Rimozione della calamina: processi efficienti per superfici in acciaio e ghisa
Ossigeno e calore generano la calamina
Quando l’acciaio o la ghisa vengono riscaldati, il contatto con l’ossigeno provoca la formazione di calamina. Questa deve essere rimossa per garantire un’efficace lavorazione successiva del prodotto.
La calamina si forma principalmente durante i processi di formatura, come la laminazione o la forgiatura in altoforno, ma anche durante i trattamenti termici e i processi di tempra, volti a rendere le superfici metalliche o in acciaio più resistenti.
Per evitare difetti superficiali nelle successive fasi di lavorazione (verniciatura o lavorazione meccanica), tutta la calamina deve essere rimossa dal materiale. A tale scopo, sono disponibili processi meccanici, chimici ed elettrochimici (decalaminazione elettrochimica).
Una forma particolare è rappresentata dalla calamina di saldatura, un sottoprodotto del processo di saldatura. Anche questa deve essere completamente rimossa prima dell’applicazione di rivestimenti.
Processi di decalaminazione: quali metodi meccanici e chimici esistono?
Decalaminazione mediante trattamento abrasivo: requisiti specifici per gli impianti
La calamina può essere rimossa in modo particolarmente efficace mediante trattamento abrasivo, utilizzando il processo di granigliatura a turbina. Infatti, gli strati di calamina presentano generalmente un’elevata durezza e richiedono una forza di penetrazione elevata da parte dei singoli grani abrasivi. Questa è necessaria per ottenere una superficie in acciaio pulita dopo la granigliatura.
Nei grandi laminatoi, lamiere di acciaio, lamiere in acciaio inox o acciaio grezzo vengono spesso decalaminate direttamente dopo la produzione mediante impianti di granigliatura e successivamente dotate di protezione anticorrosione. In questo modo, le lamiere vengono poi consegnate al cliente finale. Oltre ai laminatoi, i principali utilizzatori di processi di decalaminazione sono i produttori di acciaio, le fucine e le aziende di trattamento termico.
A seconda della classificazione, la calamina aderisce con diversa intensità ai vari materiali. La calamina secca, che si forma sugli acciai al carbonio, può essere rimossa in modo relativamente semplice. Tuttavia, per eliminare la calamina adesiva – che forma uno strato sottile, compatto e fortemente aderente – nel caso di lavorazione mediante granigliatrice, è necessario granigliare a lungo e intensamente con una velocità dell’abrasivo molto elevata. Anche l’impianto deve soddisfare requisiti particolari: se la calamina rimossa entra nel circuito dell’abrasivo, agisce come carta vetrata, causando un’usura estremamente rapida delle pale della turbina e, nel peggiore dei casi, danneggiando i pezzi. Pertanto, gli impianti di granigliatura per la decalaminazione devono essere dotati di un sistema di preparazione dell’abrasivo estremamente affidabile, con un’efficace separazione pneumatica.
Una variante particolare della decalaminazione è la granigliatura umida di componenti in acciaio inox, denominata «Pure Finish». Questo processo viene impiegato in particolare per la lavorazione di superfici destinate all’industria alimentare.
Decalaminazione mediante finitura in massa: la soluzione più efficace per la lavorazione di grandi quantità di pezzi di piccole e medie dimensioni
Al di fuori dei grandi laminatoi e fonderie, dove si lavorano pezzi di dimensioni notevoli, anche i processi di finitura in massa possono rappresentare la scelta ottimale per la decalaminazione di acciaio grezzo. Anche i pezzi sottoposti a trattamento termico, soprattutto quando si tratta di grandi quantità , possono essere decalaminati o semplicemente liberati da alterazioni cromatiche (ossidi) in modo particolarmente economico mediante impianti di finitura in massa. Queste tecniche sono particolarmente adatte quando le impurità superficiali (ossidi, strati di calamina, depositi) non aderiscono troppo saldamente alle superfici dei pezzi. Un ulteriore vantaggio, tipico della vibro-lucidatura, è la possibilità di automatizzare completamente più fasi del processo mediante programmazione. In impianti di finitura in massa appositamente modificati, ad esempio, i pezzi possono essere contemporaneamente puliti, decalaminati e lucidati.
