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Auteur(s)
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Jacques ASTIER : Ancien Directeur à l’Institut de recherche de la sidérurgie française (IRSID) - Ingénieur-conseil
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Lire l’articleINTRODUCTION
Si la voie classique de production de la fonte est, depuis plusieurs siècles, basée sur le haut-fourneau, toute une série de recherches ont été faites, surtout depuis la deuxième moitié du XXe siècle, pour mettre au point de nouveaux procédés d’élaboration de la fonte ou, même d’un métal liquide, plus ou moins carburé. Ces diverses « vagues » de recherches et développement ont été motivées par le fait que :
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si, en tant que réacteur de réduction et fusion des minerais de fer, le haut-fourneau a atteint une sorte de perfection ;
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le haut-fourneau moderne exige d’importantes installations annexes pour, d’une part, préparer les minerais de fer et, notamment agglomérer les fines ou les concentrés de ces minerais, d’autre part, préparer, aussi, les charbons et les cokéfier.
Ces installations annexes sont coûteuses et ont, également, un impact important sur l’environnement. Cela explique la recherche d’une méthode simple et directe permettant de passer du minerai de fer à la fonte ou à l’acier.
Néanmoins, il faut bien insister sur le fait que, sur le plan industriel, tous ces efforts n’ont pas abouti à grand chose, surtout si on compare ce domaine à celui de la réduction directe où (voir dossier Réduction directe[M 7 580]) la production a dépassé 54 Mt en 2004. Pour cette même année, on a produit, toujours mondialement, un peu plus de 717 Mt de fonte dont :
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environ 705 Mt dans des hauts-fourneaux à coke ;
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environ 8 Mt dans des hauts-fourneaux au charbon de bois (essentiellement au Brésil) ;
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environ 3 Mt dans des unités COREX ;
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environ 1 Mt dans des fours électriques à fonte.
Nous étudierons successivement :
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les tentatives pour élaborer directement un métal liquide en un seul réacteur ;
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les procédés d’élaboration de la fonte avec deux réacteurs en série ;
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les procédés d’élaboration de la fonte au four électrique ;
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les variantes du haut-fourneau classique.
Un commentaire sur toutes ces méthodes permettra au lecteur de se faire une idée générale de l’évolution du domaine concerné.
Pour plus de renseignement sur le procédé COREX, le lecteur pourra se reporter au dossier Procédé COREX d’élaboration de la fonte.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1989 par Jacques ASTIER
- Version archivée 2 de sept. 1998 par Jacques ASTIER
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5. Vue d’ensemble de tous ces développements
Pour « s’y retrouver » dans ce domaine où il existe, à la fois, beaucoup de naissances de nouvelles méthodes, mais aussi beaucoup de disparitions de procédés, nous donnerons, en conclusion, un résumé des travaux en cours avant de revenir sur les aspects économiques à la base de toutes ces recherches, passées ou présentes.
5.1 Classement des recherches en cours
Le tableau 12 vise à classer les recherches et les développements en cours en rappelant que, pour l’instant, les seules réalisations industrielles sont celles de COREX. Deux idées sont à la base de ces travaux :
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l’emploi d’un réacteur unique, c’est-à-dire d’une installation aussi simple que possible et donc peu coûteuse en investissements ; ce sont les techniques citées dans la première colonne du tableau 12 auxquelles on peut joindre les procédés dérivés du cubilot ou du haut-fourneau (deuxième colonne) ;
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l’emploi des fines de minerais de fer, moins coûteuses que les « classés » (lumps) ou les boulettes (pellets) ; ce sont les techniques citées dans la deuxième colonne du tableau 12 où le procédé TECNORED vise à employer directement des minerais très fins ; c’est aussi l’objectif des procédés en deux stades (qui font l’objet des deux dernières colonnes du tableau 12).
Ajoutons que, dans tous les cas, on n’envisage guère que le charbon comme source d’énergie et agent réducteur et, par ailleurs, on ne vise que la production de fonte ; l’idée de faire directement de l’acier, même un « acier sauvage » (à raffiner en métallurgie secondaire) comme dans les premiers travaux du procédé américain AISIDOE dit « Direct Steelmaking », semble maintenant presque totalement abandonnée...
HAUT DE PAGE5.2 Plage des capacités recherchées
Il est utile d’insister sur cet aspect, car il y a eu toute une évolution dans la conception des usines sidérurgiques...
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