Ferrolega

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La ferrolega è una lega metallica o più genericamente un composto chimico inorganico del ferro e di almeno un altro elemento chimico.

Impiego delle ferroleghe in ambito siderurgico[modifica | modifica wikitesto]

In siderurgia le ferroleghe sono impiegate per portare in analisi la composizione di un bagno d'acciaio liquido. È assolutamente necessario, per tale utilizzo, conoscere il titolo (percentuale in peso) dei diversi elementi leganti diversi dal ferro. Oltre a questo è opportuno conoscere la resa che viene determinata per via sperimentale. In base al peso del bagno di acciaio liquido è immediato calcolare il quantitativo (in genere espresso in chilogrammi) di ferroleghe da aggiungere per ottenere una determinata composizione chimica finale. In genere, gli elementi che è possibile introdurre nel bagno di acciaio liquido mediante aggiunta di ferroleghe sono: manganese, silicio, cromo, molibdeno, niobio, nickel, titanio, boro. Il vanadio ultimamente non è più utilizzato come un tempo, e ciò anche a causa dell'impennata avutasi nei costi di fornitura. Alcune ferroleghe, al momento in cui vengono a miscelarsi con l'acciaio liquido generano delle sostanze inquinanti

Alcune tipologie di ferroleghe reperibili in commercio[modifica | modifica wikitesto]

  • (FeMn-LC, 'ferromanganese a basso tenore di carbonio')

composizione chimica indicativa: Mn 80.0-95.0%, C 0.75% max., Si 1.2% max., P 0.20% max., S 0.04% max.

  • (FeMn-MC, 'ferromanganese a medio tenore di carbonio')
  • (FeMn-HC, 'ferromanganese ad alto tenore di carbonio')

composizione chimica indicativa: Mn 74.0-82.0%, C 7.5% max., Si 1.2% max., P 0.35% max., S 0.05% max.

  • (FeMn-bt Si, 'ferromanganese a basso tenore di silicio')
  • (FeSi, 'ferrosilicio ')

composizione chimica indicativa del FeSi75%:Si 74.0-79.0%, S 0.025% max., Mn 0.40% max., Al 1.50% max., P 0.035% max. - composizione chimica indicativa del FeSi50%:Si 47.0-51.0%, Al 1.25% max., C 0.10% max., S 0.025% max., Mn 0.75% max., P 0.040% max.

  • (FeSiMn, 'ferrosilicomanganese')

composizione chimica indicativa: Mn 65.0-68.0%, Si 16.0-18.5%, C 2.0% max., P 0.20% max., S 0.04% max.

  • (FeSiMn-bt B, 'ferrosilicomanganese a basso tenore di boro')
  • (FeCr, 'ferrocromo ad elevato tenore di carbonio')

composizione chimica indicativa: Cr 62.0-72.0%, C 6.0-8.0%, Si 3.0% max. (<.80%), S .05% max.,P .03% max.

Calcolo della quantità di ferroleghe da aggiungere[modifica | modifica wikitesto]

Supponiamo, per esempio, di disporre di due ferroleghe (che identificheremo con F1 e F2) contenenti due elementi chimici (E1 ed E2) in percentuali diverse. Indichiamo con E11(%) e con E21(%) rispettivamente le percentuali di E1 e di E2 presenti in F1. Analogamente indichiamo con E12(%) e con E22(%) rispettivamente le percentuali di E1 e di E2 presenti in F2.


Elemento 1 (E1) Elemento 2 (E2)
Ferrolega 1 (F1)  E1_1(%) \vee E1_1(kg)  E2_1(%) \vee E2_1(kg)
Ferrolega 2 (F2)  E1_2(%) \vee E1_2(kg)  E2_2(%) \vee E2_2(kg)

Supponiamo di indicare con P.B. il peso del bagno metallico (in kg) cui desideriamo aggiungere le nostre due ferroleghe.
Inoltre con E1D(%) e con E2D(%) indichiamo le percentuali desiderate (valori di puntamento o di messa a punto) di E1 e di E2 all'interno dello stesso bagno metallico.
Quanti chili di F1 e di F2 occorrerà aggiungere, per un dato P.B.(kg) al fine di ottenere E1D% e E2D%?
Per rispondere a questa domanda occorre risolvere il seguente sistema di equazioni algebriche:

\left\{\begin{matrix} P_1(kg) = \frac{(E1_D%\times P.B.(kg))}{100%}\ = E1_1(kg) + E1_2(kg)\\
P_2(kg) =\frac{(E2_D%\times P.B.(kg))}{100%} = E2_1(kg) + E2_2(kg)\\
\frac{E1_1(kg)}{E2_1(kg)}=\frac{E1_1(%)}{E2_1(%)}=c_1\\
\frac{E1_2(kg)}{E2_2(kg)}=\frac{E1_2(%)}{E2_2(%)}=c_2\end{matrix}\right.

Dove P_1(kg) e P_2(kg) rappresentano rispettivamente le quantità di E_1(kg) e di E_2(kg) da aggiungere per ottenere E1_D(%) e E2_D(%), mentre c1 e c2 sono due costanti adimensionali che dipendono rispettivamente dalla composizione di  F1 ed  F2 .
Il sistema è composto da quattro equazioni e da quattro incognite: E11(kg), E12(kg),E21(kg) e E22(kg), pertanto è determinato.
Con dei semplici passaggi algebrici si perviene alle soluzioni cercate:

 E2_2(kg)=\frac{(c_1\times P_2(kg)-P_1(kg))}{(c_1-c_2)}\,
 E2_1(kg)=\frac{P_2(kg)-(c_1\times P_2(kg)-P_1(kg))}{(c_1-c_2)}\,
 E1_1(kg)=c_1\times E2_1(kg)\,
 E1_2(kg)=c_2\times E2_2(kg)\,

Da cui avremo che in totale bisognerà aggiungere E1_1(kg)+E2_1(kg) chili di ferrolega F1 e E1_2(kg)+E2_2(kg) chili di ferrolega F2.

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