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RÉSUMÉ
Depuis les inventions qui ont lancé la sidérurgie entre 1850 et 1900, les techniques d’aciérie ont connu des développements spectaculaires, mus essentiellement par les besoins croissants en acier, en quantité et en qualité. Cet article retrace les grandes étapes de ces développements, marqués après 1950 par l’utilisation d’oxygène pur au convertisseur, l’apparition des mini-aciéries électriques, et la naissance de la métallurgie en poche. Il montre en particulier comment le four électrique est devenu un outil hautement productif et polyvalent à la fois pour les matières premières et les sources d’énergie.
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Jean-Luc ROTH : Ingénieur ENSIC (Nancy), anciennement responsable de services Fours, Énergie et Aciéries à l’IRSID (Maizières-lès-Metz) ; puis Technology Manager chez Paul Wurth (Luxembourg)
INTRODUCTION
La fonction des procédés d’aciérie d’élaboration est de fabriquer, en partant des matières premières fonte (de haut fourneau), ferraille, et minerai préréduit, un acier à une température et à une composition recherchées, prêt à être coulé et solidifié en demi-produit.
Si l’on cherche à résumer en quelques lignes l’évolution de la sidérurgie mondiale, depuis les inventions capitales de Bessemer, Martin et Siemens, Thomas, et Héroult, dans la seconde moitié du XIXe siècle, on peut distinguer quatre grandes périodes.
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Jusqu’en 1950 : amélioration continue de ces inventions dans les domaines technologiques et métallurgiques, et sans qu’elles soient remises en cause.
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De 1950 à 1980 :
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apparition de nombreuses nouvelles technologies fondées sur l’utilisation d’oxygène pur, pour ne laisser finalement place qu’au convertisseur à l’oxygène pur, avec ses variantes ;
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en parallèle : développement important du four électrique, bénéficiant d’améliorations technologiques et de disponibilités en ferraille dues à l’arrêt du four Martin ; puis disparition des convertisseurs Thomas et Bessemer, ainsi que des fours Martin, tout au moins dans les pays industrialisés modernes ; et finalement apparition, et extension, d’une métallurgie en poche très diversifiée.
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De 1980 à 2015 :
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stabilité dans les procédés d’élaboration qui continuent à se perfectionner ;
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développement généralisé de la métallurgie en poche, pour répondre aux impératifs de productivité, et aux exigences toujours croissantes sur la qualité des aciers ;
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pour certains aciers très purs (teneur très basse en phosphore), ajout d’un réacteur réalisant une première déphosphoration en amont de l’affinage traditionnel.
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À partir de 2015 :
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avant-projets de transformation d’usines à fonte vers un haut fourneau à faible émission de CO2 ;
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ou remplacement de l’usine à fonte par une filière électrique (électricité verte) alimentée en préréduit (réduit à l’hydrogène), et en ferraille, de plus en plus élaborée en qualité et en dimensions.
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L’article retrace la naissance et l’évolution des procédés et des technologies d’aciérie, en décrivant les caractéristiques techniques qui ont expliqué leurs performances et leur développement industriel.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de oct. 1991 par Bernard TRENTINI
- Version archivée 2 de mars 2012 par Guy DENIER
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6. Naissance et développement de la métallurgie en poche
À la fin de la Seconde Guerre mondiale, le traitement de l’acier liquide hors du four d’élaboration était limité à deux types d’applications très spécifiques :
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le dégazage sous vide d’aciers spéciaux, destiné surtout à éliminer l’hydrogène, cause de ruptures fragiles ;
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le brassage de l’acier lors de sa coulée en poche avec un laitier désoxydant et désulfurant fondu séparément : procédé Perrin appliqué principalement par la société Ugine .
Au début des années 1950, les essais de brassage en poche par injection de gaz neutre, au moyen de bouchons poreux placés au fond de la poche (procédé Gazal) peuvent être considérés comme marquant la naissance du traitement complémentaire – métallurgique ou de réchauffage – de l’acier après son élaboration primaire du convertisseur ou au four électrique ; ce traitement complémentaire fut dénommé « métallurgie en poche » ou « métallurgie secondaire », et allait se développer considérablement dans les trois décennies suivantes. La figure 20 donne un aperçu historique de quelques-uns des procédés de métallurgie secondaire (surtout ceux développés au Japon de 1970 à 1980) ...
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Naissance et développement de la métallurgie en poche
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BIRAT (J.P.) - The relevance of Sir Bessemer’s ideas to the Steel Industry in the 21st century. - La Revue de Métallurgie-CIT, 101(7-8), p. 587-598 (2004).
-
(2) - * - http://www.archivesdefrance.culture.gouv.fr/action-culturelle/celebrations-nationales/-recueil-2015/sciences-et-techniques/acier-sur-sole
-
(3) - * - https://worldsteel.org/data/world-steel-in--figures-2023/
-
(4) - * - https://worldsteel.org/wp-content/uploads/Fact-sheet-raw-materials-2023.pdf
-
(5) - HUSSON (G.) - Emploi de l’oxygène en sidérurgie. - Rev. de Métal., 47(1), p. 88-91 (1950).
-
(6) - Oxygen for decarburization (Emploi de l’oxygène pour la décarburation). - Steel USA, 121(19), p. 126-128-141 – Trad. CDS, 5 (1948).
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