Aria compressa nel settore metallurgico

Il settore metallurgico comprende sia la produzione che la lavorazione dei metalli. Questo significa che anche le aziende che producono acciaio e metalli non ferrosi, le fonderie e le lavorazioni dei metalli rientrano in questo comparto.

Il settore, a sua volta, è tra quelli con maggiore consumo energetico. L'aria compressa è utilizzata come mezzo flessibile in molti processi di produzione per il trattamento e le varie attività di produzione dei metalli. L'aria compressa è un fattore spesso sottovalutato per la riduzione dei consumi e quindi per l'aumento dell'efficienza energetica.

Oltre a questo aspetto, la giusta qualità dell'aria compressa è fondamentale per evitare problemi di produzione e difetti nel prodotto finale. Trattando l'aria compressa secondo le proprie esigenze, le industrie di produzione e lavorazione dei metalli possono ridurre i costi, migliorare l'efficienza energetica ed evitare scarti e fermi di produzione.

Applicazioni nel settore metallurgico

Produzione

Produzione di acciaio

La produzione dell'acciaio negli altiforni prevede due fasi: nella prima, il minerale di ferro viene ridotto in ghisa, nella seconda viene trasformato in acciaio grezzo all'interno del convertitore. Nella prima fase si utilizza l’aria compressa: l’altoforno viene alimentato dall’alto, in modo che strati di coke si alternino a strati di resina di ferro. Nella parte inferiore viene insufflato il cosiddetto “vento caldo” tramite appositi generatori. Per “vento caldo” si intende aria compressa riscaldata, arricchita con ossigeno e idrogeno. Tale vento è necessario per l’efficace fusione del ferro.

Inoltre, l’aria compressa si utilizza nell’ambito del raffreddamento ad aria. Tale raffreddamento influisce sulle proprietà dell’acciaio, quindi si originano particolari requisiti sul raffreddamento del ghiaccio e del mezzo utilizzato. Un esempio è il raffreddamento velocizzato, che avviene con aria in movimento (caduta d’aria).

nella prima fase il minerale di ferro viene ridotto in ghisa, nella seconda viene trasformato in acciaio grezzo nel convertitore. Durante la prima fase viene utilizzata aria compressa. L'altoforno viene caricato dall'alto, il che significa che gli strati di coke e di minerale di ferro si alternano nell'altoforno. Nella parte inferiore viene insufflato il cosiddetto "vento caldo" attraverso appositi generatori. Per “vento caldo” si intende aria compressa riscaldata, arricchita con ossigeno e idrogeno, ed è necessario per un'efficace fusione del ferro.

L'aria compressa viene anche utilizzata per il raffreddamento ad aria. Il raffreddamento influisce sulle proprietà dell'acciaio, quindi sono necessari requisiti speciali sia per il processo di raffreddamento che per il mezzo utilizzato. Un esempio è il raffreddamento accelerato, che avviene con aria in movimento (caduta d'aria).

Pre-trattamento

Sabbiatura

Durante il processo di produzione del metallo e delle parti metalliche, la superficie deve essere completamente ripulita da residui e particelle, perchè potrebbero influire negativamente sulle fasi di lavorazione a valle, come il trattamento superficiale. Una delle procedure è la sabbiatura, chiamata anche “getto ad aria compressa”, che viene utilizzata per liberare il materiale da residui di verniciatura, impurità e ruggine, per modellare il semilavorato e per lavorare la struttura della superficie.

L’aria compressa è impiegata per accelerare il passaggio dell'agente di sabbiatura attraverso l’ugello, in quanto il getto deve urtare la superficie ad alta velocità per effettuare il trattamento.

 

Superfici

Trattamento delle superfici

Il rivestimento a polvere, detto anche verniciatura a polvere, è una tecnica di trattamento idonea a oggetti metallici e non. Esistono due procedure: il rivestimento a polvere elettrostatico (EPS) e la sinterizzazione a vortice.

L’aria compressa viene utilizzata per il soffiaggio del semilavorato, per trasportare la polvere e per la fluidizzazione. Inoltre, l’aria compressa nella cabina di rivestimento può essere usata come aria di dosaggio e di spruzzatura. La qualità dell'aria compressa influisce sul prodotto finale: se è contaminata da olio, ad esempio, può causare problemi come punti aperti (crateri) nello strato di rivestimento, o bolle o crateri nel serbatoio del fluido.

