Facendo riferimento all'articolo di John Acciaio del WTC utilizzato in una nave della marina USA, sappiamo che parte dell'acciaio estratto dalle macerie di Ground Zero è stato riutilizzato per costruire una nave della marina USA.
Come già indicato nell'articolo, sono state utilizzate solo alcune tonnellate di acciaio con lo scopo di dare alla nave un valore simbolico da ricordare nella storia.
Ha poco valore sindacare sulle cifre, stimando un campo di grandezze delle lamiere prodotte in base alla densità dell'acciaio ed alle tonnellate al variare dello spessore, poiché l'unico dato così messo in risalto non fa altro che confermare quanto già detto. Risulta molto più interessante parlare del processo di produzione dell'acciaio e di riciclo dei materiali.
Esistono diversi processi industriali per produrre l'acciaio (Bessemer, Martin-Siemens, L.D., eccetera); tuttavia in genere la produzione dell'acciaio si basa su una grossa torre con pareti refrattarie detta altoforno, alta quasi 40 metri, in cui vengono inserite tre tipologie di materiali mediante trasporto su rulli mobili:
- minerali di ferro: ematite (Fe2O3), magnetite (Fe3O4), siderite (FeCo3) e pirite (FeS2)
- carbone: coke
- calcare: CaCO3
In questo modo la temperatura si innalza sempre più man mano che si scende di quota, formando progressivamente varie reazioni di riduzione che coinvolgono gli elementi presenti.
Nel processo avviene la separazione dell'ossigeno dal ferro, con liberazione di ossido di carbonio (in seguito a basse temperature l'ossido di carbonio muta in anidride carbonica) e contemporaneamente parte del restante carbonio del coke va a mescolarsi con il ferro, formando la ghisa.
Compito del calcare è combinarsi con le impurità (S, P, Si) presenti nei minerali di ferro per formare dei composti non miscibili con la ghisa fusa chiamati ganga o scorie. Non essendo miscibili ed essendo più leggeri della ghisa, potranno in seguito essere estratti andando a formare la loppa basica.
Tale scarto viene riutilizzato macinato come additivante del calcestruzzo.
Il metallo fuso estratto dall'altoforno non è ancora acciaio, bensì ghisa. La differenza riguarda la percentuale di carbonio presente nel metallo. La ghisa fusa viene spillata su un grosso contenitore chiamato siviera. Per ridurre la quantità di carbonio presente, viene soffiato ossigeno puro ad alta temperatura direttamente sulla superficie del liquido per provocare la combustione del carbonio dal metallo e la formazione ad alte temperature di ossido di carbonio (CO) ed a basse temperature di anidride carbonica (CO2). Il processo fornisce calore al liquido e mantiene la temperatura sopra il valore di fusione.
A seconda che debba essere prodotta ghisa, acciaio duro o acciaio dolce, si varia la quantità di ossigeno soffiato nel liquido e di conseguenza la concentrazione del carbonio presente.
Tale operazione, tuttavia, rischia di inserire nel liquido delle soffiature di ossido di carbonio che, se non fuoriescono prima della solidificazione del fuso, potrebbero creare gravi problemi alla lavorabilità del metallo (acciaio effervescente) ed alla prestanza dei profilati prodotti (per esempio con la riduzione della sezione resistente).
Per ridurre la possibilità di presenza di soffiature di ossidi di carbonio nel fuso viene inserito nella siviera alluminio, il quale, grazie alla forte affinità con l'ossigeno, impedisce che nell'acciaio rimangano residui di ossidi di carbonio (acciaio calmato).
Non viene inserito solo l'alluminio prima dell'operazione di soffiatura, ma anche altri elementi per produrre differenti tipologie di acciaio (acciai inossidabili, CorTen, HLSA, micro-legati, normali da carpenteria, eccetera).
I composti inseriti tendono a modificare le proprietà fisiche e meccaniche dell'acciaio sia a temperatura ambiente che ad alte temperature ed in alcuni casi ad interagire non solo con il ferro, ma anche con carbonio ed ossigeno.
Per esempio, alle alte temperature basta ricordare la divisione fra elementi in lega alfageni o gammageni e, per le basse temperature, la differenza fra un acciaio inossidabile ed uno normale.
