Production d'acier : Guide complet du processus et diagramme de flux

Dans cet article, nous allons apprendre quelles sont les différentes méthodes des étapes du procédé de fabrication de l'acier et le Diagramme de flux pour mieux comprendre. Il y a différents processus impliqués selon le type et la composition de l'acier. Jetons un coup d'œil sur les divers processus de fabrication de l'acier.

L'acier est fondamentalement un alliage de fer et de carbone, avec une teneur en carbone variant jusqu'à 1,5 pour cent. Le carbone est distribué à travers la masse du métal, non pas comme du carbone élémentaire ou libre mais comme un composé (combinaison chimique) avec le fer.

Si cependant, le carbone est augmenté au-dessus de 1,5 pour cent, un stade arrive bientôt où plus de carbone ne peut être contenu dans l'état combiné et tout excès doit être présent comme carbone libre (graphite). C'est à ce stade que le métal passe dans le groupe appelé fonte. Par conséquent, pour qu'un matériau soit classé comme acier, il ne doit pas y avoir de carbone libre dans sa composition ; immédiatement, le graphite libre qui se produit passe dans la catégorie de la fonte.

Outre le carbone, il y a d'autres éléments présents dans l'acier, par exemple, Soufre, silicium, phosphore, manganèse, etc. ; mais le carbone est de loin l'élément modificateur le plus important. Le fer forme la masse de l'alliage ; c'est le partenaire quantitatif tandis que sur le carbone incombe le devoir de déterminer la qualité de l'acier pour répondre à la demande que le fer seul ne peut satisfaire. L'importance du carbone dans l'acier ne réside pas dans son volume relatif mais dans son influence remarquable sur les changements structuraux internes et ensuite refroidi par diverses méthodes.

Procédé de fabrication de l'acier

Les procédés commerciaux pour la fabrication de l'acier sont :

(1) Procédé Bessemer, (2) Procédé L-D, (3) Procédé Martin-Siemens (Open-hearth), (4) Procédé au creuset, (5) Procédé électrique, (6) Procédé duplex.

Les procédés Bessemer, Martin-Siemens et électrique peuvent être subdivisés en (a) procédé acide et (b) procédé basique, selon le type de revêtement utilisé dans le four. Dans chacun de ces procédés, l'acier est produit soit en ajoutant du carbone au fer forgé, soit en enlevant la portion appropriée de carbone de la fonte brute en la décarburant d'abord complètement, puis en ajoutant la quantité appropriée de carbone. Comprenons les étapes du procédé de fabrication de l'acier en détail.

1. Le Procédé Bessemer

Le procédé de fabrication d'acier Bessemer consiste à souffler de l'air à travers de la fonte brute en fusion contenue dans un four spécial connu sous le nom de convertisseur qui a la forme d'un énorme malaxeur à béton (Fig. 4.2). Le convertisseur est fait de plaques d'acier revêtues à l'intérieur d'un matériau réfractaire. Le type de revêtement réfractaire utilisé dépend du caractère du procédé de fabrication d'acier, c'est-à-dire du procédé acide ou basique.

Dans le procédé acide, le convertisseur est revêtu de briques de silice qui est connu dans le commerce des réfractaires comme « acide ». Le procédé acide n'élimine pas le phosphore ou le soufre du métal. Dans le procédé basique, le convertisseur est revêtu de dolomite, qui est connue comme « basique ». Il élimine le phosphore et dans une certaine mesure le soufre.

2. Le Procédé L-D

Le dernier développement dans le procédé de fabrication d'acier porte le nom de ce procédé qui vient des initiales de deux usines distinctes en Autriche, à Linz et Donawitz. Le minerai autrichien local est trop faible en phosphore pour permettre l'utilisation de la méthode Bessemer basique à air soufflé. Puisque l'air, un mélange d'azote et d'oxygène, est utilisé, l'acier résultant contient de l'azote qui rend les aciers sujets à la fragilité sous certaines conditions.

De plus, la majeure partie de l'azote qui n'est pas dissous emporte tellement de chaleur que seul un métal à haute teneur en phosphore générera assez de chaleur pour donner la température requise de l'acier liquide. Le remède a été de remplacer le soufflage d'air par de l'oxygène ou un mélange de gaz ne contenant pas d'azote.

