stabilimento siderurgico a ciclo integrale, dotato di altiforni per la fabbricazione della ghisa a partire dai minerali di ferro. Il processo a ossigeno, che aveva trovato la sua prima nascita industriale nelle due acciaierie austriache di Linz e Donawitz nel 1953, nel 1974 partecipava già per più del 50% alla produzione mondiale di a., avendo completamente soppiantato in molte aree industriali il forno Martin-Siemens e i convertitori ad aria nell'ambito degli stabilimenti a ciclo integrale.
L'affermazione del processo a ossigeno in quegli anni è andata di pari passo ed è stata favorita dai grandi investimenti effettuati nella siderurgia in espansione ovunque nel mondo, in modo particolare dalla costruzione ex novo di numerosi grandi stabilimenti a ciclo integrale. È questo il caso in Italia dello stabilimento dell'Italsider a Taranto, entrato in funzione nel 1965 e potenziato notevolmente dieci anni dopo.
Dal 1975, con il subentrare della situazione di crisi, si è assistito a una crescente affermazione del forno elettrico ad arco, principalmente per le sue doti di grande flessibilità e per i contenuti costi d'investimento, mentre i grandi stabilimenti a ciclo integrale risultavano penalizzati dalla loro rigidità gestionale e per gli alti costi fissi.
Il progresso tecnologico del forno elettrico e delle sue prestazioni è stato rilevante, nelle due principali direzioni di accresciuta potenza fusoria, con incidenza positiva su produttività ed economia energetica, e di maggior controllo degli aspetti dell'impatto sull'ambiente. Forni ad alta potenza fusoria, i cosiddetti forni UHP (Ultra High Power), raggiungono oggi correntemente la capacità di fondere 60 ÷ t/h di acciaio. Un'importante innovazione nella fabbricazione dell'a., già iniziata precedentemente ma che ha trovato crescente successo e applicazioni nell'ultimo decennio, è costituita dalle numerose tecniche di messa a punto qualitativa finale, indicate nel loro assieme in vari modi: trattamenti fuori forno, trattamenti di post-affinazione o in secchia. Essi includono l'adozione di tecniche quali: i trattamenti sotto vuoto e di degassaggio, quelli per agitazione e mescolamento dell'a. nella secchia di colata, i sistemi d'iniezione di polveri reattive veicolate con gas reattivi o inerti, sino ai sistemi più complessi e sofisticati quali quello VAD (Vacuum Arc Degassing) o Finkl e il forno-siviera ASEA. Tutte queste tecniche sono state associate al forno elettrico ad arco, utilizzato quale potente mezzo fusorio, consentendo di unire miglioramenti qualitativi a incrementi di produttività.
Con riguardo agli a. inossidabili, e in genere a quelli al cromo, si è completata in questi anni la trasformazione delle relative tecniche di produzione. Il forno elettrico, che da sempre era stato l'unico strumento per la loro fabbricazione, è stato soppiantato in questo ruolo dai sistemi AOD (Argon Oxygen Decarburization) e VOD (Vacuum Oxygen Decarburization), mantenendo però anche in queste applicazioni il suo ruolo di mezzo fusorio di grande efficienza. L'impiego delle tecniche di decarburazione spinta con agente gassoso (ossigeno puro o miscele di ossigeno e gas inerte opportunamente dosate, con l'eventuale ricorso all'affinazione sotto vuoto) ha consentito di unire importanti economie nei costi di fabbricazione (impiego delle più economiche leghe ferro-cromo ad alto contenuto di carbonio) e miglioramenti nella qualità degli a. prodotti: in particolare a. inossidabili austenitici con carbonio estremamente ridotto e a. ferritici molto puri nei riguardi dei cosiddetti elementi 'interstiziali' (quali carbonio e azoto), dannosi sotto diversi aspetti applicativi in questa classe di acciai.
Nel corso dell'ultimo decennio è proseguita a ritmo accelerato l'affermazione della tecnica di colata continua degli a. e il perfezionamento delle relative macchine di colata continua; per es., dopo le macchine a linee curve di altezza estremamente ridotta, le macchine di tipo orizzontale. La tecnica di colata continua ha ormai completamente soppiantato il colaggio dei lingotti tradizionali in tutti i paesi più avanzati tecnologicamente.