Particolare attenzione viene riposta ai possibili composti di elementi in lega, carbonio ed ossigeno (carburi di cromo, di zolfo, eccetera), tali da far venire meno le caratteristiche di lavorabilità in sicurezza dell'acciaio o tali da ridurre sensibilmente caratteristiche resistenziali dell'acciaio (principalmente duttilità e resistenza).
E' importante notare che in questa fase vi è il riciclaggio dell'acciaio/ferro vecchio e degli altri elementi in lega (l'alluminio può benissimo essere aggiunto con un carico di lattine riciclate).
Spesso vengono utilizzati i rottami pressati delle automobili che presentano caratteristiche qualitative mediamente note.
Visto che non ha senso far rieseguire il completo ciclo a tutti i metalli da riciclare e visto che l'inserimento nel ciclo dell'altoforno potrebbe ledere il materiale refrattario della torre con conseguenze catastrofiche, questi vengono inseriti direttamente nella ghisa e fusi con l'apporto di calore fornito nella fase di soffiatura dell'acciaio liquido.
L'operazione di soffiaggio, con l'innalzamento della temperatura a 1600°C e il rimescolamento del liquido, garantisce lo scioglimento dei metalli riciclati e l'omogeneità del composto.
Con tutta probabilità, i resti di acciaio del WTC sono stati inseriti in questa fase e fusi assieme ad altro acciaio non proveniente da Ground Zero.
E' interessante a questo punto parlare dello zolfo, visto che viene più volte citato dai dietrologi in riferimento alle analisi compiute dalla FEMA. Lo zolfo nell'acciaio crea dei composti con un punto di fusione inferiore rispetto al materiale primario (lo zolfo rientra fra gli elementi gammageni). Ciò può permettere un grosso risparmio di energia al momento della produzione della ghisa, visto che abbassando la temperatura di fusione per parte dei materiali inseriti si può risparmiare in calore da produrre, ovvero si può ridurre la quantità di carbone da inserire nell'altoforno (vedi inserimento di minerali di pirite).
Tuttavia tale elemento ha conseguenze catastrofiche nella lavorabilità dei prodotti in acciaio, visto che la presenza dei composti di zolfo, carbonio e ferro provoca una fragilità a caldo, ovvero un fenomeno di rottura non duttile improvvisa ed imprevedibile dentro i macchinari di formatura che può mettere a rischio la sicurezza dell'officina.
Nei casi in cui vi è una concentrazione di zolfo non trascurabile nella ghisa prima della fase di soffiatura (percentuale inferiore a 0.05% se si vuole produrre un buon acciaio, oppure limitazione dello 0.05% della somma della concentrazione di zolfo-S e fosforo-P) e non si possa procedere ad una diluizione aggiungendo altra ghisa fusa, si aggiunge come metallo in lega il manganese (Mn), il quale, avendo una forte tendenza a combinarsi con lo zolfo, forma degli altri composti in sostituzione di quelli basati su ferro ed ossigeno.
E' bene ricordare che parte dei detriti di acciaio del WTC ha mostrato la presenza di un vasto fenomeno di corrosione intergranulare dovuta allo zolfo, con formazione dei composti di ferro e zolfo tale da permettere di determinare la temperatura raggiunta dagli elementi strutturali, così come descritto nell'Appendice C del rapporto FEMA (tale metodo non fu l'unico utilizzato per determinare le temperature interne degli incendi).
Oltre allo zolfo, molti altri elementi possono essersi incrostati sulla superficie delle travi di acciaio utilizzate per creare simbolicamente la nave: da residui di carbonato di calcio o di solfato di calcio, a resti delle componenti del calcestruzzo (idrauliti), polvere di vari metalli, residui di combustione di varie sostanze/materiali presenti nei vani del World Trade Center, eccetera.
Lo spegnimento delle macerie incendiate con idranti e schiuma, e l'esposizione alle intemperie a Ground Zero e nel deposito provvisorio di Staten Island, dovrebbero ulteriormente aver creato depositi di ruggine e sporco sulla superficie degli elementi strutturali residui in acciaio.
Non è detto che le travi utilizzate per produrre la US Navy LPD-21 New York facessero parte dei campioni che avevano subito il fenomeno di corrosione intergranulare. Non è noto nemmeno se tali pezzi abbiano subito una grossolana ripulitura prima di essere fusi e riciclati.
