Oerlikon Leybold Vacuum ottiene la certificazione ATEX per i sistemi per vuoto per la degassificazione dell'acciaio

Negli ultimi decenni, la richiesta di acciai più raffinati e di qualità superiore è cresciuta continuamente. Allo stesso tempo, gli impianti dell'acciaio lavorano sotto una crescente pressione per progettare i loro processi con maggiore efficienza energetica e ridurre drasticamente le emissioni di CO2.

Gli acciai di qualità superiore, richiesti per esempio dall'industria automobilistica o aerospaziale, richiedono un ulteriore trattamento nei cosiddetti processi metallurgici secondari, che spesso avvengono sotto vuoto. La degassificazione, specialmente quella con insufflazione di ossigeno come nei metodi VOD ed RH-OB, produce gas potenzialmente esplosivi. I componenti e le apparecchiature per vuoto con omologazione ATEX consentono soluzioni meccaniche per vuoto sicure e convenienti.

"Gli standard internazionali di oggi per i sistemi meccanici per vuoto si basano sulle più recenti generazioni di pompe per vuoto di tipo Roots e di pompe per vuoto a vite a secco. Selezionando queste moderne soluzioni con pompe meccaniche si dispone anche di notevoli possibilità per il controllo del processo e ci si avvale di un design molto affidabile che consente alle pompe di sopravvivere all'interno del duro ambiente dell'acciaieria. Con l'installazione di pompe standard in varie combinazioni, possono essere soddisfatti anche i più elevati requisiti di aspirazione a prezzi competitivi puntando su elevati standard di sicurezza", spiega Uwe Zoellig, Senior Manager del settore di mercato dell'industria dei processi.

In tutti i processi di degassificazione dell'acciaio sotto vuoto, si producono gas e vapori che potrebbero essere pericolosi. In sostanza, dalla superficie dell’acciaio vengono rilasciati CO e H2 nonché i vapori di metalli volatili. I vapori di metallo e ossido di metallo si condensano parzialmente sugli elementi freddi dell’impianto e generano una polvere fine. Tale polvere deve essere efficacemente separata in speciali filtri a maniche, cicloni e contenitori, e quindi non raggiunge le pompe per vuoto.

La protezione antideflagrante degli impianti sottovuoto, specialmente quelli che generano una grande quantità di CO per l'uso dell'ossigeno di decarburazione, è stata finora assicurata tramite deflettori di sovrapressione nei contenitori di reazione metallurgica, dispositivi di allarme in caso di perdita d'acqua, sensori di pressione e temperatura e sfiato di emergenza con azoto.

Con l'introduzione delle pompe meccaniche per vuoto, divenne necessario costruire impianti efficienti per il raffreddamento del gas e la separazione della polvere.

Durante un tipico processo di degassificazione dell'acciaio, si producono combustibili potenzialmente infiammabili come il CO o l'H2, ma solo la produzione di questi gas non crea una situazione di pericolo. La miscela di gas diventa pericolosa solo se il gas viene miscelato nella giusta concentrazione di ossigeno. Pertanto, l'ossigeno rappresenta una minaccia abbastanza consistente per la valutazione dei rischi di esplosione. Tuttavia, l'ossigeno non può essere eliminato dato che le perdite non si possono escludere completamente e l'uso di ossigeno è obbligatorio per alcuni processi produttivi. Tuttavia, l'utente dovrebbe ridurre al minimo l'introduzione di ossigeno. Per questo motivo non è consigliabile l'uso di pompe per vuoto primario che richiedono il raffreddamento mediante l'introduzione di grandi quantità di aria ambiente (raffreddamento tramite soffio d'aria) in quanto l'aria aggiunta aumenta la possibilità di produrre una miscela esplosiva di gas.

Oggi le pompe meccaniche standard per vuoto soddisfano già le elevate esigenze di sicurezza.

Tuttavia, in caso di incertezze sull'infiammabilità delle miscele di gas che devono essere gestite dai gruppi di pompaggio, l'utente dovrà condurre un'analisi di rischio delle varie parti dell’impianto per definire le zone da proteggere contro le esplosioni. Il risultato sarà più probabilmente la definizione di una zona di esplosione 1 per la parte interna del sistema per vuoto. Per questa valutazione, una facile soluzione potrebbero essere componenti con certificato ATEX della categoria 2 (interni) per i gas. In questo modo l'utente può raggiungere il più alto standard di sicurezza per i suoi dipendenti con una spesa di investimento relativamente bassa.

Le stesse considerazioni valgono anche per tutti i processi sottovuoto con decarburazione forzata come VD-OB ed RH-OB, o per i processi con decarburazione naturale come VCD e per la degassificazione VD dell’acciaio completamente eliminato in presenza di scorie reattive, soprattutto in presenza di perdite più elevate.

La composizione dei gas di scarico e il momento della comparsa della miscela infiammabile sono molto diversi in questi processi.

Le soluzioni per il vuoto ATEX di Oerlikon Leybold Vacuum sono costituite da pompe e componenti che soddisfano le specifiche ATEX cat. 2 (i) G IIC T2. Questa attrezzatura può essere combinata in sistemi per vuoto con certificazione ATEX. Per soddisfare i requisiti, è previsto un ulteriore raffreddamento dei gas e un controllo termico tra le pompe onde evitare che temperature dei gas superino i limiti definiti. Inoltre, tutte le pompe sono controllate e monitorate da un convertitore di frequenza appositamente programmato.

Per quanto riguarda il set pompa per vuoto, si devono considerare le potenziali fonti di calore, come il surriscaldamento o le cariche elettrostatiche. A tale scopo è sufficiente la consueta attenzione in fase di progettazione e produzione delle pompe con certificazione ATEX. In particolare, le pompe devono essere protette efficacemente contro i sovraccarichi dovuti alle differenze di pressione troppo elevate, in modo da evitare temperature eccessive.

Ciò vale per tutti i possibili punti di funzionamento iniziando dalle elevate pressioni di aspirazione, passando per le pressioni di funzionamento medie, che devono essere mantenute per tempi più lunghi, come ad esempio durante il ritardo di spegnimento della pompa nel processo VD o durante la fase di soffiaggio ossigeno nel processo VOD, fino alle basse pressioni finali con i loro elevati rapporti di compressione.

I prodotti da soli non garantiscono il corretto funzionamento del sistema di degassificazione. L'utente può fare errori se il sistema non è sufficientemente configurato. Il fornitore della pompa per vuoto deve essere in grado di combinare i singoli prodotti in una soluzione chiavi-in-mano intelligente per soddisfare le esigenze dell'utente. Le soluzioni per il vuoto, all'avanguardia della tecnica e altamente performanti, di Oerlikon Leybold Vacuum sono costituite solo da due diversi modelli di pompe standard, combinati in sistemi per vuoto a tre stadi. Questi sistemi a tre stadi consentono una velocità di aspirazione più alta, combinata con un basso consumo di energia.