Les aciéries modernes reposent sur deux technologies principales pour élaborer l'acier. Les fours électriques à arc servent à produire des quantités relativement modestes d'aciers au carbone spéciaux et d'alliages d'acier à partir de ferraille recyclée. À l'inverse, les convertisseurs basiques à oxygène permettent de fabriquer de très grandes tonnages d'acier au carbone standard à partir de la fonte liquide issue des hauts fourneaux. Dans les deux cas, il faut environ une heure pour transformer une charge de matière première en un lot d'acier prêt à être mis en forme.
Le four électrique à arc
Le four électrique à arc fabrique de l'acier neuf à partir de vieille ferraille. Il s'agit d'une immense cuve en acier munie d'un couvercle, tapissée d'un revêtement réfractaire céramique résistant aux températures extrêmes. Ce couvercle se soulève pour charger la ferraille et supporte les trois électrodes en graphite qui génèrent l'arc électrique nécessaire à la fusion du métal.
Une fois la charge introduite, les électrodes descendent dans la ferraille et l'alimentation en électricité est activée. L'arc qui jaillit entre les électrodes produit la chaleur requise pour faire fondre le métal. Des fondants sont ajoutés afin d'éliminer les impuretés. Pour accroître encore la température, les sidérurgistes injectent du charbon pulvérisé et de l'oxygène en complément de la chaleur électrique : environ un tiers de l'énergie thermique d'un four à arc provient ainsi de cette injection de combustible et d'oxygène.
Le convertisseur basique à oxygène (BOF)
Le four basique à oxygène, connu sous le sigle BOF (Basic Oxygen Furnace), élabore l'acier à partir de fonte liquide obtenue par réduction du minerai de fer dans un haut fourneau, complétée par jusqu'à 25 % de ferraille. Son principe repose sur l'injection d'oxygène sous haute pression dans la fonte en fusion : cette opération brûle le carbone excédentaire ainsi que les autres impuretés combustibles.
Les fondants incorporés au bain capturent les impuretés non combustibles, qui remontent à la surface pour former le laitier. Quant à l'énergie nécessaire à la conversion de la fonte en acier, elle provient de deux sources : la chaleur initiale de la fonte liquide et la chaleur dégagée par la combustion du carbone et des impuretés au contact de l'oxygène pur.
Avantages et inconvénients du four à arc
Le four électrique à arc offre un contrôle précis de l'atmosphère interne et de la température. Ses émissions polluantes sont quasi nulles. Comme il fonctionne avec de la ferraille, il constitue une solution économique pour les productions en petites séries : il est rentable de fabriquer des lots d'acier aussi réduits qu'une tonne. En revanche, ce procédé exige un accès à de grandes quantités d'électricité, ainsi que des liaisons routières ou ferroviaires fiables pour assurer un approvisionnement régulier en ferraille.
Avantages et inconvénients du convertisseur à oxygène
Le convertisseur à oxygène ne brûle aucun combustible, ce qui le rend très rentable à l'exploitation, mais il suppose la production préalable de fonte liquide dans un haut fourneau alimenté au coke — une étape énergivore. S'appuyant sur la chaleur intrinsèque de la fonte comme source d'énergie, son fonctionnement optimal requiert des charges moyennes d'environ 250 tonnes.
Contrairement aux émissions minimales du four à arc, le convertisseur dégage une quantité relativement importante de gaz polluants et de poussières, qui doivent subir un traitement coûteux — lavage des gaz, précipitateurs électrostatiques et filtres — avant tout rejet dans l'atmosphère.
Dans les deux procédés, une fois l'affinage terminé, l'acier liquide est versé dans un récipient appelé « poche de coulée », qui transporte le métal fondu vers une installation voisine où il sera moulé ou forgé pour donner naissance aux produits finis.
Source : https://jardin.98905.com/building-remodeling/building-materials-supplies/1007116320.html