Tuttavia i pezzi inseriti devono essere stati per forza analizzati per definire che composti entravano nella siviera ed in che percentuale, al fine di non mettere a repentaglio le successive fasi di formatura in officina della colata, o al fine di evitare la creazione di una partita ammalorata di profilati e lamiere d'acciaio.
In seguito il metallo della siviera può essere stato fatto colare in varie forme in cui lo si lascia solidificare (per esempio in lingotti, bramme, billette, eccetera), oppure viene inviato ai cicli continui di raffreddamento.
Arrivato ad una temperatura inferiore a quella di solidificazione, viene mandato alla formatura dei pezzi desiderati (a caldo o a freddo - basata su un ciclo continuo, o meno) o ai trattamenti termici/superficiali (tempra, ricottura, eccetera).
Una volta solidificato, viene venduto con certificato di qualità che definisce la resistenza caratteristica (ahimè non la resistenza minima garantita), nonché le caratteristiche meccaniche-fisiche (quelle sulle basi delle quali è definita la sigla che contraddistingue il pezzo e la tipologia di acciaio). Tali dati sono forniti sulla base di una misurazione statistica a campione sulla partita di acciaio prodotta (quelli che subiscono una prova distruttiva vengono riciclati e rifusi).
Quindi anche in questo caso vi è un controllo delle caratteristiche qualitative dell'acciaio, le quali sono basate sugli elementi di cui è costituito e sul processo di formatura.
Un ultimo aspetto può interessare. Il direttore di un cantiere di costruzioni è tenuto a controllare che il materiale fornito soddisfi le caratteristiche certificate dalla società produttrice con delle prove eseguite in cantiere.
Inoltre è importante ricordare che circa ogni 5-10 anni nei giornali appaiono articoli di sequestri di partite di acciaio radioattivo. Esempio: Acciaio radioattivo dalla Cina.
CONTAMINAZIONE ACCIDENTALE - La contaminazione, secondo gli investigatori, è probabilmente dovuta alla accidentale fusione durante il ciclo di lavoro di una sorgente radioattiva "orfana". Si definiscono "orfane" le sorgenti radioattive che sfuggono dal controllo delle autorità. L'Italia è il secondo Paese in Europa, dopo la Germania, per lavorazione di rottami metallici importati.
Il cobalto 60 è un elemento radioattivo, usato in piccole percentuali per fare radioterapia; tuttavia mescolato al fuso della siviera in dosi maggiori è capace di contaminare un'intera partita di prodotti finali di fusione e forgiatura. A tal riguardo l'industria siderurgica è obbligata ad eseguire controlli di radioattività sui materiali impiegati, sia quelli con cui si riempie la torre dell'altoforno, sia quelli immessi nella siviera per riciclare metalli.
Tuttavia a volte capita che vi siano rari casi in cui la presenza di materiale radioattivo sfugge al controllo. In qualche altro caso si tratta invece di truffe per smaltire illecitamente sostanze contaminate da radioattività.
Si può ricordare che alcune teorie dietrologiche per l'abbattimento del WTC prevedono l'uso di mini-nuke, ovvero mini bombe atomiche tarate per provocare la distruzione del WTC o la fusione della struttura (qualche esempio: nucleardemolition, forum Luogocomune, eccetera).
Tali teorie dietrologiche dimenticano che il metallo di Ground Zero sarebbe rimasto contaminato dall'esposizione radioattiva alla pari di chi quel giorno era in strada ad osservare gli eventi catastrofici e alla pari degli edifici circostanti. Tendenzialmente queste teorie si appoggiano sull'enunciato dietrologico che il metallo fu fatto sparire in breve tempo, sottraendolo a possibili controlli con una bonifica lampo dell'area di Ground Zero. A tal riguardo i dietrologi dimenticano di parlare sia di tutti i pezzi inviati ai vari musei dedicati all'11/9 sparsi in America e nel mondo (pezzi sempre in esposizione e sempre controllabili), sia del tempo di permanenza delle macerie di Ground Zero nella periferia di New York, in un sito a Staten Island, sia del riutilizzo di parte dell'acciaio per rifusione (pezzi controllati per necessità di produzione).
