fórno

Lessico

sm. [sec. XIII; latino furnus].

1) Costruzione o apparecchiatura per il riscaldamento, la cottura, la combustione o la trasformazione di materiali diversi, di largo impiego sia privato, sia artigianale, sia industriale: forno a legna, a carbone, a vapore, elettrico; forno crematorio; mettere il pane in forno; l'arrosto si cuoce nel forno; tacchino, lasagne al forno.

2) Fig. A) Luogo caldissimo: questa stanza è un forno. B) Scherzoso, bocca molto grande o molto aperta: chiudi il forno. C) Nel gergo teatrale, sala semivuota: far forno, non avere successo.

3) Luogo dove si cuoce e si vende il pane, panetteria: andare al forno. Per estensione, quantità di pane che si cuoce in una volta, infornata: il primo forno è pronto alle sei.

4) In medicina, apparecchio adattabile al corpo, che viene riscaldato elettricamente ed è usato per bagni di calore a secco nella cura di reumatismi, sciatiche, nevriti, ecc.; per estensione, al pl., questa terapia: fare i forni, sottoporsi a tale cura.

Tipologie

Ogni forno comprende una sorgente termica e un vano delimitati da un rivestimento in genere idoneo a impedire o limitare le perdite di calore verso l'esterno. In base alla funzione si distinguono forni di riscaldo per lavorazioni industriali, forni per cottura di alimenti, forni di incenerimento per la distruzione di rifiuti, ecc. In base al principio fisico utilizzato per generare il calore, si distinguono forni a combustione, forni elettrici e forni a plasma; forni solari. § I forni a combustione sono tutti quelli che utilizzano, quale sorgente di calore, combustibili liquidi, solidi o gassosi: comprendono un focolare e una camera di riscaldo. Possono essere a riscaldamento diretto o indiretto. Nei forni a riscaldamento diretto, i materiali sono più o meno a contatto con la sorgente di calore; il focolare si trova, generalmente, alla base della camera: in quelli con focolare interno il materiale viene lambito dai prodotti della combustione (per esempio i forni per pane, i forni di campagna, ecc.) o è addirittura mescolato con il combustibile (per esempio i forni metallurgici); in quelli a focolare esterno i prodotti della combustione raggiungono il materiale indirettamente in quanto quest'ultimo è tenuto sollevato rispetto al focolare (per esempio i forni delle cucine domestiche, ecc.). Nei forni a riscaldamento indiretto, i materiali sono posti entro una camera di riscaldo del tutto isolata dal focolare (che può essere anche collocato lateralmente) ma lambita dai prodotti della combustione (per esempio forni a muffola, forni a storta, ecc.). In base al tiraggio si hanno forni aspirati, a circolazione naturale o forzata, e forni soffiati o a vento, dove il comburente viene insufflato a leggera pressione attraverso appositi ugelli. I forni a combustione possono essere continui o discontinui. Nei primi il caricamento e lo scarico del materiale da trattare avvengono in continuazione senza dover sospendere l'attività del forno; i forni discontinui esigono invece almeno una riduzione dell'attività per consentire ciclicamente l'estrazione di tutta la carica di materiale trattato. Una categoria particolare è quella dei forni a riverbero, in cui il riscaldamento è ottenuto in una camera, detta laboratorio, per effetto dell'irraggiamento della volta rovente che viene lambita dalle fiamme. § I forni elettrici sono tutti quelli che utilizzano il calore prodotto da una sorgente termica che sfrutta l'energia elettrica. § I forni a plasma sono quelli che sfruttano l'energia termica prodotta da un getto di plasma che investe il materiale da riscaldare o da fondere. Il plasma può essere di argo, idrogeno, azoto, ossigeno e può raggiungere temperature di 20.000 ºC. § Oltre ai semplici forni per cottura di alimenti, che possono essere a combustione (utilizzanti carbone, legna, prodotti petroliferi, gas di città) o elettrici, tutti costruttivamente assai semplici, e agli altiforni e ai convertitori, esiste una vasta gamma di forni industriali dei quali i più importanti sono i forni metallurgici. Si citano qui solo i principali tipi di forni industriali.

Metallurgia: generalità

Possono essere variamente classificati, per esempio secondo l'utilizzazione, la forma o il metodo di riscaldo: si distinguono forni di prima fusione, forni di conversione e affinazione, forni fusori, forni di riscaldo, forni di trattamento termico.

