La ghisa: una lega ferro-carbonio
La ghisa è una lega ferro-carbonio con un tenore di carbonio superiore al 1.98%, contenente anche altri elementi. La composizione media del carbonio nella ghisa è intorno al 4.3%. Tra i componenti accessori delle ghise si trovano silicio, manganese, fosforo, zolfo e piccole quantità di nichel, cromo e arsenico, a seconda dei minerali utilizzati. Questi componenti possono essere dannosi o benefici entro certi limiti e distinguono le ghise per l’uso a cui sono destinate.
Tipi di ghisa
Ci sono diverse tipologie di ghisa, tra cui le ghise da fonderia, utilizzate come materiale strutturale sotto forma di getti, e le ghise da acciaieria, che sono un intermedio nella produzione dell’acciaio. Gli elementi accessori presenti nelle ghise conferiscono loro diverse caratteristiche.
Ruolo degli elementi accessori
Il silicio svolge un ruolo benefico nelle ghise da acciaieria, mentre nelle ghise da fonderia favorisce la formazione della ghisa grigia. Il fosforo, nelle ghise da acciaieria, è indesiderabile e deve essere eliminato, purtroppo è spesso presente. Il manganese agisce come deossidante e desolforante, favorendo la struttura della ghisa bianca. Il zolfo è dannoso, diminuisce la fluidità della ghisa e degrada le sue caratteristiche meccaniche, così come degli acciai.
Produzione della ghisa
I minerali utili per la produzione della ghisa includono ematite, magnetite, ossidi idrati, goethite, limonite, siderite e pirite, con l’ematite come il più importante tra essi.
Processi nell’altoforno
Nell’altoforno, si verificano processi e reazioni diversi a diverse altezze, in funzione della temperatura e delle caratteristiche dell’ambiente. Nella parte superiore del tino, avviene l’essiccamento del materiale e la riduzione parziale degli ossidi di ferro. Nella parte inferiore, è completata la decomposizione dei carbonati e prosegue la riduzione degli ossidi di ferro da parte del monossido di carbonio. Nella zona della sacca, si completa la riduzione degli ossidi di ferro e prosegue quella degli ossidi di manganese e fosforo.
Carburatazione
Durante il processo nel crogiolo, la ghisa e la scoria gocciolano verso il basso e si stratificano. Nella zona di combustione, avviene la combustione del coke e nel crogiolo avvengono reazioni di ossidoriduzione tra la scoria fusa e le gocce di ghisa.
In conclusione, la ghisa è una lega ferro-carbonio con diverse varietà a seconda dell’uso e della presenza di componenti accessori che conferiscono loro specifiche caratteristiche.
