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RÉSUMÉ
Les principaux procédés de la métallurgie secondaire sont conçus pour répondre à un grand nombre d’objectifs, notamment l’élimination des gaz occlus (hydrogène et azote) et de certains éléments indésirables (soufre, phosphore), et l’amélioration de la propreté inclusionnaire. De plus, ces procédés doivent permettre le réglage précis de la température avant coulée, ce paramètre est essentiel pour obtenir la coulée continue de l’acier. Au-delà de ces aspects techniques, la métallurgie secondaire doit englober également l’amélioration de la productivité des aciéries, grâce à la spécialisation des outils « amont ». L’amélioration du coût d'exploitation, grâce aux gains sur l'énergie nécessaire, sur les matières consommables, est également visée.
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The main processes of secondary metallurgy are conceived in order to meet a vast number of objectives, notably the removal of occluded gases (hydrogen and nitrogen) and the improvement of inclusion cleanliness. Furthermore, these processes must allow for the precise temperature prior to casting, an essential parameter in order to achieve continuous steel casting. Beyond these technical aspects, the secondary metallurgy must also encompass the improvement of the steel plants productivity, through the specialization of the upstream tools. The objective is also to decrease the operating costs via the reduction of the required energy and gains on the materials.
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
-
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
-
INTRODUCTION
Les principaux procédés de la métallurgie secondaire sont conçus pour répondre aux objectifs métallurgiques décrits dans le premier dossier : « Métallurgie Secondaire » , à savoir :
-
élimination des gaz occlus (hydrogène et azote) ;
-
mise à la nuance précise et décarburation ;
-
élimination de certains éléments indésirables (soufre, phosphore) ;
-
amélioration de la propreté inclusionnaire ;
-
réglage précis de la température avant coulée, aspect essentiel pour permettre, dans de bonnes conditions, la coulée continue de l'acier ;
-
amélioration de la productivité des aciéries, grâce à la spécialisation des outils « amont » (convertisseur ou four électrique) ;
-
amélioration du coût d'exploitation, grâce aux gains sur l'énergie nécessaire, sur les matières consommables (réfractaires, électrodes, fluides, produits d'addition, etc.).
Les procédés de la métallurgie secondaire font appel en tout ou partie à quelques procédures fondamentales qui permettent d'obtenir les résultats visés.
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3. Procédés de métallurgie secondaire
3.1 Coulée sous vide. Dégazage du jet
Apparu vers 1954, le procédé de coulée sous vide, encore appelé procédé Bochumer Verein, du nom de la société créatrice, consiste à exposer le jet de métal, à la coulée, à une atmosphère raréfiée (, ). Sous l'effet du vide, le jet de métal se divise en fines gouttelettes et la surface d'échange ainsi créée est particulièrement favorable aux réactions de dégazage, surtout de déshydrogénation. C'est pourquoi ce procédé s'est avéré très intéressant pour la fabrication de gros lingots de forge .
La figure 6 présente plusieurs variantes de ce procédé : comme poche à poche (figure 6 a) et poche-lingotière (figure 6b). Une excellente déshydrogénation est ainsi obtenue, mais au prix d'importantes pertes thermiques.
Exemple : À l'échelle d'une poche de 100 t, il faut compter une perte de 80 °C pour un poche à poche de 10 min.
Si cette technique de dégazage du jet de coulée a connu des succès vers les années 1960, elle ne s'est pas développée en aciérie de conversion et, actuellement, seule la méthode de coulée directe, de poche à lingotière (figure 6b), est encore utilisée, pour la coulée de très gros lingots de forge .
HAUT DE PAGE3.2 Dégazage en poche
Souvent considéré à tort comme le vide du pauvre, ce procédé n'en constitue pas moins une catégorie importante de techniques, grâce à sa simplicité, et à ses résultats souvent comparables à d'autres procédés plus complexes .
Ce dégazage statique s'est surtout développé après l'apparition, comme sources de vide, des éjecteurs à vapeur, vers 1958 (figures 7 et 8).
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Les pertes thermiques, dues au traitement lui-même, ont constitué un handicap...
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Procédés de métallurgie secondaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - STEFFEN (R.) - Fluid Flow Phenomena of Metal and Slag during drainage of Metallurgical Vessels - Joint Research Report of the committee Metallurgical Fundamentals of VDEh. International Conference on Secondary Metallurgy, Aachen (Aix-la-Chapelle), Preprints p. 97-118 (21-23 sept. 1987).
-
(2) - GATELLIER (C.), GAYE (H.) - Prospectives of Ladle Metallurgy Processes (overview) - (Principaux développements en métallurgie secondaire). Rev. bibl. METEC, Congress 94. 2nd European continuous Casting Conference, Düsseldorf, 8 p. (20-22 juin 1994).
-
(3) - CEZAR da SILVA (W.), BERGMAN (D.), LINDFORS (N.O.) - Slag carry over in oxygen converters : « an international overview » - Steel Technology International, p. 91-95 (1993).
-
(4) - POFERL (G.), EYSN (M.) - Automated tapping and reduction of the slag carryover with tapping of LD/BOF converters - Int. Conf. Secondary Metallurgy, Aachen, Preprints, p. 137-148 (21-23 sept. 1987).
-
(5) - The EMLI - Slag Indication system for slag Free Ladle Teeming - Fachber. Hüttenprax. Metallweiterverarb. 23, n° 8,...
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