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1 - ÉTAPES À MAÎTRISER

2 - SÉPARATION MÉTAL/LAITIER PRIMAIRE

3 - PROCÉDÉS DE MÉTALLURGIE SECONDAIRE

4 - CONTRÔLES. MESURES. AUTOMATISATION

5 - PROBLÈMES LIÉS AUX RÉFRACTAIRES

6 - CONCLUSIONS

Article de référence | Réf : M7752 v1

Contrôles. Mesures. Automatisation
Métallurgie secondaire : outils et procédés

Auteur(s) : Michel OLETTE, Christian GATELLIER, Gabriel LAMARQUE,    

Date de publication : 10 mars 2009

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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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ABSTRACT

The main processes of secondary metallurgy are conceived in order to meet a vast number of objectives, notably the removal of occluded gases (hydrogen and nitrogen) and the improvement of inclusion cleanliness. Furthermore, these processes must allow for the precise temperature prior to casting, an essential parameter in order to achieve continuous steel casting. Beyond these technical aspects, the secondary metallurgy must also encompass the improvement of the steel plants productivity, through the specialization of the upstream tools. The objective is also to decrease the operating costs via the reduction of the required energy and gains on the materials.

Auteur(s)

  • 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

  • Christian GATELLIER : Ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie de Toulouse - Ingénieur-docteur - Ancien chef du département Physico-chimie IRSID Maizières-lès-Metz

  • 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

  •    

INTRODUCTION

Les principaux procédés de la métallurgie secondaire sont conçus pour répondre aux objectifs métallurgiques décrits dans le premier dossier : « Métallurgie Secondaire » , à savoir :

  • élimination des gaz occlus (hydrogène et azote) ;

  • mise à la nuance précise et décarburation ;

  • élimination de certains éléments indésirables (soufre, phosphore) ;

  • amélioration de la propreté inclusionnaire ;

  • réglage précis de la température avant coulée, aspect essentiel pour permettre, dans de bonnes conditions, la coulée continue de l'acier ;

  • amélioration de la productivité des aciéries, grâce à la spécialisation des outils « amont » (convertisseur ou four électrique) ;

  • 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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m7752


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4. Contrôles. Mesures. Automatisation

L’efficacité de la métallurgie secondaire dépend largement des mesures et contrôles, effectués avec le double souci de la rapidité et de la précision, aux différents stades de l’opération en poche ou dans l’appareil de traitement. Ils sont de quatre types :

  • mesures instantanées de température ;

  • détermination rapide, in situ, de certains éléments, comme l’oxygène dissous, l’hydrogène, l’azote ;

  • l’analyse des constituants principaux et des inclusions de l’acier sur des échantillons prélevés dans la poche ;

  • le problème du pesage des constituants de la charge.

4.1 Mesure de la température

L’influence de la température sur l’élaboration de l’acier et sur la qualité des produits réalisés a toujours été un des soucis essentiels des sidérurgistes. Les moyens mis en œuvre afin de maîtriser la température du métal liquide ont beaucoup évolué depuis près de 75 ans : après l’utilisation de moyens empiriques peu efficaces, la pyrométrie optique ou surtout par thermocouples est reconnue, depuis les années trente, comme le moyen le plus précis et le plus reproductible.

Actuellement, la mesure de la température en poche est essentiellement réalisée à l’aide d’un capteur consommable et interchangeable à thermocouple, monté à l’extrémité d’une canne à immersion, relié à un appareil de mesure.

Dans la solution largement développée par diverses entreprises, notamment la société Electronite (voir figure 22), le capteur, constitué d’un insert contenant le thermocouple et d’un tube de protection thermique en carton, est immergé dans l’acier à une profondeur de l’ordre de 500 à 600 mm. On obtient ainsi, en moins de 5 s, une mesure précise et fidèle, à quelques degrés près, à 1 600 °C, à condition que métal et réfractaire de poche aient atteint l’équilibre thermique.

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4.2 Détermination in situ de certains éléments :...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (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).

  • (5) - The EMLI -   Slag Indication system for slag Free Ladle Teeming  -  Fachber. Hüttenprax. Metallweiterverarb. 23, n° 8,...

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