Forni industriali                                                                      

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La nostra attività di progettazione è rigorosamente dedicata, viene discussa e condivisa con il cliente in ogni fase ed in ogni dettaglio ed è finalizzata alla costruzione ed installazione di:

   

Del tipo:

 

Definizione forno metallurgico

      Il forno metallurgico è un forno, di solito costruito con materiale refrattario, in grado di raggiungere temperature tali da poter fondere vari tipi di metallo oppure scaldarlo.
Usualmente l'unico metallo che viene fuso è l'alluminio mentre in tutti gli altri casi (acciaio, ghisa, leghe di alluminio, leghe di rame) il forno viene utilizzato per eseguire i cosiddetti trattamenti termici, processi in cui, grazie alle alte temperature, il metallo subisce cambiamenti di proprietà, andando ad agire sulla struttura stessa del materiale.
I trattamenti termici più noti sono la  ricottura, la  tempra, il rinvenimento, la normalizzazione.

Struttura generalizzata di un forno

Date le alte temperature in gioco (che usualmente partono da 400 °C e non superano i 1300 °C) occorre che la struttura del forno sia realizzata in modo tale da non disperdere all'esterno il calore prodotto per scaldare il metallo. Pertanto occorre che all'interno del forno vi sia dell'isolante termico, in grado di trattenere il calore all'interno della camera (per camera s'intende semplicemente la zona interna del forno dove si trova o dve passa il metallo). I materiali più utilizzati sono preformati/mattoni refrattari o moduli/pannelli di fibre ceramiche; la struttura esterna del forno è invece metallica.

Classificazione dei forni metallurgici

Come per tutte le macchine (il forno è una macchina termica) non esiste un unico tipo di classificazione: nel caso specifico, i criteri più utilizzati sono il tipo di alimentazione, il metallo trattato, la struttura, il trattamento termico stesso, od anche il tipo di pezzo trattato.

Classificazione per tipo di alimentazione

  • forno elettrico

  • forno a combustione (in atmosfera libera o controllata)

Classificazione per tipo di metallo

  • forno per acciai e leghe ferrose

  • forno per ghisa

  • forno per bagni di alluminio

  • forno per leghe di alluminio

  • forno per leghe di rame

  • forno per leghe di titanio

Classificazione per struttura

  • forno a passo di pellegrino (o a "walking beam")

  • forno a rulli

  • forno a coclea

  • forno a pozzo

  • forno rotante

  • forno a campana

  • forno a carro

  • forno a suola fissa

Classificazione per trattamento termico

  • forno di riscaldo

  • forno di rinvenimento

  • forno di ricottura

  • forno di omogeneizzazione

  • forno di normalizzazione

Classificazione per tipo di pezzo trattato

  • forno per placche

  • forno per coil (rotoli)

  • forno per pezzi forgiati

  • forno per pezzi stampati

  • linea trattamento tubi

 

 

      FORGIATURA

 A seconda dei requisiti tecnici, ai dati relativi al processo, alla carica, alla classe di forno necessaria, al tipo di strumentazione, possiamo progettare il modello di forno più indicato e fornire diverse soluzioni.

  • forno a pozzo

  • forno rotante

  • forno a carro

  • forno a suola fissa

 

.La forgiatura o fucinatura è un processo di produzione industriale di trasformazione per deformazione plastica di pezzi metallici a sezione varia, solitamente portati ad alta temperatura (superiore alla temperatura di ricristallizzazione) e lavorati quindi con ripetuti colpi di un maglio o una pressa per forgiatura, che cambiano permanentemente la forma del pezzo, senza portarlo a rottura.

Si tratta di lavorazioni di stampaggio a caldo dei metalli o leghe metalliche partendo da un semilavorato portato a condizioni di maggior plasticità (effetto dato dalla temperatura), ad esempio una billetta o un lingotto. La forgiatura/fucinatura sono lavorazioni molto diverse dalla pressofusione  o dalla fusione in forme a perdere ove il materiale è portato allo stato liquido.

Ad esempio per un acciaio la lavorazione avviene in corrispondenza della transizione da  ferrite(soluzione solida interstiziale costituita da ferro alfa e carbonio) ad austenite(soluzione solida interstiziale costituita da ferro gamma e carbonio).

Lo scopo di tale lavorazione è la produzione di sbozzati e semilavorati massivi, che saranno poi successivamente portati a dimensione finale tramite lavorazioni alle macchine utensili o tramite più precise e successive lavorazioni per deformazione plastica.

Effetti

L'affinamento del grano cristallino metallico austenitico (gamma), tramite le pressioni applicate ad alte temperature si frattura in più parti. Sui confini del grano comincia poi col raffreddamento la trasformazione in perlite (il carbonio ha una maggiore solubilità nel solido di ferro gamma e durante la trasformazione precipita aggregandosi in Fe3C, formando lamelle di  cementite e ferrite variamente mescolate fra loro: la perlite).

