Bibliographie & annexes
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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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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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INTRODUCTION
Les principaux procédés de la métallurgie secondaire sont conçus pour répondre aux objectifs métallurgiques décrits dans le premier dossier : « Métallurgie Secondaire » , à savoir :
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élimination des gaz occlus (hydrogène et azote) ;
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mise à la nuance précise et décarburation ;
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élimination de certains éléments indésirables (soufre, phosphore) ;
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amélioration de la propreté inclusionnaire ;
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réglage précis de la température avant coulée, aspect essentiel pour permettre, dans de bonnes conditions, la coulée continue de l'acier ;
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amélioration de la productivité des aciéries, grâce à la spécialisation des outils « amont » (convertisseur ou four électrique) ;
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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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Procédés de métallurgie secondaire
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2. Séparation métal/laitier primaire
Pour que les processus envisagés, comme l'utilisation de laitiers synthétiques ou l'injection d'agents de traitement, puissent être efficaces, il est essentiel d'éviter l'entraînement de laitier d'affinage du convertisseur dans la poche. La résolution de ce problème a donné lieu à de nombreuses recherches : au laboratoire sur modèles froids et, dans des conditions industrielles, l'essai de dispositifs plus ou moins ingénieux.
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Une étude, menée en Allemagne, sous les auspices du groupement des sidérurgistes (VDEh) et subventionnée par la Communauté européenne, a permis de clarifier le problème grâce aux essais effectués en partie sur modèle et en partie sur site industriel . Elle a montré que l'entraînement de laitier peut être provoqué par deux processus d'écoulement (figure 1) :
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l'effet vortex, pour des hauteurs de bain relativement importantes ;
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l'effet d'entraînement linéaire, en fin de coulée.
Ces deux types de phénomènes sont présentés schématiquement sur la figure 1.
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L'entraînement de laitier par effet vortex démarre lorsque la veine de métal liquide qui s'écoule atteint un moment angulaire de rotation déterminé. Dès que le débit effectif dans l'orifice devient plus faible que le débit possible, c'est le second type de phénomène qui apparaît. L'utilisation d'une busette de coulée excentrée retarde le moment où apparaît l'effet vortex.
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Les résultats d'exploitation industrielle ont montré (, ) que des moyens efficaces de rétention du laitier ont été développés en aciérie :
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électrique : busette de coulée excentrée munie d'un dispositif à tiroir, plus ou moins sophistiqué (figure 2) ;
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à l'oxygène : boules, flotteurs, cônes, quille Mannesmann très performante (figure 3, ), ou fermeture pneumatique, à l'air ou l'azote, par l'extérieur.
Ces divers dispositifs comportent le plus souvent des éléments de structure complexe métal-céramique dont la masse volumique a...
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Séparation métal/laitier primaire
BIBLIOGRAPHIE
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(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).
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(5) - The EMLI - Slag Indication system for slag Free Ladle Teeming - Fachber. Hüttenprax. Metallweiterverarb. 23, n° 8,...
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