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La ghisa - Produzione della ghisa - Produzione della ghisa d'altoforno



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La ghisa






La Ghisa

La ghisa è una lega composta in prevalenza di ferro e carbonio, dà luogo a un prodotto resistente, anche se fragile agli urti, che non potendo essere forgiato né a freddo né a caldo viene ottenuto solo tramite fusione. A differenza del ferro battuto, che per ogni pezzo prodotto richiede l'abilità manuale dell'artigiano, la ghisa , essendo fusa, consente la riproduzione del medesimo esemplare in più copie, del tutto identiche l'una all'altra. Grazie a questa caratteristica, l'impiego della ghisa ha potuto diffondersi con successo, andando a sostituire altri materiali, come il legno e il marmo.



I primi importanti sviluppi delle ferriere si ebbero in Inghilterra. La penuria di legno indusse a utilizzare carbone minerale (carbon fossile). In seguito il carbon fossile fu trasformato in coke con l'eliminazione dell'aria, e la quota di zolfo diminuì. Nel 1709, Abraham Darby riuscì per la prima volta a produrre ferro tramite combustione a coke. A partire soprattutto dalla seconda metà dell'Ottocento la ghisa divenne la risposta a un bisogno sempre più incalzante, conseguenza del fatto che le città andavano espandendosi e rinnovandosi. La ghisa contribuì a trasformare il volto delle città divenendo il simbolo per eccellenza dell'industrializzazione. Nel continente, le prime fonderie si trovano in Prussia. La fonderia di Gleiwitz fu fondata nel 1798 e diventerà un'importante fonderia per la fusione artistica. In Germania la massima maturità artistica fu raggiunta nella ferriera di Berlino, in cui operavano artisti del rango di Karl Friedrich Schinkel. che era letteralmente affascinato dalla ghisa e dalle sue possibilità tecniche.

In Francia le fonderie si diffusero soprattutto nel bacino della Haute-Marne dando luogo a una produzione di alta qualità artistica che prese piede in tutto il mondo. Anche in Italia si consolidò una produzione di cui conserviamo alcune prestigiose testimonianze; ricordiamo in particolare le fonderie di Follonica e la fonderia del Pignone, entrambe toscane.

La fusione artistica in ferro subì intorno alla fine dell'Ottocento un vistoso declino, connesso con l'incipiente mutamento di stile, il cattivo uso del materiale e la perdita di qualità che ciò comportava.

Produzione della ghisa

La ghisa è una lega ferro-carbonio a tenore di carbonio relativamente alto (> 2,8 %) 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) ed il ferro contenuto nel minerale, quando raggiunge lo stato fuso, cola verso il basso raccogliendosi in appositi contenitori.

L'impiego principale della ghisa è quale 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 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.

Esistono due tipi di ghisa: ghisa lamellare con una struttura perlitico/ferritica adatte per la tempra, poi vi sono le ghise sferoidali a struttura ferritico/perlitica adatte per la tempratura.

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 che viene denominata anche ghisa idraulica. Le barre a colata continua grazie alla loro estrema compattezza ed assoluta assenza di soffiature la rendono qualitativamente ottima.

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.

Produzione della ghisa d'altoforno

Produzione della ghisa d'altoforno

L'altoforno viene caricato dall'alto con una miscela di coke, minerali di ferro e calcare. Il calore sviluppato dalla combustione del coke, favorita dall'alta temperatura (fino a 870° C) di un getto d'aria calda che investe dal basso e attraversa la carica, innesca una reazione chimica fra il carbonio del coke e l'ossigeno degli ossidi di ferro che costituiscono i minerali. Il ferro, liberatosi dai minerali, si lega con una parte di carbonio e forma ghisa fusa, che cola verso il basso. Periodicamente la ghisa viene estratta dal fondo, mentre un diverso canale di scolo permette di recuperare le scorie per avviarle a fasi successive del ciclo siderurgico.

La ghisa nell'industria


Come abbiamo detto la ghisa si ottiene negli altiforni dalla trasformazione del minerale di ferro in metallo liquido (ghise di prima fusione o grezze ), colata poi in pani e solidificata (pani di ghisa). Questi, sottoposti a un nuovo processo di fusione insieme a rottami di ferro e carbone, danno origine alla ghisa di seconda fusione, particolarmente adatta alla produzione industriale di serie.

Per la creazione di un manufatto è necessario prima realizzare il modello in legno, che è poi posizionato entro telai rettangolari, detti staffe, nei quali viene compressa una terra di fonderia refrattaria (operazione di formatura). Estratto il modello, nella cavità da esso lasciato si cola il metallo. Se i pezzi da fondere presentano parti “vuote”, è necessario creare un'anima.

Oltre ai getti in forme di terra, si producono anche getti in forme metalliche che permettono una produzione su scala più ampia.

La ghisa nell'architettura

L'impiego della ghisa per produrre complementi di architettura, per esempio colonne o balaustre, o per la costruzione di grandi opere (ponti, edifici sacri, edifici in vetro e ferro) divenne un fenomeno sempre più diffuso, che nemmeno l'ostilità di alcuni architetti riuscì a limitare. Un po' dovunque in Europa furono creati progetti unici e originali, ognuno dotato di caratteristiche proprie e peculiari. Per quel che riguarda invece la produzione corrente delle principali fonderie, una testimonianza interessante è fornita dai cataloghi che riproducevano tutta la varietà di oggetti che venivano messi sul mercato.







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