Il corso ha lo scopo di far conoscere i principi di funzionamento e costruzione degli impianti industriali impiegati nelle operazioni di produzione e trasformazione dei materiali metallici. Si parte da un’analisi dell'attività industriale nel suo complesso, considerando le esigenze di produttività, sviluppo organico, qualità e affidabilità. Lo studio dei processi metallurgici coinvolge gli aspetti relativi alla selezione degli impianti in base alle tipologie di prodotti e alla produttività richiesta. Il corso considera inoltre gli aspetti relativi a ingombri, rumorosità, pericolosità ambientale, gestione della sicurezza caratteristici dei diversi impianti. La finalità è quella di arrivare a fornire i criteri di progettazione, conduzione e gestione degli impianti stessi. Il programma ha un carattere teorico-pratico e viene completato con alcune visite presso stabilimenti industriali utili a meglio evidenziare gli argomenti studiati.
Questo insegnamento intende inoltre presentare allo studente il linguaggio tecnico internazionale proprio del settore: i materiali didattici saranno forniti parzialmente anche in lingua inglese.

L'obiettivo è sviluppare nell'allievo una visione il più possibile vicina alla realtà industriale nella quale sarà chiamato ad operare, considerando l'impianto situato in un determinato luogo e contesto socio-economico. Il corso si prefigge quindi di far acquisire allo studente una preparazione ingegneristica e manageriale, affinché inizi a prendere coscienza delle responsabilità comportate dall'essere ingegnere. In particolare, lo studente dovrà mettere a frutto le sue capacità di apprendimento per sviluppare abilità comunicative, affiancate da obiettività e autonomia di giudizio, doti indispensabili per assumere responsabilità ai diversi livelli e qualifiche professionali.

L'allievo che accede a questo insegnamento deve avere solide basi legate alla fisica, alla matematica, alla chimica ed alla scienza dei materiali. Inoltre deve padroneggiare gli aspetti legati alle proprietà chimiche e meccaniche dei materiali metallici e avere cognizione di stati di tensione e di resistenza statica e dinamica di corpi e strutture.

Introduzione ai processi e agli impianti metallurgici. Analisi dei cicli di lavorazione tipici dei materiali metallici. Ingegneria industriale e logistica (fattori economici e tecnici). Lay-out di un impianto industriale, magazzini industriali e trasporti interni.
Impianti estrattivi dei minerali e loro processo (principi di funzionamento ed esigenze impiantistiche correlate). Problematiche di movimentazione, frantumazione e separazione, pre-trattamento dei minerali.
Impianti di fusione dei materiali metallici (principi di funzionamento ed esigenze impiantistiche correlate). Teoria e pratica della siderurgia: richiami di termodinamica; potenziale termodinamico; attività dei componenti delle soluzioni; energia libera delle soluzioni nel ferro liquido; solubilità del gas nel ferro liquido e solido; equilibri di riduzione degli ossidi; reazioni metallo liquido-scoria; ciclo integrale di fabbricazione dell'acciaio (costruzione impianti e funzionamento); fabbricazione dell'acciaio al forno elettrico (costruzione impianti e funzionamento); affinazione; conversione a ossigeno; siderurgia secondaria; colata continua e in lingottiera; seconda fusione della ghisa. Impianti di fusione di materiali non ferrosi (Al, Ti, Ni). Impianti di decapaggio.
Esigenze impiantistiche e questioni di sicurezza correlate ai processi di formatura a freddo, a semi-caldo e a caldo dei materiali metallici.
Esigenze impiantistiche e questioni di sicurezza correlate al trattamento termico dei materiali metallici. Tipologie di forni e modi di somministrare il calore. Atmosfere di processo e generatori. Trattamenti massivi. Trattamenti finiti & superficiali.
Esigenze impiantistiche e questioni di sicurezza correlate ai processi metallurgici speciali (Metallurgia delle polveri, Lavorazioni in vuoto, ecc.).

Il corso prevede un’esercitazione di tipo progettuale alquanto impegnativa. Consiste nello sviluppo di un progetto monografico con analisi di un processo industriale e impostazione del lay-out di un impianto produttivo completo di reti di distribuzione dell'energia elettrica, di impianti di trasporto per materiali solidi e di reti di distribuzione dei fluidi. Nella relazione sono richiesti la selezione dei forni necessari alla specifica produzione e i calcoli di dispersioni energetiche relative ai forni stessi, secondo le procedure studiate a lezione. Gli studenti sono in questa fase chiamati a lavorare in gruppo, a confrontarsi e, soprattutto, a cercare responsabilmente le soluzioni alle diverse problematiche che incontreranno durante la progettazione.
Per facilitare la comprensione degli argomenti saranno organizzate visite a siti e realtà industriali.

Poiché questo modulo di insegnamento comprende differenti aspetti inerenti le attività industriali, è stato sviluppato materiale didattico apposito che non coincide con testi disponibili sul mercato. A questi si fa comunque esplicito riferimento nel materiale fornito, in vista di approfondimenti che si rendano eventualmente necessari.
Lezioni: le dispense sotto forma di diapositive in formato powerpoint utilizzate a lezione, vengono messe a disposizione agli studenti iscritti all'insegnamento sul portale della didattica.
Esercitazioni: il tema del progetto, i testi di problemi proposti, le schede tecniche, le sintesi da norme e manuali sono forniti in aula e messi a disposizione sul portale della didattica.

L’esame si svolge in modo orale tramite la presentazione e discussione dell'elaborato progettuale sviluppato nel corso delle esercitazioni e l’approfondimento di alcuni argomenti del programma non trattati nel lavoro di progettazione.