Metallurgia: forni di prima fusione

Servono a realizzare la prima operazione di un processo metallurgico per via ignea su minerali preliminarmente preparati e trattati; possono essere forni soffiati, forni elettrici, forni a riverbero. I più diffusi sono i forni soffiati, consistenti in un tino in cui la carica, costituita da minerale, carbone e fondenti, introdotta dall'alto scende in controcorrente con l'atmosfera gassosa (prodotta dalla combustione del carbone) riscaldandosi e trasformandosi in seguito alle reazioni chimiche proprie del particolare processo metallurgico cui sono applicati. Tipico esempio di questa categoria sono gli altiforni, usati nell'industria siderurgica.

Metallurgia: forni di conversione e affinazione

Si distinguono essenzialmente in forni a suola, forni elettrici e convertitori. Tra i forni a suola va ricordato il forno Martin-Siemens, largamente impiegato in passato per la fabbricazione dell'acciaio, ormai in uso solo nei Paesi del Terzo Mondo, ma di grande importanza storica. Esso è costituito da una camera (laboratorio) di materiale refrattario, a pianta rettangolare sormontata da una volta; la parte inferiore, o base, viene chiamata suola. Sulla parte anteriore del forno si aprono le porte che servono alla carica, su quella posteriore si trova il foro di colata. Nelle testate (pareti laterali) sono inseriti i bruciatori, alimentati a gas o nafta. Sotto la suola ci sono due camere di recupero del calore: una assorbe calore dai fumi di scarico, mentre l'altra cede calore al gas e all'aria necessari per la combustione, cosicché, scambiandosi il percorso dei fumi e dell'aria, ogni camera alternativamente assorbe calore dai fumi e lo cede a comburente e combustibile. La carica è costituita da rottame e da ghisa in proporzioni variabili (per esempio 50% rottame, 50% ghisa liquida). La carica solida viene introdotta dalle porte anteriori mediante macchine caricatrici, mentre la ghisa liquida viene versata da una bocca apposita. Il rivestimento refrattario può essere di tipo basico (dolomite, magnesite) oppure acido (silice). La capacità di questo forno può arrivare fino a 500 t (normalmente 100÷200 t). § I forni elettrici possono essere a resistenza, ad arco o a induzione. I primi utilizzano il calore prodotto per effetto Joule da resistori metallici oppure di grafite, carborundum, ecc. I forni ad arco realizzano la fusione di materiali metallici sfruttando il calore sviluppato dall'arco elettrico. Si suddividono in forni ad arco radiante o indiretto e forni ad arco diretto: nei primi, per esempio nel forno Stassano, oggi in disuso, la carica riceve calore solo per irradiazione; nei secondi, al contrario, la corrente elettrica passa attraverso la carica e il riscaldamento è provocato sia dall'arco elettrico, sia dal passaggio della corrente nella massa metallica, sia per irraggiamento dalla volta. I più importanti tra questi forni sono quelli di tipo Héroult, usati nelle acciaierie. Il forno Héroult è costituito da un corpo cilindrico di acciaio rivestito internamente di refrattario, generalmente di tipo basico, con due aperture diametralmente opposte: il becco di colata e la porta di lavoro. Il forno è sormontato da una volta di mattoni refrattari; essa è generalmente mobile, così da consentire la carica dall'alto a mezzo di “ceste” di rottame. Nella volta sono praticati tre fori attraverso i quali passano gli elettrodi di grafite, tra cui scocca l'arco elettrico. Il forno è basculabile, con un sistema a cremagliera, per la colata del metallo liquido. È dotato di un trasformatore elettrico e di un sistema per regolare la distanza degli elettrodi dalla superficie del bagno metallico e per ottenere l'opportuna lunghezza dell'arco. I forni a induzione funzionano in base al principio dell'induzione elettromagnetica e possono essere ad alta frequenza (oltre 20.000 Hz), a media frequenza (300÷10.000 Hz) o a bassa frequenza (50÷60 Hz). Nei tipi ad alta e media frequenza il crogiolo è circondato da un avvolgimento in rame percorso da corrente alternata; il flusso magnetico che così si genera attraversa la carica metallica inducendovi delle intense correnti di Foucault che ne provocano il riscaldamento. I forni a bassa frequenza funzionano come trasformatori e sono costituiti schematicamente da un nucleo in materiale ferromagnetico attorno a cui si avvolge un circuito primario, con un elevato numero di spire, alimentato da tensione a frequenza di rete. L'avvolgimento secondario è costituito dal materiale metallico da fondere, che costituisce in pratica un'unica spira in corto circuito. I forni a induzione richiedono 600÷700 kWh per tonnellata di metallo fuso, 2÷4 ore per la fusione. La capacità arriva alle 10 tonnellate.

