sidérurgie (suite)

• Procédé Kaldo. Il a été réalisé industriellement par le professeur M. B. Kalling à l’usine de Domnarvet (Suède). La fonte est introduite dans une cornue tournante et basculante maintenue en position proche de l’horizontale, l’oxygène étant insufflé par une lance faisant un angle faible avec la surface du bain. La combinaison de la rotation de la cornue (30 tr/mn) avec un débit convenable d’oxygène permet un échange calorifique et un contact bain-laitier favorables aux réactions d’affinage.

Procédé Martin-Siemens

Ce procédé d’affinage sur sole se pratique dans un four à réverbère de grande capacité, pouvant atteindre 600 t et chauffé par les flammes de combustion de gaz hydrocarbonés ou de fuel. Pour permettre la fusion de l’acier, il est nécessaire d’envoyer dans le four de l’air préchauffé dans le récupérateur de chaleur inventé par Siemens. Ce récupérateur, placé sous le four, est composé de chambres briquetées dans lesquelles circulent les gaz chauds provenant de la combustion ; lorsque ces briquetages sont suffisamment échauffés, un système d’inversion permet d’envoyer le courant d’air comburant à réchauffer. L’oxydation des éléments s’effectuant principalement par l’action du laitier, l’opération, de ce fait, demande de 8 à 10 heures. Suivant la nature des charges, le revêtement est basique ou acide, ce qui correspond à deux variantes du procédé.

• Procédé à marche basique. C’est le plus courant. Lorsque le chargement est composé de fonte liquide, de riblons et de chaux (procédé aux riblons ou scrap process), l’affinage s’effectue à la fois par oxydation et par dilution des impuretés. Lorsque le chargement est composé de fonte liquide, de minerai et de chaux (procédé au minerai ou ore process), l’affinage par oxydation s’effectue par le laitier basique et par le minerai de fer, pauvre en silicium.

• Procédé à marche acide. Le chargement est généralement composé d’un tiers de fonte et de deux tiers de riblons. Il est indispensable de disposer de produits exempts de soufre et de phosphore.

Après décrassage, le bain doit être désoxydé et recarburé. En raison des variantes possibles et de la lenteur des réactions, plus facilement contrôlables, ce procédé possède une grande souplesse de production en fonction des approvisionnements en matières premières et permet l’élaboration directe d’aciers ordinaires à différentes teneurs en carbone ainsi que d’aciers spéciaux. Longtemps considéré comme le procédé donnant les aciers ordinaires de meilleure qualité, il est concurrencé et en régression par rapport aux procédés d’affinage à l’oxygène, qui permettent l’élaboration d’aciers de qualité équivalente à un prix de revient inférieur.

Procédé au four électrique

Utilisé pour la production d’aciers fins, d’aciers spéciaux, de ferro-alliages et de fontes synthétiques, il fait appel au four électrique à arc, type Héroult, à sole et à voûte non conductrices du courant. Ce four, généralement à trois électrodes en graphite ou en coke de pétrole traversant la voûte mobile, possède un revêtement réfractaire le plus souvent à caractère basique permettant la déphosphoration. Bien que d’un prix de revient encore élevé conditionné par le prix du courant électrique, ce procédé est de plus en plus employé en raison de nombreuses particularités : possibilité d’obtenir de hautes températures avec l’arc électrique, ce qui facilite les réactions ; atmosphère du four normalement réductrice ; réalisation de laitier oxydant pour l’élimination du phosphore et du silicium ; production de laitier réducteur pour l’élimination du soufre, cette désulfuration étant particulièrement appréciée dans ce procédé. Une opération au four électrique comporte en général l’introduction des charges en proportions variables (chaux, minerai de fer et de manganèse, oxyde de fer sous forme de battitures, riblons ou ferrailles et fonte), la fusion, l’oxydation du bain, le décrassage de la scorie oxydée, la désoxydation du bain par addition de produits carbonés, chaux et spath-fluor (laitier blanc), accompagnée de désulfuration, l’ajustement de la composition par les additions finales et la coulée. La capacité des fours électriques classiques, qui est de 30 à 100 t, atteint 400 t pour les fours U. H. P. (ultra-haute puissance).

Procédés spéciaux d’aciérie

Ceux-ci sont adaptés à l’élaboration de nuances particulières d’aciers ou conditionnés par des impératifs économiques régionaux.

• L’élaboration de l’acier au creuset (appelé improprement acier « fondu ») s’opère par fusion et affinage de fer et de fonte de haute pureté, dans un four électrique à induction à moyenne ou haute fréquence. L’acier ainsi élaboré est utilisé pour les outillages de qualité.

• L’élaboration par refusion sous laitier électroconducteur de l’acier à affiner, constituant l’électrode consommable, fait appel à un arc électrique qui passe à travers le laitier conducteur et protecteur du bain, ce qui permet un affinage par le contact intime de l’alliage liquide avec le laitier. On obtient ainsi des aciers de haute qualité pour les outils et les roulements.

• Le procédé Ugine-Perrin consiste à verser l’acier provenant d’une cornue Thomas dans une poche d’affinage contenant un laitier élaboré au préalable au four électrique. Le brassage de la masse et l’émulsion acier-laitier conduisent à un affinage recherché pour l’acier doux utilisé à la fabrication de tôles de carrosseries.

• Le procédé Duplex combine un affinage préalable au convertisseur Thomas ou au four Martin avec un affinage final au four électrique à arc.

• Le procédé Talbot est un procédé Martin semi-continu, un tiers approximativement de la charge étant coulé par cycle.

• Les procédés de réduction directe du minerai de fer, récents et nombreux, se développent industriellement dans des pays peu équipés en sidérurgie classique tels l’Amérique latine, la Grèce, l’Iran, l’Arabie, etc. Le principe de ces différents procédés consiste à réduire le minerai riche en fer pour obtenir directement du fer sous forme d’épongés ou de fragments (boulettes) utilisés pour l’élaboration d’aciers par refusion au four électrique avec des ferrailles. Deux groupes de procédés se distinguent par la nature du réducteur : soit solide (charbon), dans des fours à cuves verticaux ou tournants horizontaux, soit gazeux (hydrogène, gaz naturel, gaz naturel enrichi en vapeur d’eau ou en oxygène).