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RÉSUMÉ
Les principaux procédés de la métallurgie secondaire sont conçus pour répondre à un grand nombre d’objectifs, notamment l’élimination des gaz occlus (hydrogène et azote) et de certains éléments indésirables (soufre, phosphore), et l’amélioration de la propreté inclusionnaire. De plus, ces procédés doivent permettre le réglage précis de la température avant coulée, ce paramètre est essentiel pour obtenir la coulée continue de l’acier. Au-delà de ces aspects techniques, la métallurgie secondaire doit englober également l’amélioration de la productivité des aciéries, grâce à la spécialisation des outils « amont ». L’amélioration du coût d'exploitation, grâce aux gains sur l'énergie nécessaire, sur les matières consommables, est également visée.
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Michel OLETTE : Ingénieur de l'École supérieure de physique et chimie industrielle de la ville de Paris ESPCI - Professeur invité université Mac Master Hamilton Canada - Ancien Directeur adjoint Institut de recherche de la sidérurgie française IRSID Maizières-lès-Metz
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Christian GATELLIER : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Toulouse - Ingénieur-docteur - Ancien chef du département Physico-chimie IRSID Maizières-lès-Metz
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Gabriel LAMARQUE : Ingénieur de l'École nationale supérieure d'électricité, d'électronique et d'hydraulique de Toulouse - Licencié ès sciences - Ancien directeur de la ligne de produits aciérie Kvaerner Metals Clecim Paris
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INTRODUCTION
Les principaux procédés de la métallurgie secondaire sont conçus pour répondre aux objectifs métallurgiques décrits dans le premier dossier : « Métallurgie Secondaire » , à savoir :
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élimination des gaz occlus (hydrogène et azote) ;
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mise à la nuance précise et décarburation ;
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élimination de certains éléments indésirables (soufre, phosphore) ;
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amélioration de la propreté inclusionnaire ;
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réglage précis de la température avant coulée, aspect essentiel pour permettre, dans de bonnes conditions, la coulée continue de l'acier ;
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amélioration de la productivité des aciéries, grâce à la spécialisation des outils « amont » (convertisseur ou four électrique) ;
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amélioration du coût d'exploitation, grâce aux gains sur l'énergie nécessaire, sur les matières consommables (réfractaires, électrodes, fluides, produits d'addition, etc.).
Les procédés de la métallurgie secondaire font appel en tout ou partie à quelques procédures fondamentales qui permettent d'obtenir les résultats visés.
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6. Conclusions
L'introduction de l'informatique dans la conduite et le contrôle des procédés, qui permet une précision et une fidélité inégalées des résultats, rend la métallurgie secondaire difficilement contournable entre les appareils de conversion ou de fusion et les outils de coulée, eux-mêmes de plus en plus exigeants.
D'un point de vue prospectif, Carlsson a attiré l'attention sur certaines recherches actuelles consacrées à l'amélioration des performances des unités de métallurgie primaire : par exemple, en aciérie de conversion où l'objectif serait la coulée directe rapide sans prélèvement (procédé QDT : Quick Direct Tapping) ; au four électrique, les domaines explorés sont la consommation d'énergie et le contrôle de la chimie des réactions.
Nul doute que ces démarches, si elles se poursuivent, ne permettent d'améliorer les performances des appareils de production de l'acier primaire, en entraînant éventuellement une certaine évolution des technologies des procédés de métallurgie secondaire, mais la plupart de ces procédés apparaissent aujourd'hui comme pratiquement irremplaçables ; c'est le cas notamment du traitement sous vide pour le contrôle de la teneur en hydrogène, l'obtention d'une très basse teneur en carbone et en azote, et la production d'aciers à très haute propreté.
Le tableau 1 fait une synthèse des différentes possibilités présentées par les divers outils ou procédés décrits dans les paragraphes précédents.
Il est peu vraisemblable que certains aciers de qualité, dont la production avait provoqué le développement de plusieurs procédés de métallurgie secondaire, puissent être obtenus directement dans l'outil primaire. Dans le même esprit, de nouvelles générations de nuances d'acier ne pourraient-elles entraîner, prochainement, de nouveaux développements de métallurgie en poche ?
L'avenir, au-delà de l'horizon 2008, nous le dira...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - STEFFEN (R.) - Fluid Flow Phenomena of Metal and Slag during drainage of Metallurgical Vessels - Joint Research Report of the committee Metallurgical Fundamentals of VDEh. International Conference on Secondary Metallurgy, Aachen (Aix-la-Chapelle), Preprints p. 97-118 (21-23 sept. 1987).
-
(2) - GATELLIER (C.), GAYE (H.) - Prospectives of Ladle Metallurgy Processes (overview) - (Principaux développements en métallurgie secondaire). Rev. bibl. METEC, Congress 94. 2nd European continuous Casting Conference, Düsseldorf, 8 p. (20-22 juin 1994).
-
(3) - CEZAR da SILVA (W.), BERGMAN (D.), LINDFORS (N.O.) - Slag carry over in oxygen converters : « an international overview » - Steel Technology International, p. 91-95 (1993).
-
(4) - POFERL (G.), EYSN (M.) - Automated tapping and reduction of the slag carryover with tapping of LD/BOF converters - Int. Conf. Secondary Metallurgy, Aachen, Preprints, p. 137-148 (21-23 sept. 1987).
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(5) - The EMLI - Slag Indication system for slag Free Ladle Teeming - Fachber. Hüttenprax. Metallweiterverarb. 23, n° 8,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Équilibres thermodynamiques dans l'élaboration de la fonte et de l'acier
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Élaboration de l’acier moulé – Analyse des processus métallurgiques
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