Metallurgia: forni fusori

Sono forni elettrici o a combustione, usati nelle fonderie per disporre di metallo allo stato fuso da impiegarsi nella fabbricazione dei getti. I più usati sono i forni a crogiolo, nei quali il metallo è introdotto in crogioli di materiale refrattario che vengono riscaldati in forni a combustione oppure in forni elettrici a resistenza; sono utilizzati per la preparazione di leghe e nei trattamenti termici in bagno di sali fusi. Tra i forni fusori può essere classificato anche il cubilotto usato nelle fonderie di ghisa.

Metallurgia: forni di riscaldo

Vengono utilizzati per portare alla temperatura necessaria alla lavorazione i lingotti e i semilavorati da sottoporre a deformazione plastica a caldo (laminazione, fucinatura, stampaggio, ecc.). Il riscaldamento viene effettuato elettricamente (resistenza) o mediante bruciatori di combustibile (gas, nafta, ecc.). Attualmente sono distinti in: forni a pozzo e a camera, con carica discontinua (per laminazione di sbozzatura e grossi fucinati); forni continui, con avanzamento della carica per spinta su guide di scorrimento (per laminatoi di profilati, barre, vergella, nastro); forni continui rotativi, con avanzamento della carica per rotazione della suola (per laminatoi di tubi, piccoli pezzi fucinati e stampati). § I forni a pozzo sono destinati a ricevere i lingotti caldi (700-900 ºC) provenienti dall'acciaieria dopo la slingottatura, con temperatura non uniforme tra cuore e superficie, con lo scopo di omogeneizzare la temperatura stessa ed elevarla al valore di lavoro (~1200 ºC). § I forni a camera vengono impiegati soprattutto per attuare il riscaldo di lingotti destinati a operazioni di fucinatura. § I forni continui vengono impiegati quando il materiale destinato alla laminazione (lingotti, ma soprattutto blumi e billette) debba essere riscaldato alla temperatura di lavoro partendo da temperatura ambiente. § I forni continui rotativi sono costituiti da una camera a pianta anulare, con suola mobile in grado di ruotare attorno all'asse del forno. Le porte di infornamento e di sfornamento sono adiacenti. Il materiale caricato ruota con la suola; man mano che la rotazione procede, avviene il riscaldamento progressivo per opera di bruciatori. Particolari forni di riscaldo sono i riscaldatori elettrici del tipo a induzione e del tipo a resistenza, impiegati soprattutto per l'estrusione e lo stampaggio di acciai di elevata qualità o di leghe leggere, che bene si prestano a essere inseriti in linee di produzione automatizzate.

Metallurgia: forni di trattamento termico

Possono essere a muffola, a bagno di sali, a campana. I forni a muffola, a combustibile o elettrici, constano di una camera ermeticamente chiusa nella quale si possono realizzare riscaldamenti a temperature molto precise; per certi trattamenti è possibile creare un'atmosfera controllata per cementazione o per evitare ossidazione superficiale. § I forni a bagno di sali sono costituiti da un crogiolo contenente sali che vengono portati a fusione e che trasmettono il calore ai pezzi di metallo da trattare che vengono in essi immersi. Il riscaldamento avviene elettricamente, con resistenze che circondano il crogiolo o con elettrodi immersi nel bagno di sali fusi, oppure con combustibile. § I forni a campana, generalmente elettrici, constano di un vano isolato (campana) nel quale il riscaldamento del metallo è operato fuori del contatto con l'aria e può essere utilizzata un'atmosfera protettiva.