In conclusione, far fondere il metallo del World Trade Center consegna le eventuali prove del complotto in mano a nuove persone, specializzate nell'analisi del metallo e costrette ad analizzare l'acciaio riciclato per una produzione di qualità, capaci di verificare la presenza di fattori anomali quali radioattività o concentrazioni eccessive di elementi in lega dannosi.
Le teorie dietrologiche necessitano quindi del postulato che centinaia di migliaia di tonnellate di metallo siano sparite nel nulla, come se fossero state spedite in una oscura discarica sulla faccia nascosta della Luna, poiché l'alternativa aggiungerebbe all'ipotetico gruppo di cospirazione altre persone pressoché sconosciute, le quali, ricevuto il metallo, non sollevano alcuna obiezione sulle condizioni in cui si trova o sulle cosiddette prove di demolizione controllata che avrebbe in sé.
Aggiornato 15 luglio 2008
Chissà...forse la CIA ha rimosso le prove prima di consegnare il metallo alla fonderia! :DD
RispondiEliminaComplimenti: ottima descrizione :)
Come al solito, un ottimo articolo.
RispondiEliminaPerò desidererei fare qualche appunto.
Innanzittutto il compito del calcare è sì quello di contribuire a togliere le impurità, generalmente di natura silicea, ma non per "assorbimento", quanto come fondente, cioè per rendere fusibile la ganga ad una temperatura di fusione di poco superiore a quella della ghisa.
Proseguendo, il termine "inclusioni di ossidi di carbonio" penso sia assolutamente da correggere. Le inclusioni infatti si intendono sempre di consistenza solida e il CO e la CO2, con tutta la buona volontà, sono sostanze volatili a quelle temperature.
Parliamo piuttosto di "formazione di carburi", che comunque si formeranno quando si solidificherà l'acciaio (esempio negli acciaio inossidabili: carburi di cromo; oppure il carburo di ferro, la cementite, in un qualunque acciaio).
Inoltre durante la conversione da ghisa ad acciaio, nel convertitore LD (http://en.wikipedia.org/wiki/Linz-Donawitz_process), dove viene utilizzato ossigeno puro, avviene la COMBUSTIONE del carbonio presente, non la dissociazione dal ferro. Inoltre per eliminare i gas presenti nel fuso ("acciaio effervescente") si utilizza, oltre all'alluminio, il silicio, nell'ambito del "calmaggio" dell'acciaio.
http://www.dynamicsteel.ch/it/servizi/elementi_di_lega_s01.htm
E sempre riguardo alla conversione: che intervallo di temperature intende per la produzione di anidride carbonica ? Perchè il processo scatena temperature così elevate che vengono utilizzati pani di ghisa solida, per evitare l'eccessivo innalzarsi delle temperature.
Sulla distinzione fra elementi alfageni e gammageni: questi elementi vengono aggiunti appunto per allargare o restringere il campo di temperature in cui il ferro in fase gamma risulta stabile. Con acciai molto legati si può arrivare a stabilizzare l'austenite a temperatura ambiente, ottenendo così acciai austenitici.
Riguardo alla pericolosità dello zolfo, confermerei la sua pericolosità per le ALTE temperature (appunto fragilità a caldo e al rosso), ma secondo alcuni è invece consigliabile per certe applicazioni, in quanto migliora alcune lavorazione a freddo, come la tornitura, in quanto migliora la truciolabilità dell'acciaio.
Inoltre lo zolfo è sì un elemento gammageno, ma non per questo ne abbassa la temperatura di fusione. E comunque il tenore è ridotto, sì che il suo contributo in questo senso sarebbe trascurabile.
http://www.dynamicsteel.ch/it/servizi/elementi_di_lega_s01.htm
Riguardo alla colatura in varie forme, non comprendo cosa voglia dire "parzialmente solidificare". Per evitare che deformando il pezzo, esca acciaio fuso, si deve appunto aspettare che sia completamente solidificato. Anche nel sistema a colata continua, rappresentato nella figura, si deve far prolungare il sistema di rulli fino a che si è ragionevolmente sicuri che non esista più un cuore liquido, altrimenti sprizzerebbe anche l'acciaio fuso che viene colato dalla siviera.
