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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 ;
-
élimination de certains éléments indésirables (soufre, phosphore) ;
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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 ;
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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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5. Problèmes liés aux réfractaires
Les résultats des opérations de métallurgie secondaire (désoxydation, dégazage, désulfuration...) peuvent être altérés, parfois de manière importante, par un mauvais comportement des réfractaires de poche à acier .
Plusieurs types de réactions susceptibles de se produire seront considérées :
-
dissolution du carbone du réfractaire dans l'acier ;
-
dissociation sous vide ;
-
réactions métal-réfractaire ;
-
réactions réfractaire-inclusions ;
-
réactions réfractaire-laitier.
5.1 Dissolution du carbone du réfractaire dans l'acier
Cette dissolution peut entraîner un affaiblissement du revêtement et un accroissement de la teneur en carbone, qui peut être gênant dans le cas de l'élaboration de nuances à très basse concentration (C < 50 ppm masse) en cet élément.
Il faut noter que certaines reprises en carbone, constatées au moment de la coulée, ne sont pas imputables au réfractaire, mais à d'autres sources possibles, comme les électrodes de chauffage par arcs, les ferro-alliages, etc.
5.2 Dissociation sous vide
Sous des conditions normales de pression et de température de traitement des aciers, les oxydes composant les réfractaires ne peuvent se dissocier.
En revanche, ce type de réaction peut se produire au cours d'un dégazage sous vide (RH, VOD ou ASV, VAD...), entraînant la libération d'oxygène qui se dissout dans l'acier, et d'un gaz qui peut également y subsister.
L'examen de la figure 26 permet de prévoir, en particulier sous des conditions de vide industriel très poussé (≈ 10 Pa), que silice et magnésie peuvent donner lieu à la formation de SiO, Mg et même de Si. Certains composants réfractaires échappent à ce type de réaction : la chaux et l'alumine ne se dissocient pratiquement pas sous vide.
HAUT DE PAGE5.3 Réduction des oxydes du revêtement
Le...
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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).
-
(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
-
Élaboration de l’acier moulé – Analyse des processus métallurgiques
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