La resistenza meccanica del materiale forgiato rispetto al perlitico normale aumenta per due effetti:

  • lo sforzo di progetto si distribuisce su una superficie (calcolata sul bordo dei grani cristallini) che è maggiore quando il grano è fine;

  • il comportamento del pezzo risente meno della durezza leggermente diversa fra i vari grani. Si ricorda che la frattura ha innesco in corrispondenza dei grani più rigidi e grandi.

 

 

TRATTAMENTO TERMICO

 A seconda dei requisiti tecnici, ai dati relativi al processo, alla carica, alla classe di forno necessaria, al tipo di strumentazione, possiamo progettare il modello di forno per trattamenti termici più indicato del tipo A al tipo E, dalla classe 1 alla classe 6, e fornire diverse soluzioni:

  • conformità dei forni a norma AMS 2750 rev.E  (Aerospace Material Specification) secondo classe di forno e strumentazione, compresi bocchettoni di misura per verifiche periodiche a cura dell'utilizzatore.

  •  registrazione dei dati per misurazione dell'uniformità della temperatura nel vano utile (TUS), e/o verifiche della precisione del sistema (SAT).

  • registrazione dei dati,visualizzazione, gestione tempi basato sul software Siemens WinCC.

  • messa in funzione presso il cliente compresa prima verifica TUS e SAT.

  • collegamento degli impianti forni esistenti secondo i requisiti normativi.

  • documentazione delle catene di processo complete secondo i requisiti previsti dalla corrispondente norma.

  • possibilità di trasmettere i dati misurati ad un server del cliente.

       DEL TIPO

  • forno a rulli

  • forno a pozzo

  • forno a campana

  • forno a carro

  • forno a suola fissa

Per trattamento termico si intende il ciclotermico di riscaldamento effettuato in predeterminate condizioni e temperature a cui devono seguire raffreddamenti, più o meno lenti, con lo scopo di fare assumere ad un metallo o ad una lega metallica(solitamente acciaio) quelle strutture cristalline che gli conferiscono determinate caratteristiche meccaniche e/o tecnologiche.

Per comprendere l'effetto dei trattamenti termici sulla struttura di una lega metallica, è necessario conoscere il diagramma di stato della lega stessa. Tale conoscenza non è tuttavia sufficiente, infatti i diagrammi di stato definiscono le strutture di equilibrio di un metallo o una lega ad una determinata temperatura. Le relative curve sono quindi ricavate applicando riscaldamenti e raffreddamenti molto lenti (tali da consentire il raggiungimento dell'equilibrio ad ogni temperatura).

Per questo motivo, un importante ruolo è svolto dalla velocità di raffreddamento o di riscaldamento della trasformazione. Tale velocità non solo influisce sulle temperature di transizione (che in genere saranno diverse da quelle ricavate dai diagrammi di stato), ma anche sulla natura stessa della struttura ottenuta, con la possibilità di ottenere costituenti metastabili (quali ad esempio la martensite negli acciai) assenti nel diagramma di stato.

 

Tipi di trattamenti termici

Ecco un elenco dei principali trattamenti termici a cui può essere sottoposto un metallo o una lega:

  • Normalizzazione;

  • Ricottura:

    • Ricottura completa;

    • Ricottura di lavorabilità;

    • Ricottura di globulizzazione;

    • Ricottura di ricristallizzazione;

    • Ricottura isotermica:

  • Tempra;

    • Tempra diretta;

    • Tempra interrotta;

    • Tempra scalare martensitica;

    • Tempra isoterma bainitica;

  • Rinvenimento;

  • Distensione

  • Bonifica;

    • Bonifica isotermica;

  • Solubilizzazione;

Trattamenti termici degli acciai

I trattamenti termici degli acciai possono essere suddivisi in due grosse categorie a seconda che si abbia transizione di fase o meno:

  • trattamenti termici con transizioni di fase: sono trattamenti in cui si opera al di sopra della temperatura eutettoidica; tra questi si annoverano: ricottura(semplice o isoterma),normalizzazione,tempra, martempering, tempra bainitica e austempering;

  • trattamenti termici senza transizioni di fase: sono trattamenti in cui si opera al di sotto della temperatura eutettoidica; tra questi si annoverano: ricottura di addolcimento, rinvenimento e distensione.

Ricottura

Processo utile ad annullare gli effetti di qualsiasi trattamento effettuato in precedenza, con l'eliminazione nell'ordine di

  1. tensioni residue e incrudimento

  2. alterazioni della microstruttura

  3. segregazioni

Normalizzazione

È un particolare tipo di ricottura, eseguito a 70 °C sopra Ac3, con il quale si ottiene un'affinazione della grana cristallina, per migliorare le caratteristiche meccaniche finali di un pezzo.
Il riscaldamento avviene in campo austenitico ed è seguito da un raffreddamento in aria calma.

