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 finale. Nella fase di fusione, l’aspetto più cruciale consiste nel ridurre il tenore di carbonio e preservare il cromo; inoltre, è fondamentale 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, durante la saldatura o il riscaldamento tra circa 510 e 788 °C, una carenza di cromo ai bordi dei grani, 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 processo semplice e pratico per realizzare colate di precisione in acciaio inossidabile.
Particolarmente adatto alle numerose aziende produttrici di colate di precisione in acciaio inossidabile presenti in Cina e allo stato attuale di piccole dimensioni; tuttavia, poiché la commercializzazione delle materie prime per la fonderia nel nostro Paese non è ancora perfetta, questa metodologia non ha trovato finora un’applicazione diffusa né uno sviluppo adeguato nel territorio nazionale. Tuttavia, tale approccio presenta ampie prospettive di crescita nel nostro Paese. Con questo procedimento è possibile ottenere pezzi lavorati in acciaio 3041 e 316. Tuttavia, tale metodo non è idoneo per la produzione di colate in acciaio inossidabile contenente azoto; in questi casi è preferibile ricorrere a tecniche di colata specifiche.
Si utilizzano come materiale ferro puro industriale 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 la perdita di cromo dovuta all’ossidazione causata dall’immissione di ossigeno ed è relativamente semplice. Tuttavia, trattandosi esclusivamente di un processo di rifusione, non è in grado di eliminare le varie inclusioni presenti nell’acciaio liquido, derivanti dalle materie prime, dai materiali di ritorno o dalla formazione di nuove impurità durante la fusione; pertanto, è necessario garantire una qualità elevata della materia prima utilizzata.
In alcune piccole fabbriche cinesi, questo metodo viene impiegato principalmente per la produzione di colate di precisione in acciaio inossidabile, risultando particolarmente adatto a tale scopo. Nel forno ad arco elettrico, mediante soffiaggio di ossigeno e affinamento tramite decarburazione, è possibile rimuovere gran parte delle inclusioni non metalliche presenti nell’acciaio fuso, ottenendo così un liquido d’acciaio relativamente puro. Il processo di soffiaggio di ossigeno si basa su una competizione tra ossidazione del carbonio e ossidazione del cromo; per limitare l’ossidazione del cromo, si privilegia innanzitutto l’ossidazione del carbonio, aumentando la temperatura del soffiaggio oltre i 1650 °C.
Con la diminuzione del contenuto di carbonio nell’acciaio fuso, il problema dell’ossidazione del cromo diventa sempre più grave. Di conseguenza, la significativa perdita di cromo e la difficoltà di abbassare ulteriormente il tenore di carbonio dell’acciaio fuso fino a livelli estremamente bassi rappresentano le principali criticità di questo processo. Tale procedura risulta adatta alla produzione di acciai inossidabili con un contenuto di carbonio intorno allo 0,1%, mentre risulta complesso ottenere acciai inossidabili a basso tenore di carbonio, con valori inferiori allo 0,05%.
Gli scarti di acciaio inossidabile vengono recuperati e rifusi mediante forno ad induzione. L’investimento in attrezzature per la rifusione degli scarti è contenuto, il processo produttivo risulta semplice e i costi delle materie prime sono ridotti. Tuttavia, la composizione dell’acciaio liquido ottenuto con questo metodo risulta difficile da controllare e la qualità complessiva non è elevata. Le colate di acciaio inossidabile prodotte secondo questa tecnica presentano un contenuto di carbonio più elevato, una maggiore quantità di inclusioni nella microstruttura, macchie scure e aree ossidate sulla superficie dei getti, oltre a una capacità produttiva inferiore. Il metodo della rifusione degli scarti viene impiegato nelle piccole fonderie cinesi.
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