Gli acciai di fronte al loro impiego. − Le linee evolutive dei prodotti siderurgici nell'ultimo decennio si sono articolate lungo direzioni già precedentemente tracciate. In linea generale la ricerca applicata è stata indirizzata all'adeguamento delle diverse categorie di a. a specifiche richieste poste dall'utilizzazione, per cui si è anche introdotto, per talune applicazioni qualitativamente più impegnative e tecnologicamente più avanzate, il termine 'a. personalizzati' o 'fatti su misura' (tailor made). Ci si è per es. sforzati di dare risposta alle richieste di settori avanzati dell'ingegneria comportanti nuove tecnologie, quali quelli connessi alla ricerca e all'utilizzazione di nuove fonti di energia e allo sfruttamento delle risorse oceaniche: costruzione di piattaforme petrolifere oceaniche, perforazioni petrolifere profonde in ambienti aggressivi, ulteriori progressi nel campo delle tubazioni saldate di grande diametro per oleo- e gasdotti, realizzazione di centrali nucleari avanzate. Così, nel campo degli a. saldabili di elevate caratteristiche meccaniche, per impieghi strutturali, si è proseguito nella direzione della riduzione del tenore di carbonio e delle impurezze (zolfo, inclusioni non metalliche) al disotto di limiti estremamente bassi. Il basso tenore di carbonio impedisce la formazione di microstrutture dure nelle zone termicamente alterate delle saldature; inoltre si riduce il rischio di fragilizzazione per assorbimento d'idrogeno, si aumenta l'affidabilità delle strutture saldate contro i pericoli di rotture di tipo fragile e delle rotture lamellari a gradino (il cosiddetto lamellar tearing).
Si è parimenti continuato con la ricerca e i progressi nel campo degli a. microlegati a elevato limite elastico (HSLAS: High Strength Low Alloy Steel), estendendone le applicazioni dal campo tradizionale delle lamiere ai prodotti stampati a caldo. È proseguita e si è rafforzata la tendenza a sviluppare le microstrutture e le proprietà desiderate mediante trattamenti termomeccanici in linea, con eliminazione dei trattamenti termici tradizionali dopo laminazione (normalizzazione per le lamiere, patentamento per la vergella da trafilatura a freddo). Tali trattamenti termomeccanici, più o meno complessi e di delicata esecuzione, includono: la laminazione controllata (o in 'controllo grano'), con ultime passate a temperatura sufficientemente bassa a evitare la ricristallizzazione dinamica dell'austenite, anche con l'ausilio dell'effetto della microalligazione, in modo da ottenere nell'a. strutture di trasformazione finale estremamente fini, di elevate caratteristiche di snervamento e tenacità; la laminazione nel campo bifasico dell'intervallo di trasformazione, che consente di ottenere microstrutture con densità di dislocazioni relativamente alte; la laminazione accompagnata da trattamenti più complessi, per es. di raffreddamento accelerato, in modo da ottenere caratteristiche elevate con composizioni chimiche di una ancor minore alligazione.
D'altro canto le nuove tecniche di acciaieria (trattamenti di post-affinazione nella secchia di colata, trattamenti sotto vuoto, e così via, come già detto in precedenza) hanno consentito di produrre a. più puliti (basso contenuto di inclusioni non metalliche), con tenacità migliorata, migliori caratteristiche di duttilità nella direzione dello spessore nel caso delle lamiere, contro il pericolo del lamellar tearing delle strutture saldate e del danneggiamento da idrogeno.
Anche gli a. inossidabili e quelli ad alto tenore di lega hanno beneficiato delle innovazioni nel campo dei processi di fabbricazione; si assiste così a effetti d'interazione positiva nell'innovazione processo-prodotto. È questo un meccanismo di progresso estremamente importante nel settore siderurgico e metallurgico, dei materiali in genere. La saldabilità degli a. inossidabili ferritici e la resistenza alla corrosione intergranulare di quelli austenitici risultano grandemente migliorate dal basso tenore di carbonio e di impurezze reso possibile dalle nuove tecniche di fabbricazione (AOD, VOD).