3. Le Procédé Martin-Siemens (Open Hearth)

Dans le procédé Martin-Siemens pour la production d'acier, la fonte brute, la ferraille d'acier, et l'oxyde de fer sous forme de minerai de fer ou de calamine sont fondus dans un four Martin-Siemens à foyer ouvert (Fig. 4.4), ainsi appelé parce que le métal en fusion se trouve dans une cuve relativement peu profonde sur le fond du four ou le foyer. Le foyer est entouré d'un toit et de parois en briques réfractaires. La charge est introduite par une porte de chargement et chauffée à 1 600°C à 1 650°C principalement par rayonnement de chaleur provenant de la combustion de combustibles gazeux au-dessus. Ce n'est pas la quantité de chaleur mais plutôt la chaleur à haute température qui est essentielle pour le but.

4. Le Procédé de fabrication d'acier au creuset

Dans le procédé de fabrication d'acier au creuset , des mélanges de fer forgé, de ferraille d'acier et de ferromanganèse sont fondus avec du charbon de bois dans un creuset hermétique. D'autres ferro-alliages peuvent être ajoutés lorsque l'acier allié est produit par ce procédé. Dans le procédé au creuset, le carbone est ajouté au fer car la teneur en carbone du fer forgé est faible.

Le carbone nécessaire est absorbé par le métal du charbon de bois pendant la fusion. Après que les matériaux sont fondus et complètement alliés, les creusets sont retirés du four connu sous le nom de four régénératif qui est chauffé par un combustible gazeux comme dans le four Martin-Siemens, et finalement l'acier est coulé dans des moules. La durée entre le placement du creuset dans le four et le retrait du creuset est d'environ quatre heures.

Le processus est principalement un processus de fusion et d'alliage et aucun affinage du métal n'a lieu dans le creuset.

5. Le Procédé électrique

Ces dernières années, la fusion de l'acier par fours électriques s'est développée rapidement grâce à la disponibilité d'énergie électrique bon marché. L'électricité est utilisée uniquement pour la production de chaleur et ne confère aucune propriété spéciale à l'acier. Néanmoins, le four électrique a les caractéristiques avantageuses suivantes.

1. Il génère une température extrêmement élevée, environ 2 000°C, dans la chambre de fusion sans introduire d'oxygène ou d'azote de l'air ou d'impuretés du combustible. Cela facilite l'élimination des impuretés nuisibles telles que l'oxygène, le soufre et le phosphore, ainsi que les inclusions non métalliques.

2. La température peut être facilement contrôlée et régulée à tout moment

3. Il permet l'ajout d'éléments d'alliage coûteux tels que le chrome, le nickel, le tungstène, etc. sans perte par oxydation.

4. Une grande variété d'aciers, différant par leur teneur en carbone et avec toute teneur en éléments d'alliage, peut être fabriquée.

6. Procédés Duplex

Les méthodes de combinaison de fabrication d'acier connues sous le nom de procédés duplex sont réalisées dans deux unités de fabrication d'acier. Les combinaisons suivantes sont habituellement faites.

1. Martin-Siemens basique et acide

2. Un four Martin-Siemens basique et un four électrique basique.

3. Un convertisseur Bessemer et un four Martin-Siemens basique.

Diagramme de flux du procédé de fabrication d'acier

FAQ

Qu'est-ce que le procédé de l'acier ?

L'acier est généralement produit en deux étapes. Le procédé au four à oxygène basique (BOF) ou la fusion de ferraille d'acier ou de fer réduit direct (DRI) dans un four à arc électrique sont utilisés pour convertir le fer liquide en acier dans l'étape principale de fabrication d'acier. La métallurgie secondaire est un processus de raffinage qui implique l'ajout de métaux d'alliage et l'élimination des impuretés.

Quel gaz est utilisé pour la fabrication de l'acier ?

Les gaz industriels habituellement utilisés dans l'industrie sidérurgique sont l'oxygène, l'azote, l'argon et l'hydrogène.

Que faisait le procédé de l'acier ?

Le procédé de fabrication d'acier Bessemer consiste à souffler de l'air à travers de la fonte brute en fusion contenue dans un four spécial connu sous le nom de convertisseur qui a la forme d'un énorme malaxeur à béton.

Qui a inventé le procédé de l'acier ?

Sir Henry Bessemer

Comment le carbone est-il ajouté à l'acier ?

Le minerai de fer, le coke (fabriqué à partir de charbon), et la chaux sont utilisés pour fabriquer de l'acier vierge dans un haut fourneau. Les matières premières sont placées sur le dessus du fourneau, qui a une température de 3000 degrés Fahrenheit. Le carbone est libéré dans le produit en fusion au fur et à mesure que le minerai de fer fond et interagit avec le coke en combustion.

C'étaient les différents types d'étapes du Procédé de fabrication d'acier en détail, y compris le diagramme de flux. J'espère que vous avez aimé cet article. Merci de donner vos avis dans les commentaires ci-dessous.