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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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Lire l’articleAuteur(s)
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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
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1. Procédés de production d’acier
Les procédés de production d’acier de la fin du XIXe siècle à nos jours peuvent être répartis en 3 grands types :
-
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 partie documentation de cet article.
Les aciéries de conversion – de la fonte en acier – ont vu le jour dans la deuxième moitié du XIXe 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...
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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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