Le four à oxygène de base expliqué :le moteur de la production d'acier moderne

Un four à oxygène basique (BOF) est la machine utilisée pour purifier la fonte brute en oxydant les impuretés en scories et en convertissant le reste en acier fondu avec une injection d'oxygène. Il s’agit de la principale méthode utilisée pour la production d’acier dans le monde. L'acier produit est testé chimiquement et peut être modifié par l'ajout d'alliages. Le processus est appelé four à oxygène basique en raison de l'alcalinité du réfractaire et de l'ajout de matériaux alcalins pendant la production.

Une chaleur, ou un lot, commence par la structure du four elle-même, c'est-à-dire un récipient allongé. Le conteneur est recouvert de matériaux réfractaires alcalins tels que la magnésite et la chaux brûlée. Le réfractaire est nécessaire pour que le récipient puisse résister aux températures extrêmes et au niveau élevé d'oxydation qui se produisent dans le four à oxygène basique.

Le four est incliné selon un angle et chargé, ou rempli, d'environ un tiers de ferraille d'acier et de deux tiers de fonte fondue qui a été liquéfiée dans un haut fourneau. Des flux de chaux ou de dolomite sont ajoutés. Un programme informatique utilise l'analyse chimique de la fonte brute pour déterminer les proportions optimales de fer, de déchets d'acier et de fondants et pour programmer le temps de soufflage d'oxygène.

Le mélange est exposé à un flux d’oxygène pur insufflé à travers un tube refroidi à l’eau pendant environ 20 minutes. La hauteur de la pointe du flux d'oxygène dans le récipient peut être ajustée pendant le soufflage. Le processus est contrôlé et surveillé par un ordinateur.

Le carbone et le silicium contenus dans le mélange s'oxydent et créent un énorme volume de chaleur qui fait fondre les déchets. Cette réaction chimique élève rapidement la température dans le four à oxygène basique à environ 3 000° Fahrenheit (1 649° Celsius). Le silicium oxydé devient de la silice et se combine aux flux pour former des scories. Le soufre et le phosphore contenus dans le fer sont absorbés par les scories. Le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone créés par le processus sont évacués par des équipements de contrôle de la pollution.

Après soufflage d'oxygène, le four contient des couches d'acier en fusion et de scories. Le récipient est incliné pour permettre l'échantillonnage et le test du matériau purifié. Un récipient préchauffé appelé poche est mis en place sous le four à oxygène de base. L'acier fondu est coulé ou versé dans la poche. Les détecteurs fonctionnent pour empêcher les scories de se mélanger à l’acier. L'acier peut être modifié avec des alliages de fer, de silicium ou de manganèse pour des utilisations spécifiques ou être envoyé au moulage sans autre modification.

Une fois que tout l’acier est taraudé, les scories sont déversées dans un conteneur séparé. Les scories sont refroidies et laissées se stabiliser pendant plusieurs mois. Passé ce délai, les scories peuvent être concassées pour une utilisation ultérieure, souvent comme agrégat pour des projets de construction.

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