Il processo di fusione della colata di precisione in acciaio inossidabile è un fattore importante che influisce sulle prestazioni della colata stessa. Poiché il processo di fusione determina direttamente la purezza dell’acciaio fuso, ne condiziona in ultima analisi la qualità intrinseca e la composizione del getto. Nella fase di fusione, l’aspetto più cruciale consiste nel ridurre il tenore di carbonio preservando al contempo il cromo; successivamente, occorre eliminare quanto più possibile le inclusioni non metalliche presenti nell’acciaio fuso, poiché il contenuto di carbonio è strettamente correlato alle proprietà dell’acciaio. La presenza di carbonio può infatti provocare, a temperature comprese tra circa 510 e 788 °C, una carenza di cromo ai bordi dei grani dell’acciaio inossidabile durante la saldatura o il riscaldamento, con conseguente corrosione intergranulare.
Pertanto, la resistenza alla corrosione dell’acciaio inossidabile risulta fortemente influenzata dal contenuto di carbonio. Gli acciai inossidabili a basso tenore di carbonio (≤0,08% C) e a ultra‑basso tenore di carbonio (≤0,03% C) rappresentano la direzione di sviluppo dell’acciaio inossidabile moderno. Si tratta di lingotti d’acciaio forniti dalle acciaierie con composizioni standard, che vengono poi rifusi in forni ad induzione ad alta potenza per la produzione delle colate. Questo costituisce un procedimento semplice e pratico per realizzare colate di precisione in acciaio inossidabile.
Questo metodo risulta particolarmente adatto alle numerose aziende cinesi produttrici di colate di precisione in acciaio inossidabile, soprattutto considerando lo stato attuale di piccola scala delle attività. Tuttavia, poiché la commercializzazione delle materie prime per la colata nel nostro Paese non è ancora perfetta, tale procedura non ha finora trovato un’applicazione diffusa né uno sviluppo adeguato nel territorio nazionale. Nonostante ciò, questa tecnica presenta ampie prospettive di crescita nel nostro Paese. Con questo processo è possibile ottenere pezzi lavorati in acciaio 3041 e 316. Tuttavia, tale metodo non è idoneo alla colata di acciai inossidabili contenenti azoto; in questi casi è preferibile ricorrere a tecniche di colata alternative.
Si utilizzano come materiale ferro industriale puro e leghe di ferro a basso tenore di carbonio; dopo averne stabilito il rapporto appropriato, la composizione viene rifusa e regolata in un forno ad induzione. Questo processo consente di ridurre notevolmente le perdite dovute all’ossidazione del cromo causata dall’immissione di ossigeno, risultando al contempo relativamente semplice. Tuttavia, trattandosi esclusivamente di un processo di rifusione, non è in grado di eliminare le varie inclusioni presenti nell’acciaio liquido, originate dalle materie prime, dai materiali di ritorno o da nuove formazioni durante la fusione; pertanto, è necessario garantire una qualità elevata della materia prima impiegata.
In alcune piccole fabbriche in Cina, questo metodo viene impiegato principalmente per la produzione di getti di precisione in acciaio inossidabile, ed è soprattutto utilizzato per realizzare componenti fusi. Tale procedura consente di ottenere getti di precisione in acciaio inossidabile adatti a molteplici applicazioni. Nel forno ad arco elettrico, mediante soffiaggio di ossigeno e affinazione per decarburazione, è possibile eliminare la maggior parte delle inclusioni non metalliche presenti nell’acciaio fuso, ottenendo così un liquido d’acciaio inossidabile relativamente puro. Il processo di soffiaggio dell’ossigeno si basa su una reazione di ossidazione competitiva tra carbonio e ossigeno; per ridurre l’ossidazione del cromo, il carbonio viene ossidato per primo, mentre la temperatura del soffiaggio dell’ossigeno viene mantenuta superiore a 1650 °C.
Con la diminuzione del tenore di carbonio nell’acciaio fuso, il problema dell’ossidazione del cromo diventa sempre più evidente. Di conseguenza, la notevole perdita di cromo dovuta all’ossidazione e la difficoltà di abbassare il contenuto di carbonio dell’acciaio fuso a livelli estremamente bassi rappresentano due limiti di questo processo. Questa tecnica risulta idonea alla produzione di acciai inossidabili con un tenore di carbonio intorno allo 0,1%, mentre risulta difficile ottenere acciai inossidabili a basso tenore di carbonio, con un contenuto inferiore allo 0,05%.
Gli scarti di acciaio inossidabile vengono recuperati e rifusi in un forno ad induzione. L’investimento in attrezzature per la rifusione dei rottami è contenuto, il processo produttivo risulta semplice e i costi delle materie prime sono ridotti. Tuttavia, la composizione dell’acciaio fuso ottenuto con tale metodo risulta complessa e la qualità del prodotto finale risulta scarsa. I getti in acciaio inossidabile ottenuti con questa procedura presentano un tenore di carbonio più elevato, una maggiore quantità di inclusioni nella microstruttura, macchie nere e aree ossidate sulla superficie dei pezzi, oltre a una capacità produttiva limitata. Il metodo della rifusione degli scarti viene impiegato nelle fonderie di piccole dimensioni presenti in Cina.
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