Analyse des processus de fabrication de l’acier B500

La fabrication d’acier électrique est analysée à travers l’étude des défauts de porosité sur les billettes de nuance B500 dans l’aciérie AQS. L’article explore les processus de production et les propriétés chimiques influençant la qualité des billettes.

CHAPITRE I : PRESENTAION DE L’ACIER ELECTRIQUE D’AQS

I. PRESENTATION DE L’ACIER ELECTRIQUE D’AQS

I.1 Introduction

L’atelier de fusion AQS est composé de deux fours à arc électrique AC (EAF), d’un four à deux Poche (LF), de deux machines à mouler en continu (CCM) et des systèmes de traitement de fumées requises. Produit des billettes destiné vers le laminoir pour obtenir rond a béton. ¹

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Figure I.1 Présentation du l’atelier de la fusion (SMS) AQS

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Figure I.2.Billets (150*150*1200) mm destiné vers le laminoir pour obtenir rond a béton

I.2 Four à arc électrique (EAF)

Le four à arc électrique (EAF) est un four de fabrication d’acier, dans lequel la ferraille d’acier est chauffée et fondue par la chaleur des arcs électriques frappant entre les électrodes du four et le bain de métal.

Deux types de courant électrique peuvent être utilisés dans les fours à arc électrique : continu (DC) et alternatif (AC).

Les fours à arc électrique à courant alternatif triphasé avec électrodes en graphite sont couramment utilisés dans la fabrication de l’acier.

Le principal avantage des fours à arc électrique par rapport aux fours à oxygène basiques (BOF) est leur capacité à traiter des charges contenant jusqu’à 100 % de ferraille. Environ 33% de l’acier brut dans le monde est fabriqué dans les fours à arc électrique (EAF). La capacité du four à arc électrique peut atteindre 400 t. ²

I.2.1 Structure d’un four à arc électrique

Le schéma d’un four à arc électrique (EAF) est présenté dans LA FIGURE 3.

Le four se compose d’un foyer sphérique (fond), d’une coque cylindrique et d’un toit en forme de dôme refroidi par eau. Le toit comporte trois trous pour les électrodes consommables en graphite maintenues par un mécanisme de serrage. Le mécanisme fournit un levage et un abaissement indépendants de chaque électrode. Les porte-électrodes refroidis à l’eau servent également de contacts pour transmettre le courant électrique fourni par des câbles (tubes) refroidis à l’eau.

L’électrode et la ferraille forment la connexion en étoile du courant triphasé, dans laquelle la ferraille est une jonction commune. Le four est monté sur un mécanisme d’inclinaison pour tarauder l’acier fondu à travers un trou de coulée avec un bec verseur situé à l’arrière de la coque. La porte de chargement, à travers laquelle les composants de laitier et les additifs d’alliage sont chargés, est située sur la face avant de l’enveloppe du four.

La porte de charge est également utilisée pour éliminer les scories (décrassage).

La ferraille est généralement chargée à partir du haut du four. Le toit avec les électrodes est basculé avant le chargement de la ferraille.

La ferraille disposée dans le panier de chargement est transférée au four par une grue puis déposée dans la virole.

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Figure I.3. Le schéma d’un four à arc électrique (EAF). ²

I.2.2 Revêtement réfractaire d’un four à arc électrique

Les revêtements réfractaires des fours à arc électrique sont généralement constitués de briques de magnésie-carbone liées à la résine. Les grains de magnésite fondue et le graphite en flocons sont utilisés comme matières premières. Lorsque les briques sont chauffées, le matériau de liaison est cokéfié et se transforme en un réseau de carbone liant les grains réfractaires, empêchant le mouillage par le laitier et protégeant le revêtement de l’érosion et de l’attaque chimique du métal en fusion et du laitier.

I.2.3 Fonctionnement d’un four à arc électrique

Chargement de ferraille. Fusion.

Échantillonnage et analyse chimique du bain de fusion. Formation de scories oxydantes.

Oxydation de C, P, Mn, Si, Al. Échantillonnage et mesure de temperature. Décrassage.

Formation de scories de base. Désoxydant.

Alliage. Taper l’acier.

Entretien du revêtement réfractaire.