Arrotondatura, molatura, levigatura e lucidatura possono essere combinate secondo le esigenze. In diverse applicazioni, è possibile ottenere risultati eccellenti anche con la lavorazione «pezzo contro pezzo», senza l’utilizzo di corpi abrasivi o lucidanti. È persino possibile pulire e decapare aree interne a forma di manicotto. Un altro criterio decisionale è il risultato superficiale desiderato: con la vibro-lucidatura è possibile ottenere, se richiesto, superfici relativamente lisce, mentre la decalaminazione mediante trattamento abrasivo produce una superficie finale più ruvida e omogenea. Decisiva è anche la facilità di integrazione dell’impianto nella linea di produzione e il tipo di lavorazione successiva del pezzo dopo la decalaminazione..
Decalaminazione chimica ed elettrochimica
Oltre ai processi meccanici di decalaminazione – che includono, oltre alla granigliatura e alla finitura in massa, anche la decalaminazione manuale (spesso mediante dischi abrasivi in ceramica) e la lavorazione in lavatrici per calamina – sono disponibili anche processi chimici. Nella decalaminazione chimica, generalmente effettuata mediante decapaggio, il componente viene immerso in un bagno e lo strato di calamina viene disciolto utilizzando acidi come acido cloridrico o solforico. L’acido reagisce con gli ossidi di ferro, rimuovendo lo strato duro e fragile dalla superficie metallica. Questo effetto può essere potenziato mediante l’applicazione di corrente elettrica.
Il processo rappresenta una soluzione particolarmente efficace per la decalaminazione di geometrie complesse e aree di difficile accesso. Uno svantaggio è la necessità di rimuovere accuratamente i residui di acido per evitare fenomeni corrosivi. Inoltre, si generano vapori nocivi per la salute e acque reflue inquinanti. In caso di trattamento non corretto, può essere intaccato anche il materiale di base.
Cosa occorre sapere sulla decalaminazione?
Domande frequenti a colpo d’occhio.
Che cos’è la calamina e come si forma?
Dal punto di vista chimico, la calamina è un ossido o una miscela di ossidi che si forma sulla superficie del ferro o dell’acciaio quando il metallo reagisce con l’ossigeno ad alte temperature. Essa è costituita principalmente da una miscela di diversi ossidi di ferro, tra cui la wüstite (FeO), l’ossido di ferro(II), la magnetite (Fe3O4), un ossido misto di ferro(II,III), e l’ematite (Fe2O3), l’ossido di ferro(III). Questi strati di ossido si formano ad alte temperature, aderiscono saldamente alla superficie metallica e creano uno strato compatto e duro, che risulta difficile da rimuovere meccanicamente.
Qual è la differenza tra calamina e ruggine?
Sia la calamina che la ruggine sono prodotti dell’ossidazione del ferro, ma si differenziano notevolmente per la loro formazione e le loro proprietà . Mentre la ruggine si forma a temperature normali e in presenza di acqua, la calamina si genera principalmente ad alte temperature, generalmente senza il coinvolgimento di acqua. La calamina aderisce saldamente alla superficie metallica, formando uno strato compatto e duro, mentre la ruggine si deposita in modo lasco, rende il materiale poroso e favorisce la progressione continua della corrosione.
Qual è la differenza tra calamina e perdita al fuoco?
Con il termine calamina si indica lo strato di ossido che si forma ad alte temperature sulla superficie del metallo, mentre la perdita al fuoco indica la perdita di materiale dovuta a ossidazione, combustione o formazione di scorie. Nella produzione dell’acciaio, tali perdite possono raggiungere fino al 4 % del peso iniziale. A seconda del processo di formazione, la calamina viene indicata anche come battitura, scaglia di ricottura, scoria di forgiatura o pelle di laminazione.
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