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continua, in modo da migliorare qualitativamente il prodotto e ridurre al minimo gli
sprechi, traducibili come tempo e denaro.
Sono state esaminate diverse tipologie, sia dal punto di vista dei gas utilizzabili,
quali azoto, argon, cloro ed esafluoruro di zolfo, che dei macchinari, ossia
degasaggio spray, tramite lancia o attraverso rotore. In base ad esigenze di processo,
la sperimentazione proposta Ł stata quella di inserire un sistema di degasaggio con
rotore, utilizzante una miscela di azoto ed esafluoruro di zolfo.
Con lo scopo di valutare l efficacia del processo di degasaggio, e quindi per
avvalorare che questa scelta fosse valida dal punto di vista tecnico, e di conseguenza
economico, sono state condotte delle analisi, mirate alla determinazione del tenore di
idrogeno, e della pulizia del metallo.
¨ stata infine svolta un analisi economica, mirata alla determinazione del tempo
necessario, per il recupero dell investimento effet tuato in tale modifica.
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Capitolo 2
Presentazione A.L.A. S.p.a.
2.1. Descrizione dell impianto
A.L.A. Ł un laminatoio speciale costituito dal gruppo Otefal con l obiettivo di
adottare una nuova prospettiva di produzione. Scopo dell impianto Ł produrre i coils
di alluminio per le societ del gruppo, permettendo a questo di non essere piø
dipendente da fornitori terzi, se non per billette e rottami, materia prima per la
produzione di nastri di alluminio.
Potendo in questo modo gestire la lavorazione del metallo dall origine, Otefal ha
il pieno controllo della qualit dell alluminio pro dotto.
Questa nuova realt consente al gruppo Otefal di ot tenere un maggiore valore
aggiunto, garantendo: totale ed effettiva indipendenza nella produzione dei suoi
articoli, rapidit nelle consegne, contenimento dei costi.
Attualmente la produzione del laminatoio Ł stata destinata a servire le sole aziende
del gruppo, coprendo circa l 80% del fabbisogno di nastri di alluminio. In futuro non
si esclude la vendita di coils al mercato esterno.
A.L.A. utilizza come materia prima principale pani di alluminio primario, oltre
agli scarti derivanti dalle lavorazione proprie, e si prevede di fondere circa 24.000
tonnellate/anno di alluminio, di cui circa 18.000 provenienti da scarti, tramite un
forno fusorio a doppia camera, di capacit di 60 to nnellate, in grado di fondere sia
l alluminio pulito che gli scarti di lavorazione.
L azienda riserva una particolare cura e attenzione al prodotto, al fine di ottenere
gli alti standard qualitativi che caratterizzano tutta la produzione Otefal: il
laminatoio, ad alta stiratura, Ł dotato di un controllo automatico di spessore e di un
rullo di planarit , i quali, lavorando in sinergia, possono creare alluminio
perfettamente piano, senza difetti, e generare una gamma infinita di spessori, anche
molto ridotti, per rispondere alle richieste dei progettisti piø esigenti.
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Il sistema produttivo utilizzato Ł la tecnologia a colata continua.
Il ciclo produttivo scelto si articola in tre fasi successive: la fusione del metallo, la
colata continua del nastro e la laminazione a freddo, oltre ad attivit collaterali quali:
lo stoccaggio della materia prima e del rottame, la pressatura delle scorie, la
preparazione del tip 1, il trattamento termico dei coils dopo la laminazione, la
tensiospianatura, la rettifica dei rulli, le attivit di laboratorio e controllo qualit , le
attivit amministrative, la gestione delle acque di processo, dei rifiuti e dei fumi
provenienti dalle varie unit produttive, oltre che l attivit di manutenzione elettro-
meccanica.
2.2. Descrizione del processo produttivo
2.2.1. Fusione del metallo
Il forno fusorio Ł dotato di due camere di combustione (figura 2.1), una destinata
ad accogliere l allumino pulito, camera aperta nella foto, e un altra per la fusione
degli scarti, camera con porta chiusa nella foto, con una capacit totale di 60
tonnellate.
Il forno fusorio Ł alimentato a gas naturale, ed Ł in grado di garantire una
temperatura massima della volta pari a 1050 C, da c ui si ottiene una temperatura
massima del bagno fuso di circa 850 C.
