Che cos’è un forno di fusione?

Un forno fusorio è un apparecchio in grado di riscaldare i materiali a una temperatura così elevata da fondere, il che da un punto di vista chimico significa sostanzialmente che raggiungono la temperatura di soglia critica alla quale si convertono da solido a liquido. Non tutti i materiali si sciolgono e quelli che lo fanno spesso hanno punti di fusione diversi. Pertanto, la maggior parte dei forni è destinata alla gestione di determinati tipi di lavori. La maggior parte sono regolabili, il che consente una certa flessibilità e controllo interno. Ci può essere un’ampia varietà in termini di dimensioni e capacità del forno, con alcuni destinati a un uso più o meno personale, come in un negozio privato o in un garage, mentre altri sono molto più grandi e vengono utilizzati industrialmente. Tuttavia, tutti di solito rientrano in uno dei quattro principali tipi o formati: forni a cupola, forni ad arco elettrico, forni a induzione e forni a crogiolo. Ognuno ha uno stile e un profilo di utilizzo leggermente diversi, ma l’obiettivo generale è solitamente lo stesso, indipendentemente dalle specifiche.

Capire le basi
I metalli sono di gran lunga il materiale più comune che le persone fondono nelle fornaci. Il metallo fuso o liquefatto è molto più malleabile e può essere formato, modellato e riconfigurato con relativa facilità. Questo vale sia per cose come l’acciaio inossidabile e l’alluminio, sia per i metalli preziosi come l’oro e l’argento. La fusione rende possibile modellare e riutilizzare questi elementi grezzi in qualcosa di utile, e una fornace è solitamente il modo più controllato ed efficiente per procedere.

La fornace è uno strumento che è stato utilizzato dalle persone per molto tempo. Si ritiene che la prima fornace abbia avuto origine con la civiltà della valle dell’Indo nel subcontinente indiano e sia stata datata tra il 2500 e il 1800 aC. Il forno fusorio è una versione industriale di questo concetto, ed è tipicamente utilizzato per la produzione di materiali specifici o come fonte di calore.

Modelli Cupola
Alcuni studiosi industriali considerano il cubilotto come la forma storicamente più popolare di forno fusorio per materiali ferrosi o a base di ferro. Il dispositivo è al suo interno un albero verticale che ricorda un fumaiolo. L’interno è solitamente rivestito con mattoni refrattari. I modelli più primitivi sono poco più che semplici torri chiuse, solitamente con un sistema di ripiani e vassoi per la raccolta del prodotto. Esempi più moderni hanno controlli della temperatura e un sistema di fusione e cattura più formalizzato. All’interno dell’albero in molti casi si trovano anche ugelli di soffiaggio dell’aria, utilizzati per aumentare il calore. Il cubilotto può essere utilizzato per vari compiti, come la produzione di minerale liquido e la fusione di ghisa o bronzo.

Archi Elettrici
I forni elettrici ad arco sono anche molto popolari per la rifusione dei rottami di acciaio. A volte vengono utilizzate unità più piccole anche per la produzione di prodotti in ghisa. Come suggerisce il nome, questo modello utilizza un arco elettrico per generare calore. L’arco crea una rottura elettrica del gas che causa la cosiddetta “scarica di plasma”, che porta a una fusione più rapida. All’interno dell’unità forno, il materiale viene messo a diretto contatto con l’arco che, in alcune unità, può raggiungere temperature fino a 3275° Fahrenheit (1800° Celsius). Molto dipende dalle dimensioni del forno e da cosa si sta sciogliendo esattamente.

Metodo di induzione
Il forno ad induzione viene generalmente utilizzato per la fusione di leghe sia ferrose che non ferrose. Di solito impiega una serpentina elicoidale in rame raffreddata ad acqua nella quale è installato un crogiolo. Quando la corrente alternata passa attraverso la bobina, il crogiolo viene riscaldato. Questo modello è generalmente elogiato per la sua efficienza energetica e la mancanza di inquinamento che provoca. I forni a induzione tendono ad essere molto più contenuti e, di conseguenza, tendono anche a creare meno disordine. La maggior parte delle fonderie di ferro ora utilizza il forno ad induzione invece del cubilotto a causa di questi vantaggi; è anche popolare in una serie di ambienti industriali in cui l’efficienza e la pulizia sono preoccupazioni.
Forni a crogiolo
Il forno a crogiolo è considerato il tipo più antico di forno fusorio e anche il più primitivo. È ancora utilizzato in molti contesti più tradizionali ed è comune per una serie di piccoli progetti, ma tende ad essere meno popolare nell’industria. Il suo design di base consiste in un crogiolo refrattario in cui viene posto il materiale da riscaldare. Il materiale viene quindi riscaldato dall’esterno della parete del crogiolo. Le versioni a gas di questo spesso utilizzano un bruciatore per generare calore, mentre i modelli elettrici utilizzano elementi riscaldanti.