L’acciaio è una lega composta da ferro e carbonio in percentuale non superiore al 1,7% (al di sopra di questa percentuale siamo in presenza di ghisa) e da altri componenti, in percentuali nettamente inferiori.

Nel caso dell’acciaio inox, per esempio, vengono aggiunti elementi come il cromo, che ricoprendosi di un sottile strato di ossidi (passivizzazione) protegge il metallo dall’attacco degli agenti esterni.

L’industria siderurgica

Il ferro, alla base della produzione dell’acciaio, è uno dei metalli più diffusi, ma è difficile da lavorare perché la sua temperatura di fusione è molto alta (1540°).
Per produrre l’acciaio, quindi, prima di tutto è necessario estrarre il ferro dai minerali che lo contengono (come l’ematite Fe2O3). Le acciaierie, che solitamente si trovano in prossimità dei porti, in modo che le materie prime possano arrivare agevolmente via mare. L’estrazione del ferro avviene all’interno di un altoforno, o fornace di riduzione, con temperature intorno ai 2000°C.

L’altoforno

L’altoforno è un impianto fondamentale nell’industria siderurgica: si tratta di un forno di dimensioni notevoli, composto da due tronchi di cono uniti da diversi elementi. Dalla bocca, dove viene immesso il materiale, al crogiolo, dove si raccoglie la ghisa, le temperature sono altissime. Le pareti dell’altoforno sono realizzate in materiale refrattario, mentre la struttura interna del crogiolo è in grafite. Una volta acceso, l’altoforno non viene mai spento e rimane in funzione anche per 7 anni, finché non si usura e deve essere smantellato.
Nella parte alta della fornace vengono introdotti minerali di ferro, carbonio sotto forma di coke e calcare. Nella parte inferiore c’è una corrente di aria calda: il coke reagisce con l’ossigeno dell’aria producendo monossido di carbonio, che riduce il minerale di ferro, che viene fuso.

L’affinamento della ghisa

Nella maggior parte dei casi, l’acciaio si ricava dall’affinamento della ghisa liquida, prodotta negli altoforni, partendo da minerali ferrosi, coke e calcare.
Per affinare la ghisa si possono usare il forno Martin-Siemens, i convertitori e i forni elettrici.
Il convertitore LD è un grande recipiente a forma di tronco di cono con il fondo chiuso. Al suo interno la ghisa e altri materiali metallici presenti in percentuali nettamente inferiori vengono affinati con un getto d’ossigeno puro al 99,5%, che riduce la percentuale di carbonio presente nella ghisa. Si produce un acciaio di ottima qualità, che essendo privo di azoto, che causa fragilità, è più resistente.
L’acciaio prodotto è in forma liquida; per solidificarlo viene prelevato dal convertitore e colato in forme per farne dei lingotti o ottenere semilavorati di altre forme.

La lavorazione dell’acciaio

In seguito i lingotti vengono laminati, cioè trasformati nella forma e nello spessore desiderati. L’acciaio viene riscaldato per renderlo malleabile e poi viene fatto passare in mezzo a rulli che lo assottigliano fino a dargli la forma desiderata. Per adattarsi alle numerose applicazioni per le quali viene utilizzato, l’acciaio subisce diversi tipi di trattamenti, dal decappaggio (nell’acciaio inox) alla cementazione.
Negli impianti dove si tratta l’acciaio è necessario che tutti i componenti, tubi inclusi, resistano agli acidi e alle altre sostanze impiegate per la lavorazione.