Un altro processo che coinvolge l’aria compressa è un’operazione elettrolitica detta “processo a corrente continua e acido solforico”, utilizzata spesso durante la produzione di alluminio. Per l’ossidazione elettrolitica è necessario un movimento elettrolitico e, a questo scopo, viene soffiata aria compressa trattata e priva di olio.

Per la finitura superficiale esistono anche i processi di spruzzatura termica. In relazione all'utilizzo di aria compressa, vanno menzionati gli spruzzi di fiamma nonché ad arco elettrico. In questa applicazione, l’aria compressa funge da gas nebulizzatore, spruzzando il materiale sulla superficie.

Trattamento

Taglio e saldatura

I processi laser sono spesso utilizzati per il taglio e la saldatura del metallo e l'aria compressa è impiegata in entrambi i casi. Per queste applicazioni è necessaria aria compressa priva di oli, secca e pulita per evitare problemi nel processo e con il prodotto finale.

Durante la saldatura laser, l’aria compressa, con una pressione massima di 8 bar, viene utilizzata per deviare particelle e vapori di materiale dall’ottica di saldatura e per prevenire danni. Tale procedura si effettua con l’aiuto della cosiddetta unità Crossjet.

Durante il taglio laser, l’aria compressa viene usata, a seconda dell'applicazione, per lavare il canale dello specchio e per soffiare via la massa fusa. Inoltre, può essere utilizzata come gas da taglio nel corrispondente processo. L’aria compressa pulita raffredda la superficie del materiale e migliora la qualità del taglio, garantisce la rimozione del materiale che evapora e di altri residui.

Utensili

Utensili pneumatici

Anche nell'industria metallurgica molti utensili sono azionati e controllati dall'aria compressa. È necessaria un'adeguata qualità dell'aria compressa, poiché un eccesso di vapore nei macchinari e negli impianti spesso provocano fermi di produzione e corrosione delle tubazioni. 

Un esempio di utensile ad aria compressa è il martello pneumatico (si veda Produzione di acciaio), utilizzato per la frantumazione dei nuclei e per distaccare sostanze da forni e vasche. Altri strumenti sono, ad esempio, i costipatori e le molatrici ad aria compressa.

Stampa 3D

Stampa 3D in metallo

Il processo di stampa 3D in metallo offre diversi vantaggi rispetto ai processi utilizzati finora: la produzione additiva permette di realizzare pezzi complicati, risparmiando materiale e riducendo i tempi di produzione e le fonti di errore. Attraverso la fusione laser selettiva (SLM), i componenti vengono costruiti strato per strato. Questo processo avviene solitamente in un'atmosfera di gas inerte. Tale gas è spesso l'azoto, in parte generato da aria compressa utilizzando un generatore di azoto. L’aria compressa deve avere un determinato grado di qualità, affinché componenti e processi non vengano pregiudicati da contaminazioni con conseguenti costi dovuti a guasti, pulizia e sostituzione.

Applicazioni / Referenze

ThyssenKrupp Steel Europe, Duisburg (Germany)

L'impianto d'aria compressa nella sede di Duisburg di ThyssenKrupp Steel Europe AG è lungo oltre dieci chilometri. Altrettanto elevato è il volume di aria compressa usata sul posto. I turbocompressori richiedono speciali scaricatori di condensa.

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Aria compressa come mezzo di trasporto e di esercizio

Presso GF Automotive la sabbia viene trasportata tramite aria di trasporto. L'umidità causerebbe grumi nelle tubazioni. Anche le valvole di comando sono azionate con aria compressa come aria di pilotaggio. 

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Standard di alta qualità nella produzione delle frizioni

Flender di Mussum, azienda produttrice di frizioni, necessita di un'aria compressa assolutamente non lubrificata e secca. L'aria deve soddisfare tutti i requisiti dell'applicazione, dall'aria di processo all'aria barriera, in particolare nella produzione di accoppiamenti complessi.

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lasercutting

Raffreddamento di macchine da taglio a laser

Horstmann di Verl si affida all'aria compressa non lubrificata e trattata con BEKOKAT per il raffreddamento delle macchine da taglio a laser.

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