Fabrication de l'acier
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L'acier s'élabore actuellement de deux manières :
- dans un haut-fourneau, à partir du minerai de fer et de coke avec réduction du carbone dans un convertisseur ;
- dans un four électrique, à partir d'acier de récupération ; on parle d'acier de recylage ou d'acier électrique.
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[modifier] Usine d'agglomération
Le minerai de fer est préparé par broyage et calibration en grains qui s'agglomèrent entre eux. L’aggloméré obtenu est concassé puis chargé dans le haut fourneau avec du coke. Le coke est un combustible obtenu par distillation (gazéification des composants indésirables) de la houille dans le four de la cokerie.
[modifier] Haut fourneau
On extrait le fer de son minerai. Minerai et coke solides sont enfournés par le haut. L'air chaud (1200 °C) insufflé à la base provoque la combustion du coke (carbone presque pur). L'oxyde de carbone ainsi formé va "réduire" les oxydes de fer, c'est-à-dire leur prendre leur oxygène et, de ce fait, isoler le fer. Il se chargera en carbone au fur et à mesure de sa descente dans le haut-fourneau et se transformera en fonte.
[modifier] Convertisseur à l'Oxygène
On y convertit la fonte en acier.
La fonte en fusion est versée sur un lit de ferraille. On brûle les éléments indésirables (carbone et résidus) contenus dans la fonte en insufflant de l'oxygène pur.
On récupère les résidus (laitier d'aciérie).
On obtient de l'acier liquide sauvage, qui est versé dans une poche. Il est appelé acier sauvage, car, à ce stade, il est encore imparfait.
[modifier] Coulée
[modifier] Coulée continue
L'acier liquide est coulé dans une lingotière en cuivre de section carrée, rectangulaire ou ronde (selon le demi-produit fabriqué). L'acier liquide admet une température de l'ordre de 1500 °C.
Le métal commence à former une peau solide dans la lingotière violemment refroidie à l'eau et par rayonnement. L'acier est ensuite tiré vers le bas par un jeu de rouleaux, il achève de se solidifier, grâce essentiellement à des jets pariétaux d'eau.
A cause du refroidissement intense, le métal subit une histoire thermomécanique, lors de son parcours dans la machine de coulée continue. En fonction de cet historique (influencé notamment par la vitesse de coulée, la forme de la machine, l'intensité du refroidissement), la qualité du produit est plus ou moins bonne et le constructeur (Arcelor, par exemple) pourra vendre plus ou moins cher le produit. Une telle machine existe sur plusieurs sites : à Fos-sur-Mer, à Dunkerque, etc.
Pour plus de renseignments sur la coulée continue, une excellente thèse de M. Heinrich Alban peut être lue en ligne : http://pastel.paristech.org/archive/00001342/
[modifier] La coulée en lingots
La coulée peut être également faite en lingotière.
L’acier est coulé et solidifié dans des moules en fontes : les lingotières.
Une fois la solidification terminée, les lingots sont démoulés.
Après un réchauffage à 1200°C, ils sont écrasés dans un gros laminoir pour être transformés en
- Brames, ébauches de produits plats (slabbing) ,
- Blooms, futurs produits longs (blooming).
[modifier] Laminage
Voir également laminoir
[modifier] Laminage des produits plats : de la brame à la tôle
La brame est réchauffée dans un four pour rendre le métal plus malléable, donc plus facile à étirer et à mettre en forme. L'ébauche est ensuite amincie par écrasements progressifs entre les cylindres du laminoir.
[modifier] Laminage des produits longs
Les blooms ou billettes issues de la coulée en lingots ou de la coulée continue sont transformés en poutrelles, profilés, rails, barres ou fils.
[modifier] Laminage à froid
Le laminage s'effectue à chaud. Certains produits plats subissent ensuite un amincissement complémentaire, effectuée par laminage à froid. Ils peuvent également être revêtus pour protéger le métal contre l'oxydation.