Metallurgia: forni particolari

Oltre a quelli già citati, esistono altri forni metallurgici che, in rapporto al tipo di lavorazione, assumono forme caratteristiche (a tino, a pozzo, a tunnel, a tamburo, ecc.) o adottano sistemi diversi da quelli tradizionali per eseguire il riscaldo. Tra questi, i forni a storta, costituiti da un recipiente di materiale resistente al calore riscaldato dall'esterno. Il materiale da trattare sviluppa prodotti gassosi che vengono raccolti mediante una tubazione, permettendo così il realizzarsi di una distillazione. L'uso tipico di tali forni si ha nella metallurgia dello zinco; i forni a storta vengono usati anche nella distillazione del litantrace. § I forni a elettrodo consumabile servono alla preparazione di metalli o leghe con proprietà elevate (per esempio acciai inossidabili). Il processo avviene sotto vuoto e il metallo di carica funge da elettrodo (elettrodo consumabile), che fonde allo scoccare dell'arco e solidifica poi a contatto con le pareti del crogiolo, che funge da lingottiera. La solidificazione avviene con cristallizzazione colonnare, senza che si producano cavità, bolle di gas e altri difetti. § I forni di rifusione sotto scoria elettroconduttrice (electro slag remelting, o ESR) sono utilizzati per processi analoghi al precedente; al posto del forno a vuoto, però, si ha un letto di scoria fusa collocato tra elettrodo e metallo fuso. § I forni a bombardamento elettronico servono per fusioni sotto vuoto in cui il metallo da fondere, che funge da anodo, viene colpito da un fascio di elettroni accelerati; si ha così un'elevata produzione di calore che porta a fusione il metallo. Tali forni vengono usati per la fusione di metalli refrattari. § Nei forni con atmosfere controllate, nei quali è possibile creare un'atmosfera particolare, di ben determinata composizione chimica, allo scopo di preservare il materiale metallico da ossidazione superficiale (atmosfera inerte) o di alterare la composizione chimica superficiale della lega mediante un processo termochimico di diffusione (atmosfera di cementazione). Le atmosfere inerti sono a base di azoto, oppure di elio o argo; le atmosfere di cementazione sono a base di CO+CO₂ oppure di CH₄+H₂ (per carbocementazione); di N₂+H₂(per nitrurazione); di CO+CO₂+N₂ (per carbonitrurazione). Le atmosfere a base di H₂ si dicono riducenti. Le atmosfere controllate vengono preparate in appositi generatori a partire da gas di petrolio; possono essere di tipo endotermico e di tipo esotermico.

Industria ceramica

Costruiti in materiale refrattario per sopportare le alte temperature di lavorazione (fino a 1500 ºC), i forni ceramici possono essere discontinui o continui. Tra i primi, il tipo più diffuso è quello formato da un'unica camera di cottura (laboratorio), a sezione circolare, con i bruciatori disposti alla periferia; i gas caldi convogliati al centro della base (suola) del forno salgono fino alla volta per fuoruscire da aperture praticate nella suola e collegate al camino. Questo tipo è in uso per refrattari, terraglie e gres. Per materiali particolarmente sensibili ai fumi si usano forni a muffola, riscaldati dai fumi che li lambiscono all'esterno. Una modifica del forno a camera è realizzata con il sovrapporre un'altra camera (fornaciotto) alimentata dai gas passati dapprima nel laboratorio; tale tipo è impiegato per porcellane riunendo in un unico forno le due operazioni di biscottatura nel fornaciotto e di cottura dello smalto nel laboratorio. I forni continui sono a fuoco mobile o a fuoco fisso. Il tipo più in uso è la fornace Hoffmann a fuoco mobile, impiegata per laterizi. Tale forno è costituito da una galleria anulare, con un collettore di gas caldi al centro, divisa in camere in cui sono alloggiati i mattoni. Le camere sono assoggettate al fuoco secondo una rotazione dello stesso per cui la camera che riceve per prima (n. 1) i fumi li trasferisce alla successiva (n. 2) e questa a un'altra (n. 3); a un tempo fissato i fumi investono per prima la camera n. 2 che poi li trasferisce alle successive. In tal modo ogni camera è sottoposta a una fase di preriscaldamento, cottura e raffreddamento. Tra i forni a fuoco fisso eccellono i forni a tunnel, formati da una galleria rettilinea percorsa da vagoncini portanti il materiale da cuocere, con i bruciatori disposti nella zona centrale. Il prodotto, preriscaldato dai gas che percorrono in controcorrente il tunnel, è portato alla temperatura di cottura nella zona dei bruciatori e quindi raffreddato dai gas freddi nell'ultima zona.

Altre industrie

Particolari forni vengono impiegati per la produzione industriale del vetro, del cemento e dei combustibili. § Per la produzione del vetro si usano i forni a bacino, detti così in quanto sono costituiti da un bacino in materiale refrattario, riscaldato da bruciatori le cui fiamme sono trasversali al bacino o tali da percorrerlo a ferro di cavallo. La forma geometrica, variante da tipo a tipo, cerca di realizzare la massima omogeneizzazione del fuso sfruttando l'irraggiamento termico, la velocità di colata, la conducibilità termica del vetro. § I tipi più diffusi forni per cemento sono quelli rotativi ad asse inclinato, nei quali la miscela di calcare e argilla cuoce avanzando lungo un cilindro rotante. § Per i gas di città e il coke metallurgico si usano generalmente forni del tipo a storta, a riscaldamento esterno, costituiti da camere orizzontali o verticali, spesso di sezione ellittica. Sono sempre in batteria con i canali di riscaldamento ricavati nell'interspazio fra le camere e sfruttano il processo di cokizzazione e quello gassogeno.

