ciclo siderurgico, processi di ottimizzazione

ciclo siderurgico, processi di ottimizzazione

ciclo siderùrgico, procèssi di ottimizzazióne. – Il ciclo siderurgico tradizionale da alcuni anni si è venuto arricchendo di soluzioni tendenti a compattare il processo di lavorazione dell’acciaio, concentrando in uno spazio di poche centinaia di metri quelle lavorazioni che, nella metallurgia tradizionale, sono suddivise in stadi diversi e richiedono spazi di gran lunga maggiori e consentendo anche significativi risparmi dal punto di vista energetico. I processi principali applicati secondo questo concetto sono: CSP (Compact strip production); ISP (In-line strip production); FTSC (Flexible thin slab caster). Il loro principio comune è quello del colaggio di una bramma sottile (alcune decine di mm contro i 200-250 mm di una bramma tradizionale) e della laminazione diretta del semilavorato. Nel caso del processo CSP la bramma sottile proveniente dalla colata continua passa attraverso un forno di omogeneizzazione venendo subito avviata alla laminazione a caldo. Nel caso del processo ISP, invece, la lavorazione è articolata in due stadi, con l’ottenimento di un semilavorato di spessore 13-20 mm che viene avvolto in coil e, di seguito, inviato alla laminazione a caldo. Nella storia della siderurgia sono stati effettuati molti tentativi per utilizzare il minerale di ferro per la produzione di acciaio senza passare attraverso il tradizionale processo dell’altoforno con gli impianti a esso collegati, come cokeria e impianto di agglomerazione, tutti a forte impatto ambientale. Uno dei processi sviluppati in tale ottica è quello della riduzione diretta, che consente la trasformazione del minerale in spugna di ferro, chiamata anche DRI (Direct reduced iron) se in forma di pellet, oppure HBI (Hot briquetted iron) se in pezzatura maggiore. La DRI ha un contenuto maggiore del 90% in ferro metallico e può essere direttamente utilizzata nella carica del forno elettrico, con indubbi vantaggi nella riduzione del contenuto di elementi non desiderati per alcuni impieghi come il profondo stampaggio. La produzione mondiale di DRI, dell’ordine di 60 milioni di t/anno, è realizzata con i processi Midrex (60%), HyL (20%) e altri diversi sistemi (20%). Sia il processo Midrex sia l’HyL si basano sulla riduzione del minerale di ferro in forni a manica (shaft furnace), mediante gas riducenti prodotti per combustione parziale di idrocarburi gassosi su catalizzatore. Altri sistemi di produzione, come Accar, o SL/RN (Stelco-Lurgi/Republic steel national lead), prevedono invece l’uso di carbone e di forni rotativi. Tali processi hanno trovato sviluppo principalmente nelle aree dove sono presenti giacimenti di minerale di ferro. In alcuni Paesi, piccole quantità di ghisa vengono anche prodotte utilizzando la tecnologia detta smelting reduction (secondo cui la riduzione avviene in due fasi), in sostituzione del processo altoforno. I processi associati, che assumono nomi diversi secondo la tecnica adottata e i brevetti, sono essenzialmente di tre tipi: a forno rotante (Redsmelt), a letto fluido (Finex, DIOS, Direct iron ore smelting), a reattore smelter-converter (Hismelt, Corex, CleanSmelt). Essi sono adottati particolarmente in impianti costruiti nelle vicinanze di giacimenti di minerale di ferro e, nelle più recenti configurazioni, possono produrre fino a 1,5 Mt/anno di ghisa liquida. L’industria aerospaziale e tutto il settore energitico richiedono l’impiego di processi sempre più raffinati e complessi per la produzione di materiali a elevate prestazioni. Un esempio di questi sofisticati processi è quello della rifusione sotto vuoto VAR (Vacuum arc remelting). L’impianto è composto da una camera dove viene inserito il lingotto da rifondere (elettrodo) e da una lingottiera in rame raffreddata ad acqua dove gradualmente si riforma il nuovo lingotto. Il resto della struttura si compone delle pompe per il vuoto, della meccanica necessaria alla movimentazione del lingotto, dell’impianto elettrico e dei controlli elettronici indispensabili alla gestione del processo. Nella prospettiva di una sistematica riduzione delle emissioni in atmosfera, e per conseguire una condizione strutturale che favorisca positive valutazioni di impatto integrato degli insediamenti industriali, le linee guida per lo sviluppo dei nuovi processi siderurgici possono essere riassunte in tre concetti chiave: utilizzazione razionale dell’energia; utilizzazione razionale delle risorse; ottimizzazione della gestione del ciclo produttivo.