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La ghisa

Alla base di tutto: la Ghisa  (da Wikipedia, l’enciclopedia libera)

 

Scala a chiocciolaLa ghisa (detta anche fino all'Ottocento ferraccio per la minore qualità e la peggiore lavorabilità rispetto al ferro dolce) è una lega ferro-carbonio a tenore di carbonio relativamente alto (> 2,11% fino al 6%) ottenuta per riduzione o comunque trattamento a caldo dei minerali di ferro.

La produzione della ghisa avviene generalmente per riduzione degli ossidi di ferro mediante combustione di carbone a contatto degli stessi, in apparecchiature chiamate altiforni. Il minerale viene disposto a strati alternati con carbone a basso tenore di zolfo (solitamente coke); il ferro contenuto nel minerale, quando raggiunge lo stato fuso, cola verso il basso raccogliendosi in appositi contenitori.L'impiego principale della ghisa è quello intermedio nella produzione di acciaio, che si ottiene per decarburazione della ghisa in apparecchiature (convertitori) in cui viene insufflato ossigeno (o aria): questo, combinandosi con il carbonio, ne riduce il tasso nel metallo fuso e viene evacuato come anidride carbonica.

Per le caratteristiche di grande fluidità, la ghisa è usata in larga misura, anche nella produzione di getti di fusione.

Rispetto all'acciaio dolce (C < 1,5%), la ghisa presenta maggiore durezza e quindi resistenza all'abrasione, e minore resilienza e quindi maggiore fragilità.

In passato la ghisa veniva fusa esclusivamente in terra, poi si è passati alla fusione in conchiglia e oggi si è arrivati alla colata continua, da cui si ricava la ghisa denominata anche ghisa idraulica. Le barre a colata continua, grazie alla loro estrema compattezza ed assoluta assenza di soffiature, si presentano qualitativamente ottime. Il procedimento di colata continua permette di ottenere una barra di profilo costante, accuratamente fusa, ed inoltre le caratteristiche meccaniche risultano nettamente superiori, a parità di lega, a quelle di una tradizionale fusione in terra.

Lo sviluppo della ghisa (nota fin dall'antichità) iniziò in Europa in relativo ritardo, dato che i forni riuscivano solo saltuariamente a superare i 750 °C (temperatura di fusione minima della combinazione ferro - carbonio con combinazione di carbonio del 0,81%).

Infatti il " ferro" veniva in realtà prodotto direttamente come "acciaio" in quanto il carbonio incombusto presente nel carbone di legna si combinava con il ferro. La massa arroventata e spugnosa prodotta veniva percossa (da cui la presenza di magli in prossimità di corsi d'acqua), fino ad espellere le impurità minerali contenute. L'operazione è chiamata pudellaggio. Durante l'operazione l'acciaio veniva sottoposto a numerose operazioni di ripiegatura che ne favorivano la formazione di fibre.

Nelle montagne sopra Bienno, in Val Camonica, è stato ritrovato ad esempio un forno con un massello di "ferraccio" databile al 700 d.C. circa, segno dei buoni progressi tecnici dei forni, in grado di superare i 900 °C e di avvicinarsi ai 1200 °C.

Scala a chiocciolaLa ghisa era un sottoprodotto indesiderato della produzione della spugna di ferro in bassoforni particolarmente efficienti. Trovava un limitato utilizzo (assieme al ferro dolce) nella produzione dell'acciaio a pacchetto. Per buona parte del Medioevo nell'Europa occidentale la produzione siderurgica continuò a essere basata sulla battitura delle spugne ottenute nei bassiforni.

Nei secoli successivi un progressivo lavoro di affinamento, compiuto in diverse parti d'Europa, dei metodi di costruzione dei forni, portò alla realizzazione dei primi forni "a torre" (antenati dei moderni altoforni) in varie forme.

Due dei più vecchi siti dedicati alla produzione della ghisa mediante forni a torre sono stati trovati in Svezia, a Lapphyttan e Vinarhyttan, datati tra il 1150 ed il 1350.

Mentre i forni a cupola per la produzione della spugna metallica necessitavano di essere distrutti alla fine della combustione, i cosiddetti "Stuckofen", forni "alla norvegiana", e forni "alla bresciana" lavoravano con un processo continuo. Avevano inoltre un minor consumo di combustibile, potendo produrre fino a 1300-1500 kg di ghisa al giorno consumando 3000-3200 kg di carbone di legna.

La ghisa era un ottimo materiale da fonderia, ma aveva scarse qualità meccaniche. Con le tecniche dell'epoca solo in piccole quantità poteva essere decarburata per ottenere acciaio lavorabile; per questo motivo le forge catalane rimasero in uso in Europa e nel Nord America fino alla fine del XVIII secolo.

Al termine del XIV secolo iniziò comunque a crearsi un mercato specifico per la ghisa, spinto dalla necessità di produrre cannoni e palle da cannone, ed essa cominciò ad essere prodotta in diverse parti d'Europa in forni a torre che usavano il carbone di legna come agente riducente.