ÉTUDE DES CAUSES D’APPARITION DE DÉFAUT DE POROSITÉS SUR LES BILLETTES D’ACIER DE NUANCE B500 (ACIERIE ELECTRIQUE AQS)
Ce mémoire étudie les causes d’apparition de défauts de porosité sur les billettes d’acier de nuance B500 produites dans une aciérie électrique. Il analyse également les processus de fabrication et les propriétés chimiques des billettes.
Université Badji Mokhtar – Annaba
Faculté de technologie
Département de métallurgie et génie de matériaux
Master en génie métallurgique
Mémoire présenté en vue de l’obtention du diplôme de master
Étude des causes d’apparition de défaut de porosités sur les billettes d’acier de nuance B500 (aciérie électrique AQS)
Ferkhi Zineddine
Dirigé par: Boucif Abdenacer – MCB – Université Badji Mokhtar Annaba
2021/2022
Sommaire
Sommaire :
Chapitre I : Présentation de l’acier électrique d’AQS
I.1 Introduction 2
I.2 Four à arc électrique 3
I.2.1 Structure d’un four à arc électrique 3
I.2.2 Revêtement réfractaire d’un four à arc électrique 4
I.2.3 Fonctionnement d’un four à arc électrique 4
I.2.4 Présentation du four à arc électrique AQS 5
I.3 Four poche 6
I.3.1 Avantages du four poche 6
I.3.2 Présentation du four poche AQS 7
I.3.3 Le rôle du four poche LF AQS 7
I.4 La coulée continue 8
I.4.1 Installation de la coulée continue 8
I.4.2 Paramètres technologiques de la coulée continue au niveau de l’AQS 9
I.4.3 Le rôle de la coulée continue 9
Chapitre II. Élaboration de l’acier à base de paillettes de fer réduit « éponge de fer »
II.1 Introduction 10
II.2 Processus de fabrication de pré-réduit par le procédé Midrex 10
II.2.3 Procédé MIDREX 10
II.2.4. Réduction du minerai de fer 11
II.2.5 Qualité de Pré-réduit de réduction direct par procédé Midrex 12
II.3 Procédé et processus de la transformation de pré-réduit en acier à L’AQS 13
II.3.1 Introduction 13
II.3.2 Matières chargés dans le four à arc électrique 14
II.3.3 Marche d’une opération dans le four électrique 18
II.3.3.1 Chargement du four (Chargement du lit de fusion) 19
II.3.3.2 Période de fusion 20
II.3.3.3 La période d’oxydation des éléments 22
II.3.3.4 Coulée (tapping) 28
II.3.4 Affinage en poche 29
II.3.4.1 Désoxydation 29
II.3.4.2 Désulfuration 31
II.4 Coulée continue 32
II.4.1 Vue D’ensemble de la coulée continue 32
II.4.2 Description de procédure de solidification 36
II.4.3 Conclusion sur la coulée continue 36
Sommaire
Chapitre III. Qualité et défauts des billettes à L’AQS
III.1 Introduction 37
III.2 Propriétés chimiques 37
Composition chimique de la nuance de billettes destine à la fabrication du rond à béton 37
III.3 Les defaults de produits de coulée continuent 39
III.4.Présentation globale du défaut de billettes à l’AQS : origine, description, réparation 40
III.4.1 Rhoboïdie 41
III.4.2 Trous d’épingle 41
III.4.3 Fissures centrales 42
III.4.4. Fissures de refroidissement 43
III.4.5 Soufflures sous-cutanées 44
III.4.6 Trous de soufflage 45
III.4.7 Fissures d’angle longitudinales 46
Chapitre IV Étude de causes d’apparition de porosités dans les billetes
IV. Parie 1 46
IV.1 Calcul du bilan de matières 46
IV.2 Calcule du bilan thermique 66
IV.3 PARIER 2 73
IV.3 Étude de causes d’apparition de porosités sur les billetes ; 73
IV.3.1 Introduction ; 73
IV.3.2 L’azote dans l’acier ; 73
IV.3.3 Propriétés de l’azote 74
IV. 3.4 L’azote dans l’acier liquide 74
IV.4. Calcule de concentration minimale de Cr dans la formation de nitrures (B500) ; 79
IV.5 Calcule de la température de formation de nitrure de Cr, dans l’acier (B500) ; 81
Conclusion générale
Conclusion générale 84
Références bibliographiques
Références bibliographiques
85
Remerciements
Tout d’abord je remercie ALLAH, tout puissant qui m’a orienté vers la réussite. Je remercie mes chers parents qui m’ont tout donné, qui m’ont soutenue, et encouragée durant toute ma formation et éclairé mon chemin avec leurs bénédictions Je leur souhaite une longue vie.
