Assofond Federazione Nazionale Fonderie
ASSOFOND – FEDERAZIONE NAZIONALE FONDERIE
ASSEMBLEA GENERALE ORDINARIA DELLE FONDERIE ASSOCIATE
Thiene (VI) 15 luglio 2013
LA RAZIONALIZZAZIONE DEI
PROCESSI DI FONDERIA
(Tecnologie – Impianti – Materie prime – Energie – Ambiente)
Presentazione a cura di Gualtiero CORELLI
Assofond Federazione Nazionale Fonderie
LE FINALITA’ DEL LAVORO
Sostenere la competizione recuperando margini di
redditività delle nostre imprese, per gli aspetti sui quali può
incidere l’Imprenditore, attraverso una costate opera di
razionalizzazione dei processi.
Innovazione
e
aggiornamento
tecnologico
rappresentano uno strumento fondamentale, che deve
essere affiancato da adeguate modalità organizzative e
gestionali di tutte le attività.
Tecnologia e Sistemi organizzativi rappresentano gli
strumenti, accessibili a vari livelli agli imprenditori (in
funzione delle capacità di investimento consentita dai
bilanci aziendali), attraverso i quali perseguire obiettivi di
razionalizzazione.
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CONFRONTARSI PER CRESCERE
L’approccio utilizzato ha l’obbiettivo, in particolare,
di sollecitare nel lettore il confronto «mettendosi in
discussione».
Per
questo
verranno
privilegiate
presentazioni
schematiche, che possano essere immediatamente fruibili
consentendo il confronto con dati di benchmark di
Settore e/o di Settori che impiegano tecnologie
confrontabili applicabili alla Fonderia.
Verranno, inoltre, individuati criteri metodologici per
definire le «priorità di intervento» secondo un criterio
qualitativo
di
valutazione
costi/benefici,
di
fondamentale importanza in un momento in cui le imprese
dispongono di limitate capacità di investimento.
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CONFRONTARSI PER COMPETERE
Un intreccio di “stato dell’arte” e “tecniche innovative” od
emergenti, per condurre il lettore ad un confronto critico rispetto
alle prassi attualmente in uso presso la propria Impresa,
fornendo gli strumenti per valutare, confrontare e, ove
necessario, intraprendere nuove strade
per raggiungere l’obiettivo di una maggiore
competitività della propria Fonderia.
Un percorso virtuoso che mediante semplici
passaggi, fornendo gli opportuni strumenti
metodologici e conoscitivi, vuole conseguire
attraverso la razionalizzazione dei processi,
l’obbiettivo della crescita del Settore.
Mettersi in discussione , confrontare,
approfondire le conoscenze, innovare.
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UN TRAGUARDO AMBIZIOSO
Da alcune analisi svolte sulle principali fasi del ciclo
produttivo di fonderia, e dai primi confronti effettuati, sono
emersi ampi spazi di miglioramento delle performance delle
Fonderie italiane in varie aree operative
I risparmi realizzabili, ovviamente, dipendono dal «livello di
partenza» considerato; maggiore è il livello di efficienza di
partenza e minore sarà lo spazio di miglioramento. In molti
dei casi analizzati tuttavia, i risultati ottenuti consentono
risparmi di energie percentuali a due cifre (fino al 20%),
Va sottolineato che risparmi energetici significativi sono
raggiungibili sia a seguito di modifiche tecnico impiantistiche
che comportano investimenti, sia introducendo modifiche
nelle modalità di gestione dei processi, a «costo zero».
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RAZIONALIZZAZIONE ENERGETICA:
ALCUNE ESPERIENZE
Le esperienze acquisite nel Settore della fonderia, a livello europeo e
nazionale, evidenziano gli ampi margini di miglioramento esistenti in
tutte le fasi del processo produttivo.
Come evidenziato nel documento europeo Foundrybench, i risultati degli
audit energetici svolti nello studio, evidenziano possibili risparmi nel
consumo di energia del 17-24%, corrispondenti ad un aumento della
redditività della Fonderia europea del 1÷2 %. Un importante recupero
di denaro in un periodo di recessione e di pressione dai paesi «low cost».
Le fonderie europee utilizzano energia in ragione di 2,5-9 MWh/t di getti.
