Sistema di degasaggio e filtrazione in linea per un impianto di colata continua di alluminio

Il presente lavoro esamina la realtà aziendale A.L.A. s.p.a. sotto diversi aspetti, con lo scopo di dare una visione la più completa possibile delle attività che si svolgono all’interno della stessa e per meglio comprendere la sperimentazione del sistema di degasaggio e filtrazione in linea per l’impianto di colata continua di alluminio.
Nei primi capitoli, prettamente descrittivi, è stata inserita un’esposizione globale dell’impianto scendendo relativamente a fondo nella conoscenza del ciclo produttivo e di tutto ciò che ruota intorno ad esso. È stata data particolare enfasi ai processi di fusione del metallo, della colata continua e della laminazione a freddo. La colata continua viene esaminata dettagliatamente tramite la descrizione del processo tecnologico e delle problematiche manifestatesi nel corso della produzione, identificabili in un’eccessiva quantità di scarti e fermo macchina. Si scende gradualmente in dettaglio arrivando così ad un’accurata descrizione del vecchio impianto di degasaggio dell’alluminio, si è posta particolare attenzione alle problematiche ed ai fattori che le hanno generate, riconducibili primariamente alla presenza di gas e impurità nell’alluminio allo stato liquido. Questo ha permesso di arrivare alle possibili azioni correttive riassumibili in: una maggiore coibentazione dei canali di colata, il mantenimento dei minimi livelli di temperatura nei forni, l’inserimento di un sistema di degasaggio in linea, l’utilizzo di appositi sali di scorifica. L’intero processo tecnologico è stato poi sottoposto ad un’analisi quantitativa, con lo scopo di caratterizzare le inclusioni presenti nei diversi stadi di alluminio, tramite analisi sulla pulizia della lega e analisi metallografica sui campioni prelevati. Tale procedura, congiuntamente alle analisi che quotidianamente vengono effettuate dal controllo qualità, ha evidenziato la necessità di ottenere un prodotto qualitativamente superiore agli attuali standard. A fronte di questa osservazione l’ipotesi di progetto è stata quella di inserire un sistema di degasaggio, 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 è stata quella di inserire un sistema di degasaggio con rotore, utilizzante una miscela di azoto ed esafluoruro di zolfo. Per 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. È stata infine svolta un’analisi economica mirata alla determinazione del tempo necessario per il recupero dell’investimento effettuato in tale modifica.
L’analisi tecnica si è basata sul prelievo di campioni di alluminio fuso, prima e dopo il degasatore, in diverse condizioni operative, così da ottenere delle prove comparative e verificare quale fosse la condizione più favorevole per il processo produttivo. I risultati ottenuti sono stati soddisfacenti ed hanno mostrato una riduzione media della quantità di idrogeno dal metallo liquido a seguito del passaggio dello stesso nel degasatore di circa il 30%, nonché una notevole riduzione della scoria all’interno del campione. Nonostante il programma di degasaggio più forte sia risultato essere particolarmente efficace, per il livello qualitativo desiderato, il tenore di idrogeno e le inclusioni nel metallo sono tuttavia ancora troppo elevate, sono stati quindi inseriti due ulteriori programmi di scorifica in aggiunta a quelli esistenti al momento delle prove. Questi nuovi programmi prevedono la diffusione di una maggiore quantità di esafluoruro di zolfo rispetto ai precedenti. Si è inoltre notato che il processo è risultato più efficace impostando la velocità del rotore al suo valore massimo, con il solo inconveniente di mettere in pratica degli accorgimenti di minima entità.
Infine, dall’analisi economica svolta si è potuto constatare che il tempo di recupero dell’investimento è molto ridotto; dopo soli sei mesi l’azienda è in grado di recuperare l’investimento, questo significa che il vantaggio economico risulta immediato.