Cos'è la colata continua, a cosa serve, quali sono i vantaggi
La colata continua è un metodo molto efficace per produrre semilavorati come barre, profili, bramme, nastri e tubi in acciaio e metalli non ferrosi come rame, alluminio e loro leghe. Ad oggi, oltre il 90% dell'acciaio liquido prodotto in tutto il mondo viene processato mediante colata continua. Anche se esistono diverse tecniche di colata continua, non vi è alcuna differenza significativa nella colata di acciaio, rame o alluminio. La differenza essenziale sta nelle temperature di colata che vanno dai circa 700 °C nel caso dell'alluminio ai 1400 °C nel caso dell'acciaio. Il metallo fuso viene gettato in un recipiente di stoccaggio chiamato siviera e scorre da lì in uno stampo (detto anche lingottiera) di colata verticale o orizzontale con estremità aperta. Mentre scorre attraverso lo stampo, che a sua volta viene continuamente raffreddato con acqua, la massa liquida assume il profilo dello stampo stesso, inizia a solidificarsi sulla sua superficie e lascia lo stampo sotto forma di filamento. Allo stesso tempo, nuovo metallo fuso viene costantemente colato nello stampo alla stessa velocità per tenere il passo con il pezzo semi-solidificato che lo lascia. Il filamento viene ulteriormente raffreddato mediante un sistema di spruzzatura dell'acqua. Attraverso l'uso del raffreddamento intensificato è possibile aumentare la velocità di cristallizzazione e generare nel pezzo colato una struttura omogenea a grana fine che conferisce al prodotto semilavorato buone proprietà tecniche. Il filamento solidificato viene quindi raddrizzato e tagliato alla lunghezza desiderata mediante cesoie o torcia da taglio. Le sezioni possono essere ulteriormente lavorate nelle successive operazioni di laminazione in linea per ottenere barre, vergelle, billette di estrusione (grezze), bramme o altri prodotti semi-finiti in varie dimensioni.
Storia
Per risalire ai primi tentativi di colare i metalli dobbiamo tornare indietro fino a metà del 19° secolo. Nell'anno 1857, Sir Henry Bessemer (1813-1898) ricevette un brevetto per la fusione del metallo tra due rulli contro-rotanti per la produzione di bramme metalliche. Ma quella volta questo metodo non ricevette la giusta attenzione. Progressi decisivi furono fatti successivamente, dal 1930 in poi, con la tecnica Junghans-Rossi per la colata continua di metalli leggeri e pesanti (http://www.amm.com/HOF-Profile/IrvingRossi.html). Per quanto riguarda l'acciaio, il processo di colata continua è stato sviluppato nel 1950, prima (e anche dopo) che l'acciaio venisse versato in uno stampo fisso per formare "lingotti". La colata continua di vergella non ferrosa è stata resa possibile dal processo Properzi, sviluppato da Ilario Properzi (1897-1976), il fondatore dell'azienda Continuus-Properzi.
I vantaggi della colata continua
La colata continua è il metodo perfetto per la produzione di semilavorati di grandi dimensioni e ne consente la produzione di grandi quantità in breve tempo. La microstruttura dei prodotti è uniforme. Rispetto alla fusione in stampi, la colata continua è più economica in termini di energia consumata e riduce anche la quantità di scarti generati. Inoltre, le proprietà dei prodotti possono essere facilmente modificate cambiando i parametri di fusione. Poiché tutte le operazioni possono essere automatizzate e controllate, la colata continua offre numerose possibilità per adattare la produzione in modo flessibile e rapido alle mutevoli esigenze del mercato e combinarla con le tecnologie di digitalizzazione (Industria 4.0) [1 e 2].
Bibliografia
[1] Johann Penn, Paul Pennerstorfer, Andreas Jungbauer: New Generation of Continuous Casting Plants with Intelligent Manufacturing Strategy. in: BHM Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, January 2018, Volume 163, Issue 1, pp 11–17.
[2] Andreas Flick, Christoph Stoiber: Trends in continuous casting of steel yesterday, today and tomorrow. in: Stahl und Eisen 131(11):S80-S91 (November 2011).
Maggiori informazioni
http://ccc.illinois.edu/introduction/overview.html
http://thelibraryofmanufacturing.com/continuous_casting.html
http://www.kmmmetals.com/eng/kmm/nepartraukta_liesana2/
http://www.industrialmetalcastings.com/casting_continuous_casting.html
http://ccc.illinois.edu/PDF%20Files/Publications/04_McGraw_BGThomas_ConCast_revise3_21aug03_post.pdf
https://www.researchgate.net/topic/Continuous-Casting
https://www.chemie-schule.de/KnowHow/Datei:Stranggussprinzip.png
(in German)
Le informazioni sono state redatte dall'Ing. Konrad Dengler, giornalista tecnico e traduttore specializzato in argomenti industriali.