Storia dell’acciaio

La storia dell’acciaio inizia nell’antichità. L’acciaio è una lega di ferro e altri elementi: carbonio, manganese, fosforo, zolfo, silicio, tracce di ossigeno, azoto e alluminio. Il carbonio e altri elementi nella lega agiscono come agente indurente.

L’acciaio ha un contenuto di carbonio inferiore al 2,11%. Le leghe ferro-carbonio con più del 2,11% di carbonio sono chiamate ghisa. L’oggetto in acciaio più antico è un pezzo di ferro, scavato in un sito archeologico in Anatolia (Kaman-Kalehoyuk) che risale a circa 4000 anni fa. Quando il contenuto di carbonio è superiore allo 0,3%, il materiale diventa duro e fragile se raffreddato in acqua a una temperatura di 850-900 gradi Celsius.

La sua fragilità può essere ridotta riscaldandolo a una temperatura compresa tra 350 e 500 gradi Celsius, un processo chiamato tempra. A giudicare dalla microstruttura dei manufatti rimasti, gli Egizi conoscevano questo tipo di trattamento termico intorno al 900 a.C. In questo modo hanno prodotto un materiale ideale per realizzare spade e coltelli. Inoltre, ci sono prove della produzione di acciaio trattato termicamente durante la dinastia Han (206 a.C. – 25 d.C.). Tuttavia, le civiltà antiche non padroneggiavano appieno i metodi di produzione dell’acciaio, i suoi usi erano limitati e soggetti a processi produttivi molto lunghi.

Tra il 300 a.C e il 1700 d.C è l’età del leggendario acciaio di Damasco. I segreti della produzione di questo acciaio si sono persi nel tempo, ma i manufatti sono rimasti. La storia di questo acciaio inizia in India, intorno al 300 a.C. Ma ottenne il riconoscimento durante le Crociate del Medioevo. L’acciaio di Damasco poteva essere piegato sotto pressione senza rompersi. Studi recenti suggeriscono che nella sua struttura fossero inclusi nanotubi di carbonio, il che spiegherebbe alcune delle sue qualità leggendarie.

GRANDI PROGRESSI NELLA STORIA DELL’ACCIAIO

Un importante passo avanti nella storia dell’acciaio avvenne nel 1751 quando Benjamin Huntsman fondò un’acciaieria a Sheffield, in Inghilterra. Qui l’acciaio veniva ottenuto fondendo il minerale di ferro e la ghisa in crogioli di argilla a una temperatura di 1500-1600 gradi Celsius. Si utilizzano il coke come combustibile.

Sheffield divenne il centro della produzione dell’acciaio per crogioli. Nel 1873, anno di punta, la produzione fu di circa 110.000 tonnellate, circa la metà della produzione mondiale. Il processo si diffonde in Svezia e Francia e poi in Germania. Dove viene associato alle opere di Alfred Krupp, a Essen. Questo processo ha permesso per la prima volta la produzione di acciai legati. Ciò è dovuto al fatto che gli elementi di lega potrebbero essere aggiunti al metallo fuso nel crogiolo. Il processo andò in declino all’inizio del XX secolo e si ritiene che l’ultimo forno a crogiolo fosse operativo a Sheffield fino al 1968.

Prima del 1860, l’acciaio era un prodotto costoso prodotto in piccole quantità. Le strutture metalliche erano realizzate in ferro battuto o ghisa.

L’ERA MODERNA NELL’INDUSTRIA SIDERURGICA

La storia dell’acciaio ha una svolta con l’era moderna della sua lavorazione. Essendo legato al nome del metallurgista britannico Henry Bessemer. Nel processo Bessemer, la ghisa viene convertita in acciaio soffiando aria dopo essere stata rimossa dal forno. Il processo dimostrato da Bessemer nel 1856 divenne operativo con successo nel 1864. Questo processo è uno degli sviluppi produttivi più importanti dell’era moderna. Un processo simile fu utilizzato negli Stati Uniti da William Kelly nel 1851, brevettato nel 1857. Una difficoltà con il processo Bessemer era che solo la ghisa pura con un basso contenuto di fosforo e zolfo poteva essere lavorata.

Un metodo alternativo di produzione dell’acciaio fu sviluppato nel 1860 da William e Friedrich Siemens in Gran Bretagna e Pierre ed Emile Martin in Francia. Il forno a focolare aperto veniva alimentato con aria e gas combustibile, che veniva preriscaldato dai gas di scarico a 800 gradi Celsius. Si ottenne una temperatura della fiamma di 2000 gradi Celsius, sufficiente a sciogliere le scorie. Potrebbero essere utilizzati ferro fuso, rottami freddi o una combinazione dei due. Nel 1950, il 90% dell’acciaio prodotto in Gran Bretagna e negli Stati Uniti veniva prodotto utilizzando il forno a focolare aperto. Ma questa procedura ha richiesto molto tempo.

Con lo sviluppo dell’industria elettrica, verso la fine del XIX secolo, divenne possibile utilizzare la corrente elettrica come fonte di energia nella produzione dell’acciaio. Nasce così il forno elettrico ad arco. Si tratta di una tecnologia che utilizza scarti di acciaio al 100%, ideale per la produzione di acciai basso legati.

Il termoconvettore a base di ossigeno

Nel 1948, un altro processo fu sviluppato da Robert Durrer, noto come convettore a base di ossigeno o convettore LD (dal nome delle città austriache di Linz e Donawitz). È una versione raffinata del processo Bessemer, il soffio d’aria è sostituito dal soffio di ossigeno. Pertanto, i costi di capitale sono stati ridotti, i tempi di fusione e la produttività sono aumentati. Dal 1960, su entrambe le sponde dell’Atlantico, il processo di soffiaggio dell’ossigeno ha sostituito il forno a focolare aperto e il processo Bessemer.

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