Categorie: Metal production Industry 4.0

Come riportato in qualsiasi testo riferito alla metallurgia (ossia alla disciplina tecnica che studia i metalli, il loro comportamento e i procedimenti relativi al loro ottenimento e lavorazione), la siderurgia è indicata come la tecnica relativa al trattamento dei minerali ad alto contenuto di ferro.

Tra le leghe contenenti ferro figura, in primis, l’acciaio, una lega estratta da minerali metalliferi che è possibile lavorare tramite una serie di processi di produzione industriale che, solitamente, avvengono all’interno di altoforni, tipologia di impianti utilizzati per produrre ghisa a partire da un minerale ferroso.

Chiamato in questo modo per le dimensioni sviluppate in altezza, un altoforno può raggiungere anche gli 80 metri di altezza e un diametro massimo di 12, funzionando in modo continuo; è rivestito internamente di mattoni refrattari su un sostrato di cemento con le medesime proprietà di resistenza alle alte temperature. Basti pensare che, al suo interno, la sola estrazione del ferro avviene con temperature intorno ai 2.000°C.

Da qui una prima evidente difficoltà risiede nella lavorazione del ferro alla base della produzione dell’acciaio che richiede temperature di fusione molto alta.

Ciò detto, appare chiaro (anche per i non addetti ai lavori) che all’interno di un impianto industriale per la lavorazione dei metalli la priorità numero uno è che la produzione non si interrompa mai: un altoforno spento richiede, infatti, mesi e investimenti economicamente ingenti per essere riavviato. 

Per evitare questo non è raro il sovradimensionamento dei motori, dei riduttori e di tutti gli organi meccanici che, a loro volta, in aggiunta agli altoforni (che sono per loro stessa definizione energivori) consumano energia elettrica in quantità elevate, così come elevati si confermano i costi da affrontare per le imprese.

Per venire incontro a quest’ultime, già nel 2016 (recependo la normativa europea 2003/96/CE), il Governo italiano ha predisposto una serie di agevolazioni sui consumi di competenza che sono stati riproposti anche per il 2018 in corso.

In procinto di essere pubblicati (luglio 2018) dall’ENEA, l’Ente Pubblico di Ricerca italiano che opera nei settori dell’energia, dell’ambiente e delle nuove tecnologie a supporto delle politiche di competitività e di sviluppo sostenibile, i parametri annuali di riferimento hanno come obiettivo spingere le aziende energivore a rendere efficienti e a ridurre i propri consumi.

Per ottimizzare l’energia di un forno occorre, dunque, mettere a punto una serie di metodologie. Una di queste implica il calcolo della temperatura del carico di lavoro in grado di rilevare quando il carico in questione raggiunge il cosiddetto “steady state” al fine di ridurre il tempo di processo pur garantendo il tempo di mantenimento della temperatura del forno.

Attraverso un apposito regolatore in grado di rilevare il raggiungimento di una temperatura costante è possibile ottimizzare il tempo di processo complessivo e, con esso, l’energia del forno determinando sia un incremento delle prestazioni, sia un risparmio sui costi energetici e sulle risorse accessorie.

Verso un cammino fatto da “green” e “white” solutions

Spinte da costi energetici previsti in ulteriore aumento dagli analisti industriali e che influiscono direttamente sul profitto, le industrie attive nella produzione dei metalli devono considerare anche l’impatto sociale (oltre che finanziario a lungo termine) della riduzione del consumo energetico.

Nelle medesime industrie, la sostituzione di motori elettrici a bassa efficienza con altri a efficienza migliorata consentirebbe sia un sensibile risparmio nell’energia elettrica annua consumata dai motori, sia una notevole riduzione delle emissioni di gas serra. Non solo: gli interventi su macchinari elettrici rotanti (siano essi di recupero di efficienza o di adozione di azionamenti a velocità variabile) sono considerati da anni quelli potenzialmente più ricchi di prospettive ai fini del contenimento dei consumi energetici

In tal senso si può dire che la sfida per il risparmio energetico premi le acciaierie più eco-efficienti, ossia in grado di produrre in modo ottimale ottenendo vantaggi anche in termini ambientali, in quanto vengono ridotte le quantità di materiale refrattario da impiegare nelle siviere. Quest’ultime sono dei contenitori nei quali viene versato l’acciaio liquido proveniente dal forno elettrico e destinato al forno di affinazione dove avviene l’omogeneizzazione dell’acciaio fuso.

Influire su questo stadio, oltre che su quello dello smaltimento, significa minimizzare l’impatto che l’intero sistema ha sull’ambiente circostante.

 

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