Sempre più green e meno pericolose: ecco le acciaierie 4.0 | ZeroUno

Sempre più green e meno pericolose: ecco le acciaierie 4.0

pittogramma Zerouno

Trend Tecnologici

Sempre più green e meno pericolose: ecco le acciaierie 4.0

Intelligenza artificiale e automazione stanno trasformando le acciaierie di tutto il mondo in nome della carbon neutrality ma la presenza delle nuove tecnologie nel settore siderurgico è spesso legata anche alla necessità di rendere il lavoro degli operatori sempre meno pericoloso e la produzione sempre più competitiva trattandosi di un settore in cui le dinamiche di concorrenza sono quelle globali.

15 Apr 2021

di Marta Abba'

Sicurezza e sostenibilità: se le nuove tecnologie trovano spazio e investimenti nella siderurgia lo fanno secondo queste due priorità adattandosi a quelle che sono le caratteristiche strutturali di un settore che muove non solo grandi volumi di denaro ma anche carichi letteralmente pesanti. Per scoprire come le tecnologie digitali stanno cambiando il volto delle aziende che operano nella filiera dell’acciaio è necessario entrare almeno idealmente nelle fabbriche e avvicinarsi ai macchinari perché la loro applicazione è imperniata quasi in modo viscerale sul funzionamento di singoli e specifici meccanismi più di quanto non accada in altri ambiti. Solo così si può percepire fino in fondo come la siderurgia abbia già sposato l’automazione e l’intelligenza artificiale da tempo e non dia cenni di fermarsi. Anzi, come sostiene Antonello Mordeglia, presidente di Danieli Automation (una delle leader mondiali nelle automazioni di processo per impianti siderurgici), “l’emergenza sanitaria ha anticipato il cambio di passo nell’adozione di nuove tecnologie. Oltre ad aver spostato le priorità verso il green, ci ha anche fatto compiere un balzo in avanti e quello che vedremo nei prossimi anni, senza Covid-19 lo avremmo raggiunto dopo il 2030”.

Robotizzazione per mettere in sicurezza le persone

Le tecnologie di automazione e di robotizzazione sono quelle che anche nell’immaginario collettivo ci si aspetta di vedere maggiormente applicate nel settore siderurgico ed in effetti ciò accade da tempo con il principale obiettivo di preservare l’incolumità dei lavoratori evitando di sottoporli a rischi. Nei sistemi di caricamento dei rottami in continuo, ad esempio, “i flussi di energie e di massa sono considerevoli e gli operatori grazie alle nuove tecnologie evitano di esporsi a situazioni di pericolo” spiega Carlo Mapelli, docente di Siderurgia e impianti siderurgici al Politecnico di Milano, parlando di una “automazione molto spinta nella siderurgia” e facendoci immaginare quello che oggi sono gli impianti siderurgici, ovvero “acciaierie deserte dove si lavorano un milione di tonnellate di acciaio all’anno con non più di 150 persone impiegate nella gestione. Ogni innovazione introdotta però non è mai fine a sé stessa ma coerente con un aumento della produttività”.

Produttività, affiancata alla sicurezza perché le attuali e le future applicazioni robotiche troveranno spazio e investimenti solo laddove apporteranno dei miglioramenti in tal senso, sostituendo l’uomo in situazioni di pericolo, oltre che in quelle in cui l’automazione può significare efficienza energetica. Nei sistemi di caricamento dei rottami, ad esempio, permette che ciò avvenga in continua e che il calore dei forni possa essere recuperato per pre-riscaldarli. Nei sistemi di laminazione in linea, evita la dispersione del calore durante il processo di raffreddamento seguito dal riscaldamento per portare il materiale a temperatura. Sempre secondo Mapelli, in futuro l’automazione verrà sempre più applicata anche nell’ambito della gestione delle risorse energetiche per minimizzare i consumi, ad esempio regolando i sistemi di riscaldamento dei forni.

AI e Big Data per alzare il livello di qualità e prevenire guasti

Restando sempre nella “zona macchine” di una acciaieria del 2021 si possono osservare intelligenza artificiale e big data applicati nei processi di controllo qualità. “Per diminuire le contestazioni e garantire una migliore efficienza su tutta la filiera produttiva a vantaggio del cliente finale, che rischierebbe di subire dei rallentamenti se il materiale non rispondesse alle specifiche tecniche adeguate, si sta lavorando a dei controlli ottici assistiti da reti neurali per l’apprendimento di segnali che riescano ad identificare difetti superficiali – spiega Mapelli – si affiancherebbero ai controlli elettromagnetici e sonori effettuati per i difetti interni permettendo un notevole salto di qualità e di efficienza”.