Ricottura di addolcimento

Un materiale è dolce se si adatta bene alla trasformazione a cui è sottoposto, ovvero se ha durezza bassa e alti allungamenti. Al termine dell'incrudimento  (dovuto a deformazione plastica a freddo) il materiale è molto duro, quindi si effettua un riscaldamento per migliorare le proprietà meccaniche. Si tratta di uno dei trattamenti più diffusi in quanto la deformazione plastica a freddo è una delle lavorazioni più diffuse.
Si hanno processi di recovery e ricristallizzazione che eliminano tutte le dislocazioni  prodotte dall'incrudimento. Come conseguenze si ha un netto incremento dell'allungamento e una generazione di orientazioni preferenziali nei grani.

Distensione

È un riscaldamento a 150-180 °C che provoca una leggera riduzione delle tensioni interne, senza diminuire troppo la durezza. In pratica è un particolare tipo di rinvenimento.

Ricottura di coalescenza

Detta anche globulizzazione, è un processo che ha come obiettivo l'ottenimento di cementite sferoidale, operando a temperature prossime ad A1.
Da un punto di vista meccanico si ottiene un materiale simile alle ghise sferoidali : si impedisce il moto delle cricche in quanto si riduce sensibilmente l'angolo di partenza della cricca. Permette di associare alti allungamenti con buone resistenze, senza che il materiale sia eccessivamente fragile.
Viene utilizzata, ad esempio, per la realizzazione delle cerniere degli armadi.

Tempra

Si porta l'acciaio ad una temperatura di 50 °C superiore ad Ac3 (temperatura alla quale avviene la completa trasformazione in austenite), poi si raffredda rapidamente per ottenere martensite.

Rinvenimento

È un trattamento termico consistente in un riscaldamento seguito da raffreddamento a velocità controllata, cui possono venire sottoposti acciai e leghe leggere per ridurre la fragilità  indotta dalla tempra, a scapito però di parte della durezza. Il rinvenimento è suddiviso in diversi stadi a seconda della temperatura alla quale è portato l'acciaio, e all'aumentare di questa si ottiene una struttura con proprietà meccaniche sempre migliori (a parte la citata diminuzione della durezza). Di solito il trattamento di rinvenimento viene effettuato subito dopo la tempra.
Il trattamento di tempra più rinvenimento al 4º stadio prende il nome di "bonifica".
Si applica a materiali martensitici e porta alla formazione di bainite. Si passa da una struttura bct ad una ferrite cubica e cementite.

Bonifica

Viene eseguita su acciai a medio contenuto di carbonio(C) per eliminare le caratteristiche negative degli acciai semplicemente temprati, vale a dire l'eccessiva fragilità e la presenza di austenite residua. Consiste in una tempra con successivo rinvenimento al 4º stadio, cioè portando l'acciaio a 600-650 °C.

È possibile ottenere la struttura nota come sorbite da rinvenimento, che presenta il miglior compromesso fra caratteristiche meccaniche e resistenza agli urti.
In genere si usano acciai con un tenore di carbonio compreso fra lo 0,25% e lo 0,6%, con percentuali variabili di elementi leganti come nichel, cromo, molibdeno e più raramente vanadio.

 

      FORNI PER LAMINATOIO

 

       I forni di laminazione vengono utilizzati per portare alla temperatura necessaria alla lavorazione i lingotti e i semilavoratida sottoporre a deformazione plastica a caldo  Il riscaldamento viene effettuato mediante bruciatori di combustibile (gas, nafta, ecc.). Attualmente sono distinti in: forni a pozzo e a camera, con carica discontinua per laminazione di sbozzatura , forni continui, con avanzamento della carica per spinta su guide di scorrimento o a passo pellegrino("walking beam")(per laminatoidi profilati, barre, vergella, nastro); forni continui rotativi, con avanzamento della carica per rotazione della suola (per laminatoi di tubi, piccoli pezzi fucinati e stampati). § I forni a pozzo sono destinati a ricevere i lingotti caldi (700-900 ºC) provenienti dall'acciaieria dopo la slingottatura, con temperatura non uniforme tra cuore e superficie, con lo scopo di omogeneizzare la temperatura stessa ed elevarla al valore di lavoro (~1200 ºC). § I forni a camera vengono impiegati soprattutto per attuare il riscaldo di lingotti destinati a operazioni di fucinatura. § I forni continui vengono impiegati quando il materiale destinato alla laminazione (lingotti, ma soprattutto blumi e billette) debba essere riscaldato alla temperatura di lavoro partendo da temperatura ambiente. § I forni continui rotativi sono costituiti da una camera a pianta anulare, con suola mobile in grado di ruotare attorno all'asse del forno. Le porte di infornamento e di sfornamento sono adiacenti. Il materiale caricato ruota con la suola; man mano che la rotazione procede, avviene il riscaldamento progressivo per opera di bruciatori.

 

       

A seconda dei requisiti tecnici, ai dati relativi al processo, alla carica, alla classe di forno necessaria, al tipo di strumentazione, possiamo progettare il modello di forno per laminatoio più indicato  e fornire diverse soluzioni: