Trattamento termico dei metalli

Fra i processi più comuni nei quali si utilizzano i forni industriali in metallurgia c’è senza dubbio il trattamento termico. Questo termine include tutta una serie di operazioni che prevedono, genericamente, dei cicli di riscaldamento e raffreddamento controllati dei pezzi metallici, effettuati allo scopo di alterare le loro proprietà fisiche e meccaniche, come la durezza, la resistenza e la duttilità. Fra i trattamenti termici sono esempi ben noti la tempra, la ricottura e l’indurimento.

Fusione dei metalli

Un altro impiego tipico dei forni industriali è quello della fusione dei metalli in preparazione per la lavorazione: è possibile trovare diversi esempi di questo tipo di forno al link https://www.ferropietro.it/forni-per-fusione-e-attesa-metalli . Il processo prevede di riscaldare i metalli fino a raggiungere il loro punto di fusione, per poi trasformarli in altri componenti, spesso tramite appositi stampi. Questo è un passaggio chiave nella produzione di molti tipi di prodotti metallici.

Produzione di acciaio

Un’importante applicazione dei forni industriali in metallurgia è la produzione di acciaio. Il processo richiede forni ad altissime temperature dove il ferro viene combinato con il carbonio e altri elementi: il risultato è una delle molte leghe specifiche che, collettivamente, chiamiamo acciai. Oltre a temperature estremamente elevate, questo processo richiede forni industriali capaci di un controllo molto preciso.

Incenerimento e riciclaggio dei metalli

I forni industriali vengono utilizzati anche nell’incenerimento e nel riciclaggio dei metalli. In questi processi il forno serve a portare i materiali a temperature molto elevate; questo permette di separare i metalli dai rifiuti, oppure di rimuovere impurità dai metalli riciclati. Con la nuova attenzione alla sostenibilità, questo è un processo sempre più frequente nell’industria metallurgica.

Sinterizzazione

La sinterizzazione è un altro processo in cui i forni industriali giocano un ruolo fondamentale. Durante la sinterizzazione, si riscaldano delle polveri metalliche in un forno fino a una temperatura appena al di sotto del loro punto di fusione: questo porta le particelle a fondersi insieme in un unico corpo solido. Si tratta di un processo che viene spesso utilizzato nella produzione di componenti per l’industria automobilistica e aerospaziale.

I forni industriali sono strumenti indispensabili nell’industria metallurgica. Che si tratti di trattamento termico, fusione, produzione di acciaio, incenerimento, riciclaggio o sinterizzazione, questi dispositivi svolgono un ruolo cruciale in molti processi chiave, grazie alla loro capacità di raggiungere, mantenere e controllare con precisione temperature elevate.

Sicuramente tutti sappiamo cosa sia un termostato, e ne abbiamo uno nella nostra casa: l’esigenza di mantenere stabile la temperatura nella nostra abitazione (o nel nostro forno, del resto) non è nulla che ci lasci stupiti o che fatichiamo a capire. Ma abbiamo mai sentito parlare di criostati? La parola è simile, e infatti lo è anche la funzione: a cambiare è quella parte, “crio”, che in greco significa “freddo”. E difatti lo scopo di un criostato è di mantenere stabilmente un oggetto, che sia un campione di tessuto o un dispositivo, a temperature bassissime. Sono diverse le strutture che questo strumento può assumere, a seconda dell’applicazione scientifica, ingegneristica, o medica per la quale sta venendo impiegato.

1. Criostati a ciclo chiuso
Questi criostati sono camere nelle quali viene pompato del vapore di elio a bassissime temperature. Un abbattitore meccanico esterno si occupa di sottrarre calore all’elio che esce dal sistema e si è riscaldato, e lo ri-immette, nuovamente refrigerato, nella camera. Il sistema consuma molta corrente, ma nient’altro, e può funzionare da solo per lunghissimi periodi. Se collegati ad una piastra metallica in una camera a vuoto in contatto con la camera a vapore, gli oggetti possono essere così refrigerati.

2. Criostati a flusso continuo
In questo caso, è un getto continuo di criogeni liquidi, come ad esempio azoto o elio liquidi, che abbassa la temperatura. Per effettuare un preciso controllo della temperatura si regola il flusso di criogeno, e allo stesso tempo si agisce su una resistenza elettrica. In questo caso, il funzionamento prolungato dipende dalle scorte di criogeno liquido disponibili.

3. Criostati a bagno
In questo tipo di criostato, l’abbattimento di temperatura è generato da un bagno di elio liquido con cui la piastra raffreddante viene messa in contatto termico; questo viene rimpolpato ad intervalli regolari, a seconda del modello e delle dimensioni. È una tecnologia resa obsoleta dall’introduzione dei superisolanti.

4. Criostati multistadio
Talvolta l’abbattimento di temperatura richiesto è tanto grande che un criostato non riesce a generarlo in un unico stadio, ed è necessario aggiungere diversi cicli di raffreddamento. In questo modo, sfruttando contenitori pieni di isotopo He-4 collegati a pompe a vuoto, è possibile arrivare a temperature fino ad 1 K – un solo grado sopra lo zero assoluto. L’aggiunta di stadi con abbattitori magnetici può portare perfino ad 1mK di temperatura.