A seguito della realizzazione degli interventi di razionalizzazione descritti,
risultati praticabili ed affidabili, i consumi potrebbero essere ridotto a
1,9÷6,5 MWh/t di getti.
Nel complesso del settore europeo della Fonderia, sono possibili risparmi
nei costi energetici per complessivi 636 M €: 401 M € nelle fonderie di
ghisa, 82 M € nelle Fonderie di acciaio e 153 M € nelle Fonderie di metalli
non ferrosi. Tutto ciò a fronte di investimenti con un tempo massimo di
ritorno inferiore ai cinque anni.
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LE FINALITA’ DEL LAVORO
Un secondo obiettivo, altrettanto importante, è quello di
«aggiornare» le tecniche considerate BAT, alla luce delle
esperienze maturate dalle imprese del Settore a livello
internazionale e nel nostro paese, anche attraverso una
«rilettura critica» dei documenti europei applicabili alle
attività di Fonderia.
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LO STATO DELL’ARTE: BAT E TECNICHE
EMERGENTI
L’analisi dei processi viene realizzata partendo dai documenti che
definiscono le BAT (Best Available Techniques) e le Best Practice.
Le BAT rappresentano lo strumento tecnico/gestionale attraverso il quale
razionalizzare i processi in un’ottica “integrata” che minimizza l’impatto
sia da un punto di vista delle materie prime e delle commodities in
ingresso al processo, sia dal punto di vista degli output (emissioni
atmosferiche, scarichi idrici, rifiuti, energie dissipate).
Le tecniche BAT rappresentano, per ciascun settore e/o attività, il
miglior “compromesso” fra le esigenze di impiego efficiente di materie
prime ed energia, utilizzazione ottimale della chimica di processo,
contenimento delle emissioni, recupero e riciclaggio dei rifiuti e la
sostituzione delle sostanze pericolose; tutti obiettivi fondamentali della
direttiva IPPC (Direttiva 96/61/CE, oggi aggiornata dalla Direttiva
2010/75/UE, in fase di recepimento nella normativa italiana), secondo
un approccio di tipo “integrato”
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LO STATO DELL’ARTE: BAT E TECNICHE
EMERGENTI
In particolare, sono stati utilizzati i seguenti documenti:
 Reference Document on Best Available Techniques in
the Smitheries and Foundries Industry - May 2005
 Reference Document on Best Available Techniques for
energy efficiency – February 2009
 BAT for iron and steel production - March 2012
 Foundrybench - Good Practice Guide
on Energy Saving, potentials and
opportunities for Foundries - 2012
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L’ APPROCCIO METODOLOGICO
Partendo dall’analisi dalle tecniche BAT che in relazione alla fase
produttiva in esame sono state definite a livello europeo,
l’argomento è stato sviluppato con l’obbiettivo di fornire un
quadro aggiornato sulle tecniche applicabili alle attività di
fonderia.
Razionalizzazione dei processi, in ottica
di riduzione dei costi e di
ottimizzazione
delle
risorse
energetiche in particolare, ma anche
di razionalizzazione di tutti gli altri
aspetti legati alle attività della Fonderia
quali ambiente ,
salute
e
sicurezza dei lavoratori, attraverso
una attenta analisi delle prassi
operative e delle modalità gestionali.
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L’ APPROCCIO METODOLOGICO
Per arrivare agli obiettivi di razionalizzazione, si è scelto un
approccio per PROCESSI: processi specifici della fonderia e
processi «trasversali» riscontrabili in molte attività produttive
Il processo di fonderia, è stato ricondotto ai seguenti
quattro sotto processi (aree di attività):
1. processo di fusione (fusione e trattamento del metallo)
2. processo di formatura (modelli, preparazione forme e
anime)
3. processo di colata (riempimento delle forme,
raffreddamento e solidificazione ed estrazione del getto
dalla forma)
4. processo di finitura (lavorazioni successive del getto
grezzo)
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L’ APPROCCIO METODOLOGICO
Oltre ai processi specifici del ciclo produttivo di Fonderia,
verranno analizzati i «processi trasversali» e
precisamente:
 produzione di aria compressa e sistemi idraulici per
tutti gli azionamenti degli impianti;
 l’ illuminazione;
 il riscaldamento e/o il condizionamento dei reparti
(valutando le possibilità del recupero dell’ energia
termica per produrre calore o refrigerazione)
 la movimentazione;
 I processi di depurazione «end of pipe».