¨ dotato di un sistema di combustione di tipo termi co rigenerativo, composto da
due elementi, ciascuno avente un bruciatore a letto ceramico, funzionanti in maniera
alternata. Il principio di funzionamento del sistema di combustione Ł di seguito
riportato: gli elementi sono costituiti da un ventilatore, che permette all aria
comburente di entrare nel sistema e, passando per il letto ceramico, arriva al
bruciatore, per poi passare nuovamente attraverso il materiale refrattario, al quale
cede il proprio potere calorifero, l aria viene infine espulsa tramite un secondo
ventilatore. Finito questo ciclo si attiva il secondo sistema, nel quale si ripetono
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Con il termine tip si indica il becco di colata, che trasferisce il metallo allo stato liquido dai
canali alla linea di colata. La sua produzione avviene all interno dell azienda e richiede un particol are
processo.
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esattamente le stesse fasi. Ogni ciclo ha una durata di circa 200 secondi. Il letto
ceramico Ł costituito da sfere di materiale refrattario aventi un diametro di circa 1
pollice ciascuna, e presenti in quantit pari a cir ca 250 kg per ogni elemento. La
temperatura del letto ceramico, durante il funzionamento Ł di circa 650 C, mentre i
fumi in uscita dallo stesso arrivano a temperature di circa 250 C.
I due bruciatori di tipo rigenerativo sono posizionati entrambi nella camera che
ospita l alluminio pulito, allo scopo di non esporre alla fiamma diretta gli scarti
verniciati, i quali brucerebbero anzichØ fondere, con conseguente produzione di
grandi quantit di fumi e scorie; la fusione di tal i scarti Ł garantita dal contatto diretto
con il metallo fuso, proveniente dall altra camera e messo in circolo mediante
un apposita pompa meccanica, e dall irraggiamento d elle pareti del forno.
Quindi l alluminio viene fuso, ripulito delle scorie e addizionato con gli alliganti
necessari per l ottenimento della composizione chimica richiesta.
Il materiale viene caricato nel forno di fusione in modo discontinuo, una carica
ogni 4 ore circa, tale materiale differisce per caratteristiche chimiche e fisiche, in
particolare distinguiamo: alluminio primario solido, alluminio secondario (sows)2,
ricircoli fonderia, lega 3000 bancalata, off set3, verniciato Otefal, rottami esterni e
alliganti. Questo materiale Ł scelto in modo tale da garantire la produzione della lega
di alluminio 3105, attualmente unica lega prodotta dall impianto, rispettando gli
standard stabiliti da regolamento interno, i cui parametri sono riportati in tabella 2.1.
La composizione chimica dell allumino e delle leghe in allumino Ł specificata in
percentuale di massa.
Cu % Fe % Mn % Mg % Si % Zn % Cr % Ti %
Max O,10 0,55 0,50 0,40 0,30 0,03 0,03 0,05
Min 0 0,35 0,35 0,30 0,15 0 0 0,025
Tabella 2.1 Standard interni che regolano la perc entuale di alliganti nella lega di alluminio
3105.
I valori degli elementi in lega sopra riportati sono stati stabiliti in base alla norma:
UNI EN 573 3: 1996.
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L alluminio secondario Ł composto da pani di allumino ottenuti dalla fusione degli scarti, in lega
Ł alluminio al 99,8%.
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L offset Ł alluminio al 99,5%.
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La suddetta parte della norma EN 573 specifica i limiti di composizione chimica
dei semilavorati di alluminio e leghe di alluminio. [1]
La composizione chimica dell allumino e delle leghe in allumino Ł specificata in
percentuale di massa.
Cu % Fe % Mn % Mg % Si % Zn % Cr % Ti %
Max O,30 0,70 0,80 0,80 0,60 0,40 0,20 0,10
Min 0 0 0,30 0,20 0 0 0 0,0
Tabella 2.2 Valori stabiliti dalla norma UNI EN 5 73 3: 1996 per la percentuale di di
alliganti nella lega di alluminio 3105.
Al termine di questo ciclo il metallo Ł trasferito nei due forni di attesa. Il travaso
avviene per gravit , essendo il forno fusorio dotat o di un sistema a pompe in grado di
permettere un inclinazione di 15 in direzione dei due forni di attesa.
Figura 2.1 Forno fusorio durante una fase di scor ifica nella camera di combustione per
l alluminio pulito, la camera con la porta chiusa Ł progettata per la fusione degli scarti.
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2.2.2. Colata continua
Il metallo liquido è quindi trasferito in modo continuo dal forno di attesa alla
macchina di colata, in figura 2.2, mediante un canale rivestito in materiale refrattario.
Prima di arrivare alla macchina di colata fluisce attraverso filtri meccanici, che
rimuovono eventuali scorie o impurità residue.