I.2.4 Présentation du four à arc électrique AQS

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Figure I.4 . Four à arc électrique 120 t(AQS)

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Figure I.5. Information de base four a arc électrique AQS

I.2.4.1 Le rôle de four a arc électrique AQS

Dans le four à arc électrique (FAE) le DRI et la ferraille sont fondues. Le four est chargée avec de la chaux dolomitique, qui sert de flux pour la formation de laitier. D´autres additions au four électrique sont le carbone (aussi nécessaire à la formation du laitier moussant et à la réduction partielle de l’oxyde de fer) et les ferroalliages, comme le ferromanganèse ou le Ferro silicium qui sont utilisés à l’aciérie pour modifier les caractéristiques mécaniques de l’acier (augmentation de la dureté et de la limite élastique). ¹

I.3 Four poche

L’acier fondu dans une poche peut être traité (affiné) dans un appareil appelé four de poche (LF).

La poche est transportée jusqu’au stand du four de poche où elle est placée sous un couvercle équipé de trois électrodes en graphite reliées à un transformateur à arc triphasé. Le fond de la poche a un bouchon réfractaire poreux, qui est connecté au tuyau d’alimentation en argon au niveau du support du four de poche. Le stand LF est également équipé d’une trémie d’addition montée sur le couvercle et d’une lance d’injection d’agents désulfurant. Les fumées formées lors de l’opération sont extraites à travers le couvercle. ³

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Figure I.6. Le schéma d’un four à poche (LF).

I.3.1 Avantages du four poche

Élimination du soufre en profondeur (désulfuration). Réchauffage contrôlable par alimentation électrique. Alliage.

Température et homogénéisation chimique. Élimination des inclusions non métalliques.

Le procédé de four à poche est utilisé pour affiner une grande variété d’aciers, dans lesquels le dégazage (élimination de l’hydrogène) n’est pas nécessaire.

I.3.2 Présentation du four poche AQS (LF)

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Figure I.7 Four poche LF 120 t(AQS)

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Figure I.8 Information de base four a poche électrique AQS

I.3.3 Le rôle du four poche LF AQS

Dans le four à poche, l’acier primaire provenant de l’EAF est traité dans le four à poche. Dans LF, l’acier est affiné en ajoutant des alliages et en obtenant les propriétés chimiques souhaitées pour la coulée. L’électrode est utilisée pour faire fondre l’alliage.

Ce traitement de l’acier dans LF s’appelle le processus de raffinage où toutes les impuretés et les gaz inertes sont éliminés et l’acier atteint sa propriété souhaitée. ¹

Bénéfices de la désulfuration en poche par injection d’actifs :

Élimination du soufre en profondeur (désulfuration). Température et homogénéisation chimique.

Élimination des inclusions non métalliques.

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Figure I.9 Le schéma de la désulfuration en poche par injection d’actifs ³

I.4 La coulée continue

Introduction :

L’acier brut liquide fondu dans les aciéries est ordinairement coule dans des lingotières, puis les divers lingots passent dans des moules pour être transformes en demi-produits, c’est-adire en blooms, lingots méplats, billettes et largets.

I.4.1 Installation de la coulée continue

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Figure I.10.Schéma général d’une installation de coulée continue

I.4.2 Paramètres technologiques de la coulée continue au niveau de l’AQS :

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Figure I.11 coulée continue AQS

I.4.3 Le rôle de la coulée continue

A partir du four a poche, le métal fondu est transporté dans une poche vers l’installation de coulée continue (Fig.10.).

Le moule de la machine de coulée continue est un réacteur métallurgique où de grandes quantités de chaleur sont évacuées dans un temps relativement court. Le procédé est limité par l’échange thermique entre la peau solidifie et la paroi interne du moule. Le refroidissement s’effectue en trois étapes ;

• Refroidissement à l’eau de la lingotière en cuivre, pour que le produit ait une peau solide assez résistante et qu’elle puisse contenir l’acier sans se déformer (longueur environ 1m)
• Refroidissement secondaire, par arrosage à l’eau (longueurs typiques : 5 m)
• Refroidissement à l’air à la fin de la machine (longueurs typiques : 10 m et plus). ⁴

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¹ [Référence non spécifiée] ↑

² [Référence non spécifiée] ↑

³ [Référence non spécifiée] ↑

⁴ [Référence non spécifiée] ↑