Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Michel OLETTE : Ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielle de la ville de Paris – ESPCI - Professeur invité université Mac Master Hamilton Canada - Ancien Directeur adjoint Institut de Recherche de la Sidérurgie Française – IRSID – Maizières-lès-Metz
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Christian GATELLIER : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Toulouse - Ingénieur-docteur - Ancien chef du département Physico-chimie – IRSID – Maizières-lès-Metz
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Gabriel LAMARQUE : Ingénieur de l'École nationale supérieure d'électricité, d'électronique et d'hydraulique de Toulouse - Licencié ès sciences - Ancien directeur de la ligne de produits aciérie Kvaerner Metals Clecim Paris
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Fabienne RUBY-MEYER : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Strasbourg - Ingénieur de recherche à Ascometal CREAS
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les exigences, de plus en plus sévères, des utilisateurs vis-à-vis des aciers, en ce qui concerne aussi bien leur composition chimique, leur propreté physique que leurs caractéristiques d'emploi, ont entraîné, depuis le début des années 1960, le développement d'un grand nombre de traitements métallurgiques, de plus en plus complexes, qui ne pouvaient trouver leur place dans le réacteur traditionnel d'aciérie : convertisseur à l'oxygène ou four électrique. Les opérations ainsi menées hors du four ont donné naissance à une nouvelle métallurgie, qualifiée de « secondaire » et réalisée dans une poche d'aciérie munie de différents équipements : busette à tiroir, bouchons poreux...
Trois aspects doivent être pris en considération pour comprendre pourquoi la métallurgie secondaire est apparue et s'est développée.
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Productivité
Il est clair qu'elle permet une meilleure utilisation des appareils sidérurgiques, en particulier des convertisseurs de grande capacité (350 t) et du four électrique, en reportant les opérations de métallurgie fine, souvent longues, en poche.
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Qualité
C'est évidemment l'aspect le plus important. La métallurgie hors du four permet d'améliorer :
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l'uniformité en composition et en température des coulées successives, ce qui revêt une grande importance dans l'optique actuelle de la généralisation de la coulée continue ; l'étape de métallurgie en poche constitue, de plus en plus, l'indispensable liaison entre le convertisseur ou le four électrique et la machine de coulée ;
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le contrôle de la composition et l'obtention de très faibles teneurs en éléments résiduels : C, H, N, O, P, S... ;
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la propreté inclusionnaire et la morphologie des inclusions restantes ; elle rend aussi possible la production de nouvelles nuances d'acier difficiles à obtenir en une seule opération.
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Abaissement des coûts
C'est une conséquence des deux points précédents. Son estimation n'est pas toujours aisée, puisqu'il faut tenir compte du coût de l'opération nouvelle, mais le bilan est, en général, largement positif.
Dans l'ensemble du texte, les symboles soulignés, comme
ou [O], désignent des éléments dissous dans le métal et les constituants du laitier sont, eux, entre parenthèses (SiO2).
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VERSIONS
- Version archivée 2 de mars 1998 par Michel OLETTE, Christian GATELLIER, Gabriel LAMARQUE
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Bases théoriques et fonctions essentielles de la métallurgie secondaire1. Caractéristiques de la métallurgie secondaire
Le lecteur se reportera aux références et .
1.1 Localisation dans la filière sidérurgique
L'élaboration de l'acier, depuis la matière première ferrifère jusqu'à la coulée du métal liquide en lingotière, maintenant essentiellement en lingotière de coulée continue (plus de 95 % en France), peut être schématisée par un graphique (figure ), qui s'efforce de décrire l'ensemble de la filière, en suivant l'évolution du potentiel d'oxygène du matériau contenant le fer.
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Dans le haut fourneau, après une opération d'agglomération du minerai, les oxydes de fer sont réduits en un métal saturé en carbone, la fonte, qui contient aussi d'autres éléments : Si, S, P, Mn..., qui, comme le carbone, devront être éliminés, au moins en partie, par des processus d'oxydation. Après un éventuel prétraitement de la fonte, destiné à réduire sa teneur en Si, S, P, l'étape principale de son affinage a lieu dans le convertisseur à l'oxygène, où la réaction d'oxydation vise essentiellement le carbone (mais aussi Si, Mn, P).
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Dans le four à arcs, réacteur de l'autre filière sidérurgique, a lieu la fusion des ferrailles ou/et des minerais préréduits, avec une éventuelle addition de fonte.
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Dans les deux cas, l'acier sauvage produit est suroxydé et doit subir un traitement de désoxydation. C'est à ce stade que se situent les opérations de métallurgie secondaire qui doivent aussi permettre de satisfaire les spécifications requises en ce qui concerne la composition globale, la propreté inclusionnaire, la teneur en gaz (hydrogène, azote) et la température.
1.2 Exigences de qualité au niveau des produits
Les opérations de métallurgie secondaire jouent un rôle essentiel pour l'obtention des caractéristiques désirées au niveau des produits, en contrôlant la composition à la fois de la matrice et des inclusions.
La polyvalence exceptionnelle de l'acier dans ses applications pratiques lui donne de larges avantages par rapport à d'autres matériaux : l'acier...
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Caractéristiques de la métallurgie secondaire
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - OLETTE (M.) - Les opérations métallurgiques hors du four - 5e Journée Int. de la Sidérurgie, Paris, 18 oct. 1976. Rev. de Mét. 74, n° 4, p. 217-234 (avril 1977).
-
(2) - MOTTE (J.P.), VASSE (R.) - Pratiques de métallurgie en poche en aciérie de conversion - Rev. de Mét. CIT n° 12, p. 981-994 (déc. 1980) (1re partie), p. 15-27 (janv. 1981) (2e partie).
-
(3) - FRUEHAN (R.J.) - Ladle Metallurgy principles and practices - An Iron and Steel Society (ISS) Technical Publ. Warrendale PA, USA, 149 p. (1985).
-
(4) - ASTIER (J.) - The growing importance of secondary metallurgy in steelmaking. (L'importance croissante de la métallurgie secondaire dans la production de l'acier) - Symposium franco-égyptien, Institut EL TABBIN, 12-14 déc. 1981, rapport COFRANSID, n° 90, 44 p (nov. 1981).
-
(5) - FANDRICH (R.), LUNGEN (H.B.), WUPPERMANN (C.D.) - Actual review on secondary steelmaking - 7th Intern. Conf. on Clean Steel, Balatonfüred (Hongrie), pp 28-37 (4-6 juin...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
1 Données statistiques et économiques
Depuis le début des années 1960, le développement d'un grand nombre de traitements métallurgiques, de plus en plus complexes, qui ne pouvaient trouver leur place dans le réacteur traditionnel d'aciérie : convertisseur à l'oxygène ou four électrique (figure ) ont donné naissance à une nouvelle métallurgie, qualifiée de « secondaire » et réalisée dans une poche d'aciérie munie de différents équipements : busette à tiroir, bouchons poreux...
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