Industria: forni domestici

Il forno, come elettrodomestico, è presente in ogni cucina sia interno alla macchina del gas sia esterno in un contenitore autonomo. I forni domestici si dividono in due categorie: forni a gas e forni elettrici. Nei primi un bruciatore posto sotto la superficie inferiore, accessibile per l'accensione attraverso dei fori, riscalda le pareti del forno direttamente con il calore della fiamma. I fumi della combustione viaggiano in appositi canali realizzati nell'intercapedine delle pareti ed escono da una feritoia praticata posteriormente. Essi possono essere dotati di un sistema automatico di regolazione della fiamma in base alla temperatura e di una protezione che chiude il gas nel caso che la fiamma si spenga. Una lampada protetta permette di illuminare l'interno del forno per controllare l'andamento della cottura mentre un termometro, generalmente montato sul vetro, indica la temperatura raggiunta all'interno. I forni elettrici possono essere ulteriormente suddivisi in forni a resistenza e forni a microonde. Quelli a resistenza utilizzano una o più resistenze elettriche, per riscaldare direttamente l'aria all'interno del forno e un commutatore permette di selezionarle a seconda del tipo di cottura desiderato. Un termostato spegne le resistenze quando l'interno raggiunge la temperatura impostata tramite una manopola graduata mentre una spia indica se la resistenza è in funzione oppure no. In genere è presente anche un temporizzatore (timer) che spegne il forno dopo un tempo prefissato. Anche i forni elettrici sono dotati di una lampada per il controllo della cottura che, a differenza di quelli a gas, rimane sempre accesa durante il funzionamento. In molti di questi forni la resistenza superiore ha anche funzione di grill per la doratura dei cibi e di un girarrosto spinto da un motoriduttore elettrico azionabile a piacere. Nei forni a microonde si utilizzano microonde con lunghezza d'onda di circa 12 cm (2,5 GHz), generate da un magnetron (una sorta di antenna) di potenza resa da 500 a 1000 W; un commutatore consente di scegliere 3 o più livelli di potenza per le varie applicazioni (riscaldamento, scongelamento, cottura, ecc.). Il magnetron è generalmente disposto su un lato della camera di cottura, nella quale le microonde sono convogliate da una guida d'onda e riflesse dalle pareti che in tal modo non si riscaldano consentendo un notevole risparmio di energia, e dal rivestimento applicato al vetro dello sportello, che permette comunque di vedere l'interno del forno. I cibi da riscaldare, scongelare o cuocere devono essere posti nel forno in recipienti che non assorbano le microonde (vetro, pirex, porcellana o ceramica, privi di parti metalliche); queste colpiscono la superficie del cibo e vi penetrano per circa 3 cm, provocandone il riscaldamento per effetto dell'attrito interno delle molecole del cibo stesso; il calore si trasmette poi, per conduzione, a tutta la massa. Essendo il calore generato all'interno dei cibi, taluni di essi (per esempio gli arrosti), anche se risultano perfettamente cotti, non presentano la caratteristica crosta dorata; per cercare di ovviare a questo inconveniente molti forni a microonde sono dotati anche di una piastra riscaldante posta nella parte inferiore, e di un grill in quella superiore, che possono essere utilizzati separatamente, oppure in combinazione (i cosiddetti forni combinati) con il riscaldamento a microonde, per mezzo di un dispositivo programmatore.Sia nei forni elettrici sia in quelli a microonde è possibile l'installazione di una ventola che muove l'aria calda per distribuire uniformemente la temperatura. In questo caso si dice ventilato e permette la cottura simultanea di più pietanze anche con tempi differenziati. I moderni forni domestici hanno un particolare sistema di chiusura per evitare che il surriscaldamento del vetro frontale possa provocare ustioni. Inoltre il vetro doppio ha un ventilatore che soffia aria fresca tra l'interno e l'esterno mantenendo così temperature inferiori ai 40 °C. L'unico rischio è che danneggiamenti del vetro o della guarnizione dello sportello, verifichino una fuga di radiazioni. Esistono però dei semplici apparecchi per la misura delle emissioni nocive. Per quanto riguarda invece i sistemi di cottura, una nuova generazione di forni superveloci e di alta qualità è destinata a rimpiazzare quelli a microonde. Da una ricerca della General Electric è stato messo a punto un forno che cuoce con un getto d'aria calda che può raggiungere i 100 Km/h. La maggior parte dei nuovi prodotti impiegherà comunque ancora per anni la tecnologia delle microonde, però integrata con altri elementi, come le lampade alogene, che garantiscono la resa dei forni tradizionali.