Ferrolega

Una ferrolega è una lega metallica del ferro e di almeno un altro elemento chimico, escluso il carbonio.

Impiego delle ferroleghe in ambito siderurgico

In siderurgia le ferroleghe sono impiegate per portare in analisi la composizione di un bagno d'acciaio liquido. È assolutamente necessario, per tale utilizzo, conoscere il titolo (percentuale in peso) dei diversi elementi leganti diversi dal ferro. Oltre a questo è opportuno conoscere la resa che viene determinata per via sperimentale. In base al peso del bagno di acciaio liquido è immediato calcolare il quantitativo (in genere espresso in chilogrammi) di ferroleghe da aggiungere per ottenere una determinata composizione chimica finale. In genere, gli elementi che è possibile introdurre nel bagno di acciaio liquido mediante aggiunta di ferroleghe sono: manganese, silicio, cromo, molibdeno, niobio, nickel, titanio, boro. Il vanadio ultimamente non è più utilizzato come un tempo, e ciò anche a causa dell'impennata avutasi nei costi di fornitura. Alcune ferroleghe, al momento in cui vengono a miscelarsi con l'acciaio liquido generano delle "sostanze inquinanti" (cioè sostanze indesiderate che abbassano la qualità del materiale).

Alcune tipologie di ferroleghe reperibili in commercio

• FeMn-LC - ferromanganese a basso tenore di carbonio; composizione chimica indicativa: Mn 80,0-95,0%, C 0,75% max, Si 1,2% max, P 0,20% max, S 0,04% max
• FeMn-MC - ferromanganese a medio tenore di carbonio
• FeMn-HC - ferromanganese ad alto tenore di carbonio; composizione chimica indicativa: Mn 74,0-82,0%, C 7,5% max, Si 1,2% max, P 0,35% max, S 0,05% max
• FeMn-bt Si - ferromanganese a basso tenore di silicio
• FeSi - ferrosilicio
  • composizione chimica indicativa del FeSi75%: Si 74,0-79,0%, S 0,025% max, Mn 0,40% max, Al 1,50% max, P 0,035% max
  • composizione chimica indicativa del FeSi50%: Si 47,0-51,0%, Al 1,25% max, C 0,10% max, S 0,025% max, Mn 0,75% max, P 0,040% max
• FeSiMn - ferrosilicomanganese; composizione chimica indicativa: Mn 65,0-68,0%, Si 16,0-18,5%, C 2,0% max, P 0,20% max, S 0,04% max
• FeSiMn-bt B - ferrosilicomanganese a basso tenore di boro
• FeCr - ferrocromo a elevato tenore di carbonio; composizione chimica indicativa: Cr 62,0-72,0%, C 6,0-8,0%, Si 3,0% max (<0,80%), S 0,05% max, P 0,03% max
• FeCe - ferrocerio lega piroforica usata per acciarini, accendini ecc.

Calcolo della quantità di ferroleghe da aggiungere

Supponiamo, per esempio, di disporre di due ferroleghe (che identificheremo con F1 e F2) contenenti due elementi chimici (E1 ed E2) in percentuali diverse. Indichiamo con E1₁(%) e con E2₁(%) rispettivamente le percentuali di E1 e di E2 presenti in F1. Analogamente indichiamo con E1₂(%) e con E2₂(%) rispettivamente le percentuali di E1 e di E2 presenti in F2.

	Elemento 1 (E1)	Elemento 2 (E2)
Ferrolega 1 (F1)	$E1_{1}(\%)\vee E1_{1}(kg)$	$E2_{1}(\%)\vee E2_{1}(kg)$
Ferrolega 2 (F2)	$E1_{2}(\%)\vee E1_{2}(kg)$	$E2_{2}(\%)\vee E2_{2}(kg)$

Supponiamo di indicare con P.B. il peso del bagno metallico (in kg) cui desideriamo aggiungere le nostre due ferroleghe.
Inoltre con E1_D(%) e con E2_D(%) indichiamo le percentuali desiderate (valori di puntamento o di messa a punto) di E1 e di E2 all'interno dello stesso bagno metallico.
Quanti chili di F1 e di F2 occorrerà aggiungere, per un dato P.B.(kg) al fine di ottenere E1_D% e E2_D%?
Per rispondere a questa domanda occorre risolvere il seguente sistema di equazioni algebriche:

$\left\{{\begin{matrix}P_{1}(kg)={\frac {(E1_{D}\%\times P.B.(kg))}{100\%}}\ =E1_{1}(kg)+E1_{2}(kg)\\P_{2}(kg)={\frac {(E2_{D}\%\times P.B.(kg))}{100\%}}=E2_{1}(kg)+E2_{2}(kg)\\{\frac {E1_{1}(kg)}{E2_{1}(kg)}}={\frac {E1_{1}(\%)}{E2_{1}(\%)}}=c_{1}\\{\frac {E1_{2}(kg)}{E2_{2}(kg)}}={\frac {E1_{2}(\%)}{E2_{2}(\%)}}=c_{2}\end{matrix}}\right.$

Dove $P_{1}(kg)$ e $P_{2}(kg)$ rappresentano rispettivamente le quantità di $E_{1}(kg)$ e di $E_{2}(kg)$ da aggiungere per ottenere $E1_{D}(\%)$ e $E2_{D}(\%)$, mentre c₁ e c₂ sono due costanti adimensionali che dipendono rispettivamente dalla composizione di $F1$ ed $F2$.
Il sistema è composto da quattro equazioni e da quattro incognite: E1₁(kg), E1₂(kg),E2₁(kg) e E2₂(kg), pertanto è determinato.
Con dei semplici passaggi algebrici si perviene alle soluzioni cercate:

$E2_{2}(kg)={\frac {(c_{1}\times P_{2}(kg)-P_{1}(kg))}{(c_{1}-c_{2})}}\,$

$E2_{1}(kg)={\frac {P_{2}(kg)-(c_{1}\times P_{2}(kg)-P_{1}(kg))}{(c_{1}-c_{2})}}\,$

$E1_{1}(kg)=c_{1}\times E2_{1}(kg)\,$

$E1_{2}(kg)=c_{2}\times E2_{2}(kg)\,$

Da cui avremo che in totale bisognerà aggiungere $E1_{1}(kg)+E2_{1}(kg)$ chili di ferrolega F1 e $E1_{2}(kg)+E2_{2}(kg)$ chili di ferrolega F2.

Voci correlate

• Acciaio
• Ferro
• Acciai legati
• Acciaio effervescente
• Acciaio inox
• Acciaio Corten
• Acciaio Damasco (denominazione impropria per indicare l'"acciaio a pacchetto")
• Acciaio Maraging
• Acciaio strutturale
• Acciaio super rapido (definito anche come acciaio HSS)
• Biocorrosione
• Corrosione
• Diagramma ferro-carbonio
• Frattura (meccanica)
• KVRG
• London Metal Exchange (mercato dei metalli non ferrosi)
• Metallurgia

Altri progetti

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Collegamenti esterni

• (EN) ferroalloy, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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