Un grand merci à mon encadreur le professeur Mr.D. BOUCIF pour ses conseils prodiges à la réalisation de ce travail, Je tiens également à remercier les membres du jury qui ont accepté d’évaluer ce modeste travail.
Je tiens aussi à remercie l’ensemble du personnel de l’aciérie électrique-AQS BELLARA, Pour l’accueil et la bonne ambiance et pour tout l’aide qui m’a été accordée.
Merci à tous.
Dédicace
À mon père.
À ma mère qui m’a encouragé tout le long de la formation.
À mes frères, mes sœurs, ma sœur Allah yarhamha, À mes amies, À toute ma famille.
A tout ceux qui me sont chères.
Liste de figure :
Liste de figure :
CHAPITRE I : PRESENTATAION DE L’ACIER ELECTRIQUE D’AQS
Figure I.1 Présentation du l’atelier de la fusion (SMS) AQS 2
Figure I.2.Billets (150*150*1200) mm destiné vers le laminoir pour obtenir rond a béton 2
Figure I.3 ; Le schéma d’un four à arc électrique (EAF) 4
Figure I.4 ; Four à arc électrique 120 t(AQS) 5
Figure I.5 ; Information de base four a arc électrique AQS 5
Figure I.6. Le schéma d’un four à poche (LF) 6
Figure I.7Four poche LF 120 t(AQS) 7
Figure I.8Information de base four a poche électrique AQS 7
Figure I.9 Le schéma de la désulfuration en poche par injection d’actifs 8
Figure I.10Schéma général d’une installation de coulée continue 8
Figure I.11 coulée continue AQS 9
Figure II.1 : Exemple d’usine moderne qui applique la technologie de Réduction Direct 10
Figure II.2: Schéma de procédé de Midrex. 11
Figure II.3 : Fonctionnement normal du four à arc 14
Figure II.4 : Exemple de ferraille utilisé dans le four à arc 15
Figure II.5Billes de fer pré réduit 16
Figure II.6 : chaux + dolomite 17
Figure II.7 : a) Carboneinjecté b) Carbone 10-30mmchargé 18
Figure II.8 Placement du godet au-dessus du four 19
Figure II.9 Chargement de la ferraille dans le four 19
Figure II.10 Alimentation de pré réduit DR 20
Figure II.11: Ignition d’arc électrique et début de fusion 21
Figure II.12 : réactions d’oxydation de carbone survenant lors de la fusion 23
Figure II.13: Formation de bulle de CO suit de sa monté vers l’atmosphère du four 24
Figure II.14oxydations du phosphore vers le laitier 26
Figure 15a) : Influence de basicité et le rapport CaO/FeO sur coefficient de partage de phosphore Lp
• Variation du rapport de distribution du phosphore avec la basicité du laitier 27
Figure II.16 Décrassage de scories 28
Figure II.17 Pot de scories. 28
Figure II.18Coulée de l’acier l’affinage 29
Figure II.19 Transport de l’acier vers l’affinage en poche 29
Figure II.20: Courbe de désoxydation Mn-O. 29
Figure II.21: l’effet d’utilisation de Si seul et Si+Mn sur la désoxydation d’acier 30
Figure.22. Poche de coulée 32
Figure.23 Lingotière 33
Figure.24 Refroidissement secondaire par pulvérisation 34
Figure.25. Section de cintrage à multi lignes de couléelignes de coulée 35
Figure.26. Unités de redressement à multi 35
Liste de figure :
CHAPITRE III. Qualité et défauts des billettes à L’AQS
Figure III.1 : schéma pour déterminer la composition chimique 38
CHAPITRE IV ETUDE D’APPARITION DE CAUSE DE POROSOSITE DANS LES BILLETES
FigureIV.1 : La dépendance du coefficient de partage 52
Figure IV.2 : Influence de la basicité du laitier sur le coefficient de partage du soufre lors de la période oxydante 55
Figure IV.3: Solubilité de l’azote dans le fer à des températures comprises entre 600 et 2000 ° C 75
Figure.IV.4 Courbes donnant l’évolution de la solubilité de l’azote [%N] à 1600ºC en Fonction de la composition en éléments d’alliage [%Me] 76
Figure IV. 5. Courbes donnant la solubilité de l’azote dans le fer pur et dans le système binaire Fe-Cr à teneur en chrome variable et en fonction de la racine carrée de la pression 77
Figure IV.6 le coupage d’échantillon 3961(B500) pour aperçu l’interne 78
Figure IV.7 le défaut de porosité dans la billette B500 échantillon coulée 3961 78