Infine riguardo le sorgenti radioattive orfane: spesso non vengono rilevate prima della fusione, perchè sono schermate dal loro contenitore in piombo ancora integro. Quindi se ne scopre la radioattività solo a fusione avvenuta. "Problema" simile avvenne per esempio all'acciaieria Valbruna di Vicenza un decina d'anni fà.
Inoltre il cobalto 60 viene utilizzato anche per effettuare gammagrafie, con lo stesso scopo delle radiografie: fare controlli non distruttivi di componenti metallici.
Cordiali Saluti
Claudio
Ah, ovviamente mi sono dimenticato di citare la fonte che ho utilizzato maggiormente:
RispondiElimina"Lezioni di metallurgia" di Paolucci, edizioni Libreria Progetto.
Toh, la stessa casa editrice di "Lezioni di tecnologia dei materiali e chimica applicata" di Dina Festa.
Ho notato or ora una contraddizione sul ruolo dello zolfo.
Nel passaggio che avete citato voi, l'autore ne parla in modo molto sentito; nel Paolucci invece non ne accenna affatto, nel capitolo della metallurgia di processo.
Penso che sia solo una contraddizione apparente: il ruolo dello zolfo nell'altoforno e nella fonderia è trascurabile, mentre è critico nelle lavorazioni a caldo.
Quindi nessuna contraddizione.
Ancora complimenti per il lavoro che state facendo. Sinceramente.
Cordiali saluti
Claudio
Ottimo lavoro, davvero.
RispondiEliminaE' quanto spiegano, a sommi capi, durante un corso di metallurgia. Manca solo il ciclo di raffreddamento, la stagionatura ed è tutto completo :-)
Calcare: ad essere precisi una dizione più corretta sarebbe combinarsi con le impurità presenti, piuttosto che mescolarsi.
RispondiEliminaIl CaCO3 si decompone in CaO+CO2 e l'ossido di calcio va a combinarsi con le scorie di SiO2, formando CaSiO3....
Inclusioni: riprendendo in mano il libro di Tecnologia dei materiali, le inclusioni non metalliche propriamente sono parti delle scorie che per le loro dimensioni ridotte non hanno avuto il tempo di risalire fino alla superficie. Rimangono quindi inglobate nel metallo.
Dina Festa, Tecnologia dei materiali:" Durante il processo di solidificazione dei lingotti si possono formare nell'acciaio anche delle inclusioni gassose (soffiature). In particolare, operando l'affinazione della ghisa con il processo LD, il bagno alla fine conterrà ossigeno disciolto che si può eliminare totalmente con l'aggiunta di disossidanti, in particolare alluminio. Se invece l'acciaio è colato in lingottiera senza disossidazione finale, l'acciaio si dice effervescente perchè nel corso della solidificazione l'ossigeno reagisce col carbonio formando CO, che si sviluppa vivacemente determinando una serie di cavità (soffiature) nel lingotto, disposte con regolarità al di sotto di uno strato superficiale compatto di metallo molto puro".
Tuttavia sono anch'io dell'opinione che possa essere meno criticabile identificarli come carburi nella matrice dell'acciaio.
Combustione del carbonio: è un termine più corretto per descrivere la reazione chimica che avviene nel processo LD e che porta alla riduzione della percentuale di carbonio presente e quindi alla separazione o dissociazione di carbonio dall'acciaio.
La conversione LD che alcuni testi indicano nella siviera ed altri in un apposito convertitore (in seguito il metallo fuso viene messo nella siviera e da questa viene fatta la colata) innalza enormemente la temperatura.
Si cerca di mantenere la temperatura nell'intorno dei 1600°C.
La tornitura: i cosiddetti acciai risolforati vengono utilizzati in applicazioni di idraulica (produzioni tubazioni) ed in impieghi meccanici per migliorare la lavorabilità alle macchine utensili. In questi casi credo non si ricada nelle normative UNI EN specifiche degli acciai per costruzioni edili, assai restrittive riguardo alla presenza dello zolfo.
Volendo si può ricordare anche il calcolo del carbonio equivalente nel DM9/1/96 per quanto riguarda i ferri di armatura.
Nell'edilizia è più interessante la saldabilità di un metallo piuttosto che la tornitura o la truciolabilità.
Per cui la formazione di un liquido eutettico nell'intorno dei grani di acciaio nei lembi di metallo da saldare può essere un fattore piuttosto sgradevole.
