Forno Martin-Siemens
Il forno Martin-Siemens o forno open-heart è un forno impiegato per la fusione dei metalli, usato nelle acciaierie e nelle fonderie. In particolare, lo scopo del forno Martin-Siemens è quello di allontanare il carbonio in eccesso ed altre impurità dalla "ghisa grezza" (in inglese pig iron), al fine di ottenere l'acciaio.
È un forno a riverbero, che viene caricato con rottami di ghisa e acciaio, introdotti lungo alcune porte che danno accesso al forno. Allo scopo di portare a temperature molto elevate il forno, sia l'aria che il combustibile vengono preriscaldati tramite degli scambiatori di calore rigenerativi.
Il forno Martin-Siemens produce acciai di buona qualità; ha però il difetto di essere molto lento ed è per questo anti-economico ed in via di disuso. Tuttavia la lentezza del processo si traduce in un controllo del processo relativamente semplice. In genere un forno Martin-Siemens ha una capacità che varia da 50 a 500 tonnellate di materia prima.
Il gas impiegato nel passato era gas di gasogeno, oggigiorno si preferisce utilizzare gas di cokeria, gas di altoforno o gas metano. Recentemente, sono state apportate delle modifiche come l'introduzione di lance che insufflano ossigeno puro per aumentare la produttività e anche la qualità dell'acciaio ricavato, dato che in questo modo la percentuale del nocivo azoto venga diminuita.
Il processo dura solo poche ore, è perciò possibile prelevare piccole quantità dell'acciaio in formazione ed esaminarne la composizione chimica con appositi strumenti.
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[modifica] Descrizione della sezione del forno
Nella parte superiore è disposto il laboratorio, che sostanzialmente è un forno a riverbero con un bacino a pianta rettangolare a piccola profondità e con il fondo leggermente digradante verso il foro di colata che si trova sulla parte posteriore. Il bacino del laboratorio, chiamato suola, è costituito da mattoni refrattari ricoperti da uno strato, anch'esso refrattario, dello spessore di 20 cm. A seconda del tipo di ghisa madre utilizzata si possono avere tre diversi tipi di suola:
- suola acida,
- suola basica,
- suola neutra.
La volta del laboratorio è quasi sempre di refrattario acido.
[modifica] Funzionamento
Il gas combustibile e l'aria entrano separatamente in due distinte camere, all'interno di esse i due fluidi si riscaldano sino a una temperatura di 1000/1100 °C, sottraendo calore a pile di mattoni refrattari aventi una temperatura di circa 1200 °C, continuando il loro percorso nelle tubature, si vengono a incontrare nel laboratorio e reagiscono bruciando, riscaldano la carica metallica con una lunga fiamma che lambisce dall'alto e di lato, portandola a una temperatura sui 1800 °C, sufficientemente al di sopra di quella di fusione. Contemporaneamente i fumi imboccano l'uscita del laboratorio e percorrono le tubature fino a raggiungere altre due camere, nelle quali cedono calore alle pile di mattoni refrattari i quali si riscaldano, facendo ripartire il ciclo. I fumi vengono trattati e depurati prima di essere immessi nell'atmosfera, infine pervengono al camino. l'immissione dei gas dura circa mezz'ora, poi vengono azionate le valvole di inversione, che appunto, scambiano la direzione dei gas nelle camere, cioè, quelle che prima hanno ceduto calore ai gas, adesso lo riacquisteranno dai fumi.
[modifica] Cenni storici
Il forno Siemens fu ideato da Sir Carl Wilhelm Siemens negli anni 1850. Rispetto alle metodologie precedenti, questo forno riusciva a diminuire i consumi di combustibile del 70-80%.
L'impiego del forno Siemens per l'ossigenazione della ghisa si deve all'ingegnere francese Pierre-Emile Martin, nel 1865. Da quel momento il forno fu denominato quindi "forno Martin-Siemens". Nel 1892 il processo Martin-Siemens era definitivamente soppiantato negli Stati Uniti d'America dai convertitori a ossigeno (come il convertitore Bessemer e il processo LD). La nazione con la percentuale più alta di acciaio prodotto a mezzo del processo Martin-Siemens (circa il 50%) è l'Ucraina.[1]
[modifica] Note
[modifica] Bibliografia
- K. Barraclough, Steelmaking 1850-1900 (Institute of Metals, London 1990), 137-203.
- W. K. V. Gale, Iron and Steel (Longmans, London 1969), 74-77.
[modifica] Voci correlate
[modifica] Collegamenti esterni
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