Un'altra linea di sviluppi migliorativi riguarda la possibilità di promuovere la formazione di strutture più strettamente controllate che nel passato con riguardo a fasi componenti, loro quantità e distribuzione, in modo da ottimizzarne proprietà e comportamento. È questo il caso degli a. duplex, austenoferritici nel campo degli a. inossidabili, che dovrebbero trovare crescente applicazione in luogo dei semplici a. austenitici, per la più elevata resistenza meccanica e per la migliore resistenza alla corrosione sotto sforzo. Altro esempio nel campo degli a. al carbonio (lamiere sottili di a. da stampaggio) è quello degli a. bifasici a struttura ferritica dolce con disseminate isole dure di martensite a basso contenuto di carbonio, che consente di unire un'alta resistenza meccanica al buon comportamento allo stampaggio.
Produzione. − Nella prima metà degli anni Settanta la siderurgia ebbe, come molti altri settori, un mutamento di tendenza che si rivelò tuttavia particolarmente profondo e duraturo perché accanto agli effetti dello shock petrolifero agivano altre cause specifiche.
Dopo anni di continua crescita che, con un tasso medio annuo del 5,6% aveva portato la produzione di a. grezzo da 190 milioni di t nel 1950 a 709 milioni di t nel 1974, la domanda cessò di espandersi, entrando in un periodo di stagnazione che la vede oscillare intorno ai 700 milioni di t. Le cause di questo mutamento sono numerose e di diversa natura: il ridotto tasso di crescita del Prodotto Interno Lordo nei paesi industrializzati; la minor quota del reddito destinata agli investimenti e quindi alla produzione di beni strumentali; i mutamenti tecnologici che consentono un più razionale impiego del metallo; l'immissione sul mercato di beni con elevato valore ma con un minimo contenuto di a.; la crescente domanda di servizi da parte dei consumatori finali; la concorrenza fatta all'a. da numerosi prodotti succedanei. La crisi della siderurgia si manifesta però in modo diverso a seconda delle grandi categorie di paesi. I più colpiti sono quelli altamente industrializzati a economia di mercato dove la domanda di prodotti siderurgici espressa in "equivalente lingotto" è complessivamente scesa da 424,3 milioni di t nel 1973 a 363,4 milioni nel 1988, ossia del 14,4%.
Dal canto suo la produzione di a. grezzo, tradizionalmente superiore alla domanda, è scesa da 461,6 a 383,5 milioni di t (−16,9%). Non sono mancati i tentativi per mantenere elevata l'attività degli impianti forzando le esportazioni verso altre aree, ma in una situazione di crisi generalizzata i produttori si facevano un'accanita concorrenza, con conseguente crollo dei prezzi. La politica del Giappone di crescita sostenuta dalle esportazioni per procurare la valuta necessaria a pagare le importazioni di materie prime ha costituito uno dei principali elementi di perturbazione del mercato siderurgico internazionale. La crisi mondiale ha toccato in misura minore i paesi socialisti dell'Europa orientale la cui produzione, rigidamente pianificata, si mantiene in equilibrio con la domanda; il tasso di crescita di entrambe, elevato fino al 1976, si è poi fortemente ridotto.
L'espansione del settore siderurgico è invece continuata nei paesi in via di sviluppo, molti dei quali si stanno adoperando per favorire il processo di industrializzazione. La domanda è complessivamente aumentata del 9,5% medio annuo fra il 1965 e il 1973, per poi scendere a un pur sempre ragguardevole 5,2% annuo negli anni successivi. È cresciuta anche la produzione, dell'8,5% e del 7,5% rispettivamente; il disavanzo di questi paesi verso l'esterno, praticamente stabile per quasi un decennio, è poi rapidamente diminuito negli ultimi anni, riducendosi, in termini relativi, da un massimo del 45% del fabbisogno all'11,4% nel 1988.
In conseguenza di ciò l'importanza relativa dei gruppi di paesi è mutata non di poco e la situazione si presenta ora meno squilibrata.
Sensibilmente modificata è pure la graduatoria dei paesi produttori: il gruppo dei primi dieci, la cui importanza scende dall'80,9% del totale mondiale nel 1973 al 74,6% nel 1989, vede tra l'altro l'uscita del Belgio e della Polonia e l'entrata del Brasile e della Corea del Sud (v. tab. 7).
