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RÉSUMÉ
Cet article 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 et 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 article, ainsi que dans l'article [M 7 651].
Dans cet article, nous décrivons 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 permet au lecteur de mieux appréhender les progrès des différentes technologies présentées.
Puis, nous abordons les aspects théoriques portant sur les réactions d’affinage et sur les processus de l’affinage.
Le lecteur trouvera, par ailleurs, en partie documentation 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 font l’objet de l'article [M 7 651].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 1989 par Michel CAGNET
- Version archivée 2 de mars 1999 par Daniel MEYER
- Version archivée 3 de sept. 2008 par Guy DENIER
DOI (Digital Object Identifier)
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5. Conclusion
La production d’acier dans le monde, pratiquement nulle en 1860, a progressivement augmenté jusque vers 1980 pour atteindre 700 Mt/an. Cette croissance soutenue s’est faite dans les pays dits industrialisés, occidentaux et pays de l’Est. Pendant les vingt années suivantes, il y a eu une stagnation de la production dans ces pays et une forte accélération en Chine. Depuis 2000, la progression s’est envolée en Chine et a repris légèrement dans le reste du monde. En 2014, la production annuelle mondiale a atteint 1 670 Mt, celle de la Chine 823 Mt. Les années 2015 et 2016 ont vu les productions mondiale et chinoise diminuer de 3 % environ.
Le procédé de conversion de la fonte en acier par soufflage d’air par le fond inventé par Bessemer et perfectionné par Thomas au début de la deuxième moitié du XIXe siècle a été utilisé jusque vers 1960. Durant cette période d’un siècle, les convertisseurs étaient de petite taille et peu productifs ; la production d’acier par les procédés Bessemer et Thomas n’a vraisemblablement jamais dépassé 50 Mt par an.
La fin de la seconde guerre mondiale et, ensuite, la mise au point des procédés de conversion à l’oxygène pur – soufflage par le haut et injection par tuyères – ont déclenché un accroissement très rapide de la production d’acier. Dès 1980, la part de ces procédés dans la production mondiale d’acier représentait déjà 50 % ; elle a continué à progresser pour atteindre aujourd’hui environ 75 %. En Chine, la part des convertisseurs dans la production d’acier est proche de 95 %.
Le reste de la production est réalisé par les fours électriques à arc qui acceptent des enfournements de ferrailles ou/et de produits pré-réduits plus importants.
Dans les convertisseurs, l’enfournement métallique principal est la fonte : de 750 à 950 kg/t d’acier ; des variantes de ces procédés ont été développées pour augmenter, en cas de besoin, la consommation de ferrailles en favorisant l’oxydation des gaz de convertisseur in situ ou en apportant des éléments thermogènes.
La connaissance des processus et des réactions chimiques du convertisseur a beaucoup progressé depuis l’invention de la conversion à l’oxygène pur, ce qui a permis de développer les procédés d’affinage mixte et d’améliorer...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LIFENG ZHANG - The current state of Research in Metallurgy and Clean Steel Production in China. - Réunion du comité Éditorial de la Revue « Metallurgical Research and Technology ». Paris (France) (23 juin 2017).
-
(2) - 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).
-
(3) - 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).
-
(4) - BESSEMER (H.) - An Autobiography. - Version html produite par Eric HUTTON [http://www.history.rochester.edu/ehp-book/ shb/] (1996).
-
(5) - MITCHELL (J.) - Bessemer Centenary Lecture. - Londres (Grande-Bretagne), bibl. (37 réf.) (15 mai 1956).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
The World Steel Association
(jusqu’en 2008 The International Iron and Steel Institute – IISI) Bruxelles et Beijing
Alliance des Minerais, Minéraux et Métaux (A3M), Paris, France
The American Iron and Steel Institute (AISI) Washington, DC ; Southfield, MI 48075 ; Pittsburgh, PA 15220, Etats-Unis
Le Groupement de la Sidérurgie – StaalindustrieVerbond (GSV), Belgique Bruxelles
Wirtschaftsvereinigung Stahl, Düsseldorf, Allemagne
Associations techniques
Stahlinstitut VDEh, Düsseldorf, Allemagne
The Association for Iron and Steel Technology (AIST),Warrendale, PA 15086, Etats-Unis
The Iron and Steel Institute of Japan (ISIJ),Tokio,Japon
Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração (ABM), São Paulo, Brésil
The Chinese Society for Metals (CSM), Chine
Centres de recherche en Europe
Outre les centres de recherche des différentes sociétés de production d’acier, nous pouvons mentionner :
CRM Group, Belgique
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