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IL PROCESSO: ANALISI INPUT-OUTPUT
Ciascun processo (attività) verrà trattato e analizzato nei
suoi elementi di “input” in ingresso e di “output” in uscita
e precisamente:
ELEMENTI IN INGRESSO
1. Materie prime
2. Energie
3. Tecnologie (impianti e
macchinari)
4. Lavoro (Modalità operative
/gestionali)
ELEMENTI IN USCITA
A. Prodotto del processo
B. Impatti ambientali (aria,
acqua, suolo, rumore, odore)
C. Calore residuo (energie
dissipate)
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L’ APPROCCIO PER PROCESSI
Tutte le citate aree di attività saranno analizzate secondo un
approccio per processi, secondo il seguente schema
Tecnologie ( impianti e macchinari )
Modalità operative / gestionali
Prodotto
Emissioni in aria
Scarichi idrici
Materie
Rifiuti
PROCESSO
prime
Odore
Rumore
Calore (energie
disperse)
Energia elettrica
Coke
Gas GPL
Metano
Altri combustibili
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GLI ASPETTI ENERGETICI
Nelle analisi effettuate, particolare attenzione è stata
riservata gli aspetti energetici dei processi
Tra le varie voci di costo che condizionano la competitività
del Settore, la “bolletta energetica” si posiziona ai primi
posti; è essenziale operare scelte gestionali che perseguano
obiettivi di riduzione dei consumi attraverso il
raggiungimento di elevati livelli di efficienza energetica, in
tutte le aree e/o fasi produttive, non solo attraverso una
corretta gestione del calore generato ma evitando “sprechi”
legati alle caratteristiche intrinseche di macchine, impianti,
processi, ma anche e soprattutto, alle modalità di
conduzione delle attività, sempre più difficili da pianificare in
relazione ad un mercato che richiede maggiore flessibilità e
capacità di gestione delle richieste.
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LA RAZIONALIZZAZIONE ENERGETICA
L’obiettivo della razionalizzazione energetica oltre a ridurre i
costi di gestione consente all’impresa di acquisire
«Certificati Bianchi» calcolati sulla base dei risparmi
conseguiti rispetto ai Benchmark definiti dalle BAT di
settore.
In tale ottica è fondamentale la collaborazione delle
Fonderie per fornire informazioni ad ASSOFOND allo scopo
di arrivare a definire, oltre alle tecniche da considerare
come BAT, benchmark energetici che possano essere
utilizzati per la predisposizione dei progetti e sulla base dei
quali calcolare i benefici in termini di risparmi energetici per
assegnare i «Certificati Bianchi».
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INCENTIVI ALLA RAZIONALIZZAZIONE
Al riguardo, il DM 28.10.2012 prevede che ENEA predisponga
entro il 31 dicembre 2013 e successivamente con cadenza
biennale, guide operative per promuovere l'individuazione
e la definizione di progetti a consuntivo con particolare
riferimento ai principali settori industriali “energivori” fra i
quali la siderurgia (ed i settori industriali correlati).
Le guide operative devono riportare la descrizione delle
migliori tecnologie disponibili e indicazioni circa le
potenzialità di risparmio in termini economici ed energetici
derivanti dalla loro applicazione.
I «Certificati Bianchi» rappresentano opportunità molto
interessanti che consentono di ridurre i tempi di «ritorno»
degli investimenti sostenuti per gli interventi di
razionalizzazione energetica realizzati.
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I TITOLI DI EFFICIENZA ENERGETICA
I «Certificati bianchi», o più propriamente Titoli di Efficienza
Energetica (TEE), sono titoli che certificano i risparmi energetici
conseguiti da vari soggetti realizzando specifici interventi (es.
razionalizzazione energetica). In relazione al loro valore economico, la
possibilità di acquisire TEE rappresentano un ulteriore incentivo a
ridurre i consumi energetici.
Istituiti in Italia con i DD.MM. 20 luglio 2004 elettricità e gas, entrati in
vigore nel gennaio 2005, i «certificati bianchi» consistono in titoli
acquistabili e successivamente rivendibili il cui valore è stato
originariamente fissato a 100 €/tep, valore soggetto a variazioni
stabilite anche in funzione dell'andamento del mercato.