Liste de tableaux : Liste de tableaux :
CHAPITRE I : PRESENTATAION DE L’ACIER ELECTRIQUE D’AQS
Tableaux I.1 Information de base ce coulée continue AQS 9
Tableaux II.1 les réaction réduction du minerai de fer par h et c a déférent T 12
Tableau II.2 : Qualité de pré-réduit à L’AQS. 13
Tableau II.3 : Composition chimique ferraille/Oxyde de fer FeO 16
Tableau II.4:Caractéristiques de la chaux et de la dololime 17
Tableau II.5 : a) Caractéristiques de carbone injecté.b) Caractéristiques de carbone chargé 18
CHAPITRE III. Qualité et défauts des billettes à L’AQS
Tableau III.1 spécifications Techniques des Billettes 37
Tableau III.2 : la Composition chimique des billettes de nuance B500 38
Tableau III.3 : Rhomboïdie 40
Tableau III.4 : Trous d’épingle 41
Tableau III.5 : Fissures centrales 42
Tableau III.6 : Fissures de refroidissement 43
Tableau III.7 : Soufflures sous-cutanées 44
Tableau III.9 Fissures d’angle longitudinales 46
CHAPITRE IV ETUDE D’APPARITION DE CAUSE DE POROSOSITE DANS LES BILLETES
TableauIV.1 : Composition chimique de la nuance B500. 47
TableauIV. 2 : Composition chimique des matières fondantes et réfractaire 47
TableauIV.3 : Composition chimique de la charge métallique ferroalliages et coke 48
TableauIV.4 : la composition chimique de la charge adoptée 50
TableauIV.5: Quantité d’oxygène nécessaire pour l’oxydation du silicium, manganèse et phosphore 56
TableauIV.6La composition chimique de départ et celle pour l’obtention de l’acier B500 59
TableauIV.7 bilan thermique 72
Tableaux IV.8 La composition chimique d’échantillonde coulée 3961 78
Tableau IV.9 la composition chimique de la nuance B500 79
TableauIV.10 paramètres d’interaction 79
TableauIV.11 : Les températures obtient 83
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES :
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES :
• – Algerian Qatari steel / Danieli Documents DPOGN914.
• – Four à arc électrique eaf.txt · Dernière modification : 2012/05/31 par Dmitri kopeliovich.
• – Four à poche lf.txt · Dernière modification : 2012/05/31 par Dmitri opeliovich.
• -Jeanne Choné, Coulée continue de l’acier – Aspects métallurgiques, Référence M7810 Date de publication : 10 juin 2004.
• -Astier, J., Réduction directe. Techniques de l’ingénieur, 2005. M7 580v2 : p. 1-22.
• – Davis, C., G., McFarlin, J. F.,Pratt, H. R., Direct-reduction technology and economics. Ironmaking and Steelmaking, 1982. 9(3): p. 93 -129.
• [PDF] (en) « World direct reduction statistics » [archive], Midrex, 2012
• Algerian Qatari steel / presentation dri document.
• – Gianluca Postiglione, THESE, Nouvelle alimentation pour les fours à arc à courant alternatif, L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE.
• La Sidérurgie ; « Guide pour l’estimation des gaz à effet de serre produits par des systèmes de combustion et des procédés industriels ». Division des gaz à effet de serre Environnement Canada Mars 2004
• – Cours « Electrométallurgie de l’acier et ferroalliages ». Dr Boucif.A . Université d’Annaba
• Hassan A.I, Kotelnikov G. I, Semin A. E, Megahed G. M , PHOSPHOROUS BEHAVIOR IN ELECTRIC ARC FURNACE STEELMAKING WITH THE MELTING OF HIGH PHOSPHOROUS CONTENT DIRECT REDUCED IRON , National University of Science and Technology (MISiS), Moscow, Russian Federation , 2015
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[14]- V. G. GAVRILJUK, H. BERNS, « High Nitrogen Steels », Springer-Verlag Telos, (1999)
[15]- https://www.futura-sciences.com/
[16]- D. H. JACK, K. H. JACK, Carbides and nitrides in steel, Materials Science and Engineering, 11, (1973), p.1-27
[17]- D. R. ANSON, R. J. POMFRET and A. HENDRY, Int. J. Iron Steel Inst. Japan, 36,
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[18] – P. LACOMBE, B. BAROUX, G. BERANGER, « Les Aciers Inoxydables », Les Editions de Physique, (1990)