All’imbocco della macchina di colata il metallo è fatto passare attraverso un becco
in materiale refrattario speciale, detto tip, che distribuisce il metallo su tutta
larghezza della macchina. Il metallo esce quindi da questo becco in forma di film già
nella larghezza finale e in spessore di 6-10 mm ed è fatto passare subito attraverso
due cilindri rotanti, internamente raffreddati ad acqua, che causano l’immediata
solidificazione del film di metallo liquido in nastro solido, dello spessore di circa 6
mm. In questa fase, per evitare l’incollaggio dei coil, viene automaticamente dosata
sui due cilindri una soluzione di grafite, per mezzo di due nebulizzatori dinamici.
Dopo la macchina di colata il nastro viene fatto passare attraverso alcuni gruppi
meccanici, una cesoia, una briglia di tensione, e quindi avvolto in coil mediante un aspo.
Figura 2.2 Linea di colata continua.
Il taglio del nastro avviene quando il coil ha raggiunto la dimensione (cioŁ il
diametro e quindi il peso) voluta senza interrompere il processo di colata, infatti lo
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scarico del coil pu avvenire durante la colata del nastro senza soluzione di
continuit .
Il processo di colata avviene in continuo in genere per 1 - 2 settimane: viene
interrotto solo quando Ł necessario cambiare la larghezza del nastro colato, salvo
evenienze intervenute.
Al termine di questa prima parte del processo produttivo si ottengono quindi coils
che hanno tutti lo stesso spessore (6 mm circa) mentre la larghezza sar compresa tra
un minimo di 1000 mm ed un massimo di 1600 mm, in funzione delle richieste
ricevute e pari comunque a quella del coil che sar utilizzato sulle linee di
verniciatura.
2.2.3. Laminazione a freddo
L obiettivo della seconda fase del processo produttivo Ł quello di ridurre lo
spessore del nastro di ciascun coil allo spessore finale richiesto, lasciando invariata la
larghezza che, come si Ł visto, Ł gi quella finale. Questa parte del processo Ł di tipo
discontinuo, si tratta di un laminatoio quarto non reversibile, a singola gabbia.
Lo spessore massimo del materiale in entrata Ł di 8,0 mm, lo spessore minimo del
materiale in uscita Ł di 0,2 mm.
I rulli, con diametro esterno di 565 mm e lunghezza di 1900 mm permettono di
ottenere un laminato con: massima larghezza in entrata di 1650 mm, larghezza
minima in entrata di 800 mm, cui corrispondono uguali larghezza minime e massime
in uscita.
Le prestazioni che garantisce sono elevate, basti considerare che questo tipo di
laminatoio Ł in grado di lavorare fino ad una velocit massima di 900 m/min.
La riduzione di spessore si ottiene facendo passare tutto il nastro di un coil
attraverso la gabbia di un laminatoio a freddo, in una sola direzione. Alla fine di ogni
passaggio lo spessore del nastro Ł ridotto del 40-50%. Piø passaggi consentono di
arrivare allo spessore finale voluto.
Dal punto di vista operativo si opera come segue: un lotto di circa 4 o 5 coils di
caratteristiche simili (larghezza, lega) viene posto in lavorazione; il primo coil viene
caricato sull aspo devolgitore del laminatoio e la testa del nastro viene introdotta tra i
cilindri di lavoro. Il nastro Ł quindi fatto passare ad alta velocit tra i rulli, i quali
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esercitando una notevole pressione ne causano l abbassamento di spessore, a fronte
di un corrispondente aumento nella lunghezza. Dall altra parte della gabbia il nastro
Ł avvolto sull aspo avvolgitore, visibile in figura 2.3. Al termine della prima
passata il coil verr scaricato dalla macchina, da l lato uscita, mentre il secondo coil
caricato dal lato entrata; dopo che tutti i coils del lotto hanno subito la stessa
lavorazione, si ricomincia a laminare per ottenere la seconda passata di riduzione
del primo coil e cos via fino al raggiungimento dello spessore finale voluto per
ciascun coil.
Figura 2.3 - Aspo avvolgitore del laminatoio, con nastro laminato avvolto in bobina.
La necessit di lavorare per lotti Ł dovuta al fatto che bisogna consentire al
singolo coil di smaltire parte del calore assorbito durante la passata, per via della
deformazione, prima di poterlo nuovamente laminare4. Durante la laminazione di
ogni coil viene spruzzato sul nastro l olio di laminazione additivato, a base di
kerosene per migliorare il raffreddamento e il distacco del nastro stesso dai rulli.
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L attesa Ł necessaria perchØ l olio di laminazione utilizzato, ossia il kerosene, si auto accende
intorno ai 106 C, e dopo una passata nel laminatoio , il nastro, entrato in lavorazione freddo, arriva ad
una temperatura di circa 80 85 C, quindi una sec onda passata causerebbe incendi nel laminatoio.
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