Alla data del 2 luglio 2013 il valore medio dei «certificati bianchi»
assegnati per i risparmi energetici realizzati è stato di:
1 TEE
(Titolo di
Efficienza
Energetica)
= 1 Tep
(Tonnellata
Equivalente
di Petrolio)
= 108,50 €
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IL PROCESSO PRODUTTTIVO DI FONDERIA
Produzione modelli
Stoccaggio e movimentazione materie prime
Produzione anime
Realizzazione forme
TECNICHE DI
FORMATURA
Stoccaggio e movimentazione materie prime
Fusione
Trattamento del metallo liquido
TECNICHE DI
FUSIONE
Colata
Raffreddamento
Estrazione dalla forma
TECNICHE DI
COLATA
Smaterozzatura
Granigliatura / pulitura
Sbavatura / molatura
Trattamenti Termici
TECNICHE DI
FINITURA
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I PROCESSI DI FONDERIA
Materiali di carica
FUSIONE
Forno cubilotto
Forno ad arco
Forno ad induzione a canale
Forno ad induzione a crogiolo
Forno rotativo
Forno ad induzione (non ferrosi)
Forno a suola (riverbero)
Forno a tino (Shaft furnaces)
Forno a volta radiante
Materie prime, leganti e prodotti chimici, conchiglie
FORME
PERMANENTI
FORME A PERDERE
REALIZZAZIONE FORME
Manutenzione
stampi
MODELLI
Legno, resina
MODELLI
EVAPORATIVI
Cera
Polistirolo
FORME IN SABBIA
ANIME IN SABBIA
INSERTI
TRATTAMENTO METALLO
REALIZZAZIONE DEI GETTI (COLATA)
- colata per gravità - centrifugazione- colata in continuo – bassa pressione – alta pressione (pressocolata)
RAFFREDDAMENTO
DISTAFFATURA /
ESTRAZIONE
FINITURA
- Eliminazione dei sistemi di colata
- granigliatura / pulitura
- eliminazione bave
- Trattamenti Termici
PREPARAZIONE SABBIE
RECUPERO SABBIE
Getto finito
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LA FORMA DI PRESENTAZIONE
Per rendere la trattazione il più possibile snella e “fruibile” al
lettore, si è scelto di utilizzare presentazioni schematiche
multimediali, nelle quali saranno presenti richiami per i vari
argomenti agli specifici approfondimenti; sarà così possibile
ai singoli utenti, in relazione allo specifico interesse, il
collegamento diretto ai vari file che sviluppano l’argomento.
Si è deciso di sviluppare l’intero lavoro con criteri
“modulari”, dove ciascun modulo fosse caratterizzato da una
propria “autonomia” rispetto all’insieme, in quanto trattato
in modo compiuto anche in relazione ai processi
“trasversali” ad esso correlati.
Il processo di Fonderia viene sviluppato quindi per aree
(secondo lo schema descritto) e per tipo di lega ferrosa e
non ferrosa.
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LA FORMA DI PRESENTAZIONE
Le schede
definite per
l’area fusione
FUSIONE
Tipo di lega:
FERROSA
ACCIAIO
CROGIOLO
INDUZIONE
………..
ALLUMINIO
GHISA
ARCO
Tipo di lega:
NON
FERROSA
ROTATIVO
CUBILOTTO
MAGNASIO
ROTATIVO
ZAMA
TINO (SHAFT)
RIVERBERO
CROGIOLO
VOLTA
RADIANTE
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LA FORMA DI PRESENTAZIONE
Modalità operative /gestionali
Materiali ausiliari
• Sabbie
• Refrattari
• Prodotti chimici
• Altri materiali
Materie prime
•
•
•
•
•
•
Emissioni
CUBILOTTO
Ghisa in pani
Rottami
Materiali alternativi
Fondenti
Ferroleghe
correttivi
Ghisa liquida
Energie residue
Energie
•
•
•
•
•
•
Energia elettrica
Coke
Metano
Altri combustibili
Combustibili alternativi
Ossigeno
• Aria
• Acqua
• Rifiuti
• Rumore
• Odori
• Calore
• Vapore
• Acqua calda
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LA RAZIONALIZZAZIONE DEI PROCESSI DI FONDERIA
(Tecnologie – Impianti – Materie prime – Energie – Ambiente)
Grazie per l’attenzione