Negli Stati Uniti il declino della produzione siderurgica determina una crescente dipendenza dalle importazioni per soddisfare la domanda interna: è, secondo molti osservatori, una situazione tipica delle economie più avanzate, alla quale si adegueranno con il tempo anche altri paesi. La Comunità Economica Europea cerca di ridurre le capacità di produzione da tempo eccedenti la domanda. La Commissione CEE ha introdotto un'attiva politica industriale per questo settore sia imponendo quote di produzione alle imprese, sia stimolando la chiusura degli impianti meno efficienti, ma i singoli paesi membri stentano a trovare un accordo su chi debba prendere questi provvedimenti. Il Giappone ha cercato in un primo tempo di reagire alla riduzione della domanda interna aumentando le proprie esportazioni, ma tale politica è risultata poco pagante a causa della fortissima competizione sui mercati internazionali. Il Giappone ha anzi cominciato a importare prodotti siderurgici e nel 1987 gli arrivi dall'estero sono ammontati a 4,5 milioni di t a fronte di 25,7 milioni di t esportate.
In Italia la siderurgia è sempre caratterizzata da un tradizionale dualismo: la parte peninsulare è prevalentemente costituita da grandi imprese a partecipazione statale con impianti litoranei a ciclo integrale, mentre a nord degli Appennini si trova un gran numero di imprese private di piccole e medie dimensioni che producono a. con il forno elettrico a partire dal rottame. Le miniacciaierie hanno avuto brillanti affermazioni: la loro importanza è misurata dalla percentuale di a. elettrico sulla produzione totale pari, nel 1988, al 56,2% a fronte di un 31,7% medio nei paesi industrializzati. Il dualismo si riflette anche sui risultati aziendali. I produttori privati, dopo un'intensa ristrutturazione operata a costo di riduzione di manodopera, di chiusure di impianti, di uscita dal mercato di numerosi operatori meno efficienti, sono ritornati a un soddisfacente equilibrio dei conti economici. Le imprese a partecipazione statale al contrario, gravate da oneri impropri e da interessi passivi, dopo anni di pesanti perdite sono state messe in liquidazione. I loro impianti migliori vengono conferiti a una nuova società, l'Ilva; quelli meno efficienti sono stati chiusi o ceduti a privati.
Il progresso tecnico del settore è ora rivolto da un lato al contenimento dei costi e dall'altro ad aumentare il livello qualitativo dei prodotti, ad ampliarne la gamma, a renderli più vicini alle esigenze degli utilizzatori.
Dopo i progressi compiuti nei risparmi energetici ci si orienta ora al recupero del calore dissipato e all'eliminazione delle fasi di raffreddamento e di riscaldo. Questo obiettivo, unito al crescente impiego degli elaboratori e in genere delle tecnologie avanzate (automazione, robotica, uso delle fibre ottiche), aumenta la concatenazione degl'impianti e la continuità del ciclo.
La riduzione della domanda e della produzione, la necessità di eliminare gli impianti obsoleti, gli sforzi di razionalizzazione per contenere i costi e aumentare la produttività hanno comportato pesanti costi sociali nei paesi industrializzati. Dopo il 1973 la CEE e gli Stati Uniti hanno soppresso oltre la metà dei posti di lavoro nel settore, un po' meno di un terzo il Giappone (v. tab. 8). Particolarmente pesante è stato il tributo del Regno Unito, che ha ridotto di oltre i sette decimi la manodopera del settore. Vedi tav. f. t.
Bibl.: G. Violi, Processi siderurgici, Milano 1972; M. Wittmann, T. Thouvenot, La mutation de la sidérurgie, Parigi 1972; E. Massi e altri, La geografia dell'acciaio, Milano, vol. i, 1973, vol. ii, 1975; AISI, Steel at the crossroads: the American steel industry in the 1980s, Washington 1980; D. Moro, Crisi e ristrutturazione dell'industria siderurgica italiana, Milano 1984; T. Kawasaki, Japan's steel industry, Tokyo 1985; The politics of steel: western Europe and the steel industry in the crisis years, a cura di Y. Meny, V. Wright, Berlino 1987; International Iron Steel Institute, Steel statistical yearbook 1989, Bruxelles 1989.