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RÉSUMÉ
Ce dossier décrit les procédés de conversion de la fonte en acier les plus utilisés dans le monde ainsi que les matières premières introduites dans les convertisseurs, depuis les enfournements apportant le fer jusqu'aux diverses additions nécessaires pour assurer une production d'acier de qualité. Un historique de l'évolution de ces techniques depuis leur origine permet de mieux appréhender les progrès des différentes technologies présentées. Puis, les aspects théoriques portant sur les réactions d'affinage et sur les processus de l'affinage sont présentés.
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Guy DENIER : Ingénieur ENSIC (Nancy) - Spécialiste Aciéries à l'IRSID puis chez Paul Wurth
INTRODUCTION
Les aciéries de conversion de la fonte en acier sont étudiées et décrites dans le présent dossier [M 7 650v2] ainsi que dans le fascicule suivant [M 7 651v2].
Dans ce dossier, nous décrirons tout d'abord les procédés de conversion les plus utilisés dans le monde ainsi que les matières premières introduites dans les convertisseurs, depuis les enfournements apportant le fer jusqu'aux diverses additions nécessaires pour assurer une production d'acier de qualité.
Un historique de l'évolution de ces techniques depuis leur origine permettra au lecteur de mieux appréhender les progrès des différentes technologies présentées.
Puis, nous aborderons les aspects théoriques portant sur les réactions d'affinage et sur les processus de l'affinage.
On trouvera, par ailleurs, en [Doc. M 7 650v2] l'évolution de la production annuelle d'acier brut dans le monde et en Chine, ainsi que la part des différents procédés de production.
La pratique des opérations, les équipements et autres informations concernant la conception et la construction des aciéries de conversion feront l'objet du dossier [M 7 651v2].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1989 par Michel CAGNET
- Version archivée 2 de mars 1999 par Daniel MEYER
- Version courante de avr. 2018 par Guy DENIER
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1. Procédés de production d'acier
Les procédés de production d'acier de la fin du 19e siècle à nos jours peuvent être répartis en 3 grands types :
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les fours Martin (aussi appelés fours Siemens en Allemagne ou encore Open Hearth – OH – aux États-Unis) ; ces fours produisent l'acier à partir de ferrailles et de fonte, l'énergie de fusion étant apportée par des brûleurs et par l'oxydation des impuretés de la fonte par de l'air à l'origine et, plus tard, par de l'oxygène ;
-
les fours électriques à arc qui, à l'origine, produisaient de l'acier par fusion de ferrailles sous l'effet d'un arc électrique. Dès les années 1990, de la fonte a également été enfournée, l'élimination des impuretés étant alors réalisée par de l'oxygène pur ;
-
les convertisseurs à soufflage d'air ou d'oxygène pur.
L'évolution des parts des différents procédés d'élaboration dans la production d'acier à partir de 1860 est donnée en [Doc. M 7 650v2].
Les aciéries de conversion – de la fonte en acier – ont vu le jour dans la deuxième moitié du 19e siècle lorsqu'Henry Bessemer eut l'idée d'injecter de l'air (ou de l'oxygène) dans la fonte pour la convertir en acier ; faute de production industrielle d'oxygène pur, les convertisseurs ont utilisé de l'air seul ; quelques années plus tard, les fours Martin étaient mis au point. La production de grandes quantités d'acier devenait possible par l'un ou l'autre des procédés. De 1860 à 1930, seuls étaient utilisés les fours Martin et les convertisseurs à l'air. Durant cette période, la part des convertisseurs a progressivement et régulièrement diminué de 80 à moins de 30 % alors que la part des fours Martin passait de 0 à 70 %.
Depuis 1930, la production d'acier par fusion de ferrailles dans les fours électriques s'est développée régulièrement jusqu'à atteindre 7 % de la production mondiale d'acier au moment de la Seconde Guerre mondiale.
La Seconde Guerre mondiale est à l'origine d'une importante évolution :
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la technique de production de l'oxygène fut mise au point durant cette période ;
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la...
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BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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CUI JIAN - SU TIANSEN - WANG ZHE - KONG LINGHANG - Development of oxygen steelmaking in China. - 5th European Oxygen Steelmaking Conference, EOSC 2006, Aachen (Allemagne), Session d'ouverture, 26-28 juin 2006.
ROESCH (L.) - Compte-rendu de la conférence « Steel gets together ». - Organisée par VAI, 26-27 juin 2002, Linz, Autriche. La Revue de Métallurgie, no 4, p. 365-375, 2 tabl., 10 fig., avr. 2003.
CRETON (B.) - État de la technique. Journées Sidérurgiques Internationales ATS. - 14-15 décembre 2006, Paris, France. La Revue de Métallurgie, no 1, p. 4-11, 18 fig., janv. 2007.
BESSEMER (H.) - An Autobiography. - Version html produite par Eric HUTTON (1996) [ http://www.history.rochester.edu/ehp-book/shb/]
MITCHELL (J.) - Bessemer Centenary Lecture - . Londres (Grande-Bretagne), bibl. (37 réf.), 15 mai 1956.
FRUEHAN (R.J.) - Overview of steelmaking processes and their development. The making, the shaping and treating of steel. 11th edition. - Steelmaking and Refining Volume, Chap. 1, 12 p.
CESSELIN (P.) - Les aciéries de conversion. - EDISID. Association technique de la sidérurgie française (ATS), 26 p., 13 janv. 1976.
WALLNER (F.) - FRITZ (E.) - 50 years of LD Steelmaking. - Steel gets together ; 50 years 1952-2002 ; VA Tech., Linz (Autriche), Présentation no 1, 8 p.,...
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