Vicino a Udine, è stato realizzato per l’ABS Acciai il primo impianto al mondo in cui intelligenza artificiale, visione artificiale e reti neurali hanno radicalmente trasformato il concetto di acciaieria e il lavoro di chi vi opera. “Dove ci sarebbero dovuti essere numerosi pulpiti di controllo sparsi, con la presenza di operatori, oggi ce n’è solo uno che può però contare su quasi 100 telecamere HD 4K collegate e che rilevano le immagini della produzione – racconta Mordeglia – Questo sistema apprende quando l’impianto sta funzionando in modo costante e stabile e memorizza il ‘modello’ di produzione ideale. Quando percepisce una deviazione da questo standard è in grado di prendere decisioni autonome, dando istruzioni alle macchine e, allo stesso tempo, segnalando all’operatore, sia la presenza di una anomalia nel processo, sia le azioni intraprese per risolverla. Tutto avviene grazie all’intelligenza artificiale e alle reti neurali, e ad un software con una velocità di elaborazione estremamente alta a supporto”.

Da oltre 10 anni l’AI è protagonista anche di una serie di interventi di manutenzione predittiva che non sono una novità nel settore ma che nei prossimi anni potrebbero moltiplicarsi ed evolvere grazie a nuovi investimenti in arrivo. È quanto prevede Mapelli spiegando che “si stanno introducendo sempre più prodotti sensorizzati volti a individuare eventuali comportamenti anomali delle macchine e a evitare fermi macchine intervenendo prima che un inaspettato danneggiamento impiantistico si propaghi nel resto del processo. In questo caso l’intelligenza artificiale viene applicata a misure come temperatura e consumi energetici, per individuare eventuali scompensi, e anche alla presenza di vibrazioni anomale all’interno dei sistemi”.

La tecnologia al servizio delle sostenibilità

Oltre ad accelerare la digitalizzazione del settore, che comunque da remoto, al contrario di altri non ha potuto operare, l’emergenza sanitaria ha suscitato nel siderurgico una sempre più crescente consapevolezza della necessità di rendere più green la produzione. E’ questa la vera svolta del 2020 e la si registra a livello globale. Sono svariati i modi in cui le nuove tecnologie come l’intelligenza artificiale, l’IoT e la robotizzazione, possono assecondare la necessità di un settore di diventare più sostenibile dal punto di vista ambientale. Ci sono applicazioni molto puntali e che fanno capire come, immergendosi nella complessità dei processi siderurgici, si possa trovare ampio spazio di miglioramento in tal senso. Mordeglia suggerisce come esempio un intervento effettuato su un forno elettrico, o meglio sul trasformatore di potenza che lo compone. “Grazie ai big data e all’AI è stato possibile sostituirlo con un inverter digitale che, nella conversione AC/DC/AC, grazie ad un circuito in corrente continua, offre anche l’opportunità di iniettare qualsiasi energia rinnovabile o autoprodotta proveniente da eolico, fotovoltaico o solare, ad esempio. Si è riusciti a eliminare il trasformatore del forno creando un sistema digitale di fusione – spiega – grazie all’utilizzo dei big data e analytics si creano algoritmi per elaborare i dati relativi alle correnti e alle altre variabili in gioco e ottenere delle istruzioni per i transistor. Ma la cosa essenziale è che così ci si apre alla possibilità di utilizzare anche le rinnovabili, cosa prima impensabile”.

Leader europeo dell’acciaio “da forno elettrico” con una percentuale del 75% della produzione rispetto al 40% di media europea, l’Italia sta apportando ulteriori miglioramenti grazie all’introduzione dell’intelligenza artificiale nel processo di selezione dei rottami. “Quando si recupera il rottame ferroso, poi rifuso per dare vita a nuovi prodotti, è molto importante riuscire ad evitare l’inquinamento progressivo di questa materia prima che comprometta la qualità prodotti – spiega Mapelli – per arginare questo rischio oggi si utilizzano dei sistemi visivi per monitorare la qualità dei rottami introdotti totalmente automatici e basati sull’intelligenza artificiale. Questo può dare un’ulteriore svolta ad un filone in cui l’Italia dà già ottimi risultati”.

Rispetto ai vecchi forni, quelli elettrici utilizzati in questo caso producono meno rumore (45dB), mostrano una riduzione consistente delle polveri e anche del fabbisogno d’acqua (50%) e di energia (50%) con conseguente limitazione delle emissioni di CO2. Continuare a migliorare i processi su cui si basa questa tipologia di produzione è quindi un passo essenziale anche alla luce della carbon neutrality che da qui al 2050 nel settore siderurgico detterà le priorità.

Marta Abba'

Giornalista

Laureata in Fisica e giornalista, per scrivere di tecnologia, ambiente e innovazione, applica il metodo scientifico. Dopo una gavetta realizzata spaziando tra cronaca politica e nera, si è appassionata alle startup realizzando uno speciale mensile per una agenzia di stampa. Da questa esperienza è passata a occuparsi di tematiche legate a innovazione, sostenibilità, nuove tecnologie e fintech con la stessa appassionata e genuina curiosità con cui, nei laboratori universitari, ha affrontato gli esperimenti scientifici.

Argomenti trattati

Approfondimenti

Settore Siderurgia

Articolo 1 di 4