Abbassare il punto di fusione con lo zolfo gammageno: l'inserimento di minerali di pirite indubbiamente crea le condizioni affinchè si possa creare FeS abbassando il punto di fusione per parte del materiale.
Parzialmente solidificare: giusto, è meglio togliere il parzialmente.
Gammagrafie/radiografie: vengono sfruttati i raggi gamma emessi dal cobaldo60, sorgente schermata e lasciata interagire con il metallo per un breve lasso di tempo (non ho ben presente quale sia il tempo di decadimento del cobalto60). Tutto ciò ovviamente è diverso dall'inserire nel metallo fuso l'elemento radioattivo o dall’esporre il metallo ad una sorgente radioattiva forte per un lungo periodo di tempo.
Nel testo non sono riportati passi del libro Tecnologia del materiali, autrice Dina Festa. E' curioso che al contrario si parli di citazione del testo nel commento riguardo al post del blog.
Riguardo ai due libri, probabilmente la più grossa differenza è l'esser destinati l'uno a lettori di ingegneria civile e l'altro di ingegneria meccanica con tutto ciò che ne deriva sia per gli aspetti fisici (truciolabilità/saldabilità) di interesse sia per le relative norme a cui sottostare.
Saluti
Mi scuso per aver parlato del ruolo dello zolfo in ambiti che non riguardano l'edilizia, facendo solo confondere le idee sulla sua riconosciuta pericolosità.
RispondiEliminaRiguardo la citazione del testo “Lezioni di tecnologia dei materiali e chimica applicata” ho colpevolmente dimenticato di specificare dove fosse utilizzato: http://undicisettembre.blogspot.com/2007/08/molten-metal-sulfur.html.
La sorpresa in me è scaturita per la coincidenza della casa editrice.
Vorrei però proseguire la discussione sulla produzione dell'acciaio, se possibile per via privata, data la non attinenza al blog.
Ancora vivi complimenti per il lavoro che svolgete.
Cordiali Saluti
Claudio
Undicisettembre come e meglio di Superquark: complimenti e grazie Mother :D
RispondiElimina[QUOTE]Mi scuso per aver parlato del ruolo dello zolfo in ambiti che non riguardano l'edilizia, facendo solo confondere le idee sulla sua riconosciuta pericolosità.[QUOTE]
RispondiEliminaMa no, non devi scusarti. E' che in generale lo zolfo non viene considerato un buon elemento per i materiali da costruzione. Per esempio i solfati possono essere pericolosi anche con il cemento sia nel calcestruzzo sia nella malta dei muri in mattoni con determinati fenomeni di rottura e deperimento del costruito (thaumasite, efflorescenze da sali solfatici, rimozione dell'intonaco, degrado dei mattoni da smog). Insomma forse solo i polimeri non se ne lamentano.
Dal punto di vista ambientale i solfati sono considerati un inquinante.
[QUOTE]Riguardo la citazione del testo “Lezioni di tecnologia dei materiali e chimica applicata” ho colpevolmente dimenticato di specificare dove fosse utilizzato: http://undicisettembre.blogspot.com/2007/08/molten-metal-sulfur.html.
La sorpresa in me è scaturita per la coincidenza della casa editrice.[QUOTE]
Opps, qui mi scuso io. Avevo dimenticato di averlo citato in altri post.
[QUOTE]Vorrei però proseguire la discussione sulla produzione dell'acciaio, se possibile per via privata, data la non attinenza al blog.[QUOTE]
In home page c'è una mail sulla colonna di destra sotto contatti.
Scrivendo a quella ci si può mettere in comunicazione senza dover lasciare mail esposte in luogo pubblico.
[marker posta]
RispondiEliminabrain_use,
RispondiEliminaho pubblicato il tuo commento ma credo che ci sia qualcosa che non va.
Se vuoi lo cancello, ce n'è uno identico in attesa di moderazione in merito al primo articolo su Caen.
Cosa volevi scrivere?
Ciao, hammer: niente.
RispondiEliminaScrivo così quando voglio ricevere i commenti in posta ma al momento non ho nulla da aggiungere al dibattito.
Piuttosto che scrivere una st... qualsiasi, preferisco farvi lavorare per rifiutare il commento... :-P
Ok,
RispondiEliminagrazie della spiegazione.