Cinquante ans d'aciérie de conversion à l'oxygène

savoir l'acier

F. Wallner, E. Fritz, VOEST-ALPINE Industrieanlagenbau GmbH & Co, Linz/Austria

  • version originale :
    English
  • traduction : Olivier BISANTI

  • publication initiale :
    27 novembre 2002



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    "En honorant notre passé, nous préparons l'avenir." -Julia Augusta, impératrice romaine (15 ans avant J.-C.)

     
    réflexion sur le développement du procédé LD
     

    Il y a cinquante ans, la première aciérie LD dans le monde était mise en service à LINZ, aux usines Vereinigte Osterreichische Eisen- und Stahlwerke (VOEST). Six mois plus tard, la seconde aciérie LD démarrait à son tour à Donawitz à Österreichisch-Alpine Montangesellschaft (ÖAMG)

    Pourquoi a-t-il fallu attendre un demi-siècle pour mettre en pratique l'idée d'Henry BESSEMER --le Léonard de Vinci de la métallurgie ? L'usage de l'oxygène pur comme gaz d'affinage était déjà mentionné dans ses brevets anglais nº 356 et 1292. Pourquoi n'a-t-il pas été possible de développer un procédé de conversion utilisant l'oxygène pur même après que le procédé LINDE-FRANKL permît, à parir de 1928, la production massive d'oxygène, et alors qu'un grand nombre d'inventeurs, de métallurgistes et de sociétés sidérurgiques essayaient de développer un procédé de conversion à l'oxygène ? Une telle technologie était rendue nécessaire à la fois pour des raisons de productivité, de qualité, de coûts, et bien sûr dans le contexte de la seconde guerre mondiale.

    Lors de sa première tentative d'affiner la fonte avec de l'air, Henry BESSEMER injectait de l'air par un tube réfractaire de chamotte, plongé dans un bain de métal fondu au creuset par un foyer externe. Dans une lettre de l'année 1855, il écrit "il convient de d'introduire (...) dans le métal liquide (..) un flux d'air, et de le conduire à buller travers lui. " Dans sa tentative suivante, BESSEMER versait la fonte, préparée au cubilot, dans un convertisseur fixe et insufflait l'air dans le bain de métal à travers six tuyères installés latéralement près du fond de convertisseur. Finalement, BESSEMER développa le convertisseur mobile dans lequel l'air était soufflé à travers le bain de métal par des tuyères installées en fond de convertisseur.

    BESSEMER était convaincu que le métal et le Laitier devaient t être mélangé intensivement par le gaz d'affinage afin de permettre les réactions métallurgiques. Il écrivait dans son autobiographie :

     développement du procédé bessemer-Cliquer l'image pour agrandir

    "Pour conduire la conversion Bessemer avec succès, la température à obtenir doit être considérablement supérieure à la température de fusion de la fonte ; pour assurer ce résultat, il est nécessaire de souffler de puissants jets d'air à travers le métal, afin de le diviser en innombrables petites billes réparties à travers l'ensemble de la fonte en cours de traitement, transformée à ce moment-là en éponge liquide par la combustion active du carbone avec l'oxygène en cours dans chacune de ces myriades de cavités changeantes".

    La totalité de métallurgistes et inventeurs engagés dans le développement d'un procédé de conversion à l'oxygène entre 1930 et 1950 suivaient plus ou moins les idées d'Henry bessemer. Des tentatives de soufflage l'oxygène par le fond furent conduites durant cette période. Ces essais étaient conduits avec un jet d' oxygène à haute pression qui pénétrait profondément dans le métal, "comme un corps solide". D'autres essais furent tentés en soufflant l'oxygène sur le bain selon un certain angle. Aucun de ces essais ne conduisit à des résultats industriellement exploitables parce que le garnissage réfractaire subissait une usure considérable, les tuyères étaient endommagées, de dangereux retards d'amorçage survenaient, et le métal produit n'était pas de qualité satisfaisante.

     le développement de la conversion à l'oxygène-Cliquer l'image pour agrandir

    Ces expériences firent conclure qu'un changement de paradigme était nécessaire pour conduire ce procédé au stade industriel

     Figure 3: zones de réaction du procédé LD-Cliquer l'image pour agrandir

    En juin 1949, VOEST à LINZ avait conduit ses premiers essais de soufflage d'oxygène par le haut dans un convertisseur Bessemer adapté. Dès les premiers essais, on s'aperçut qu'une pénétration profonde de l'oxygène n'était pas requise pour brasser mécaniquement le bain et le laitier : les réactions d'affinage étaient en elle-mêmes suffisantes. Le jet vertical d'oxygène dirigé sur le centre du bain devait pénétrer la couche de laitier afin de réagir avec le bain de métal ; de très hautes températures se développaient dans la zone d'impact, appelée point chaud [hot spot], à partir duquel la circulation du bain se développait, activée par le dégagement de monoxyde de carbone. Ce dégagement très important formait une émulsion avec le laitier liquide et les gouttelettes de métal finement divisé depuis la surface du bain par la force du jet d'oxygène. L'émulsion métal-gaz-laitier développait une large surface qui augmentait considérablement la vitesse des réactions d'affinage. Ces caractéristiques sont la base de l'application industrielle à grande échelle : la vitesse des réactions permet la production élevée, le garnissage réfractaire et les tuyères d'oxygène sont à une distance suffisante du point chaud pour ne pas être endommagés et l'affinage à l'oxygène pur garantit la bonne qualité d'acier. La simplicité du procédé et de l'outil garantit de faibles investissements et des coûts d'exploitation modérés.

    Les essais suivants conduits au convertisseur-pilote de 15 tonnes à LINZ et de 10 tonnes à DONAWITZ confirmèrent la faisabilité industrielle, la rentabilité économique, et la possibilité de produire des qualités d'acier exigées par le large éventail de produits déjà commercialisés par ces deux compagnies.

    En l'absence de standard contraignant, l'avènement du procédé LD ne rencontra pas de problème pour les nuances à emboutissage profond. Les normes officielles et les standards prescrivaient par contre des aciers électriques ou Martin pour les composants dont la défaillance mettait en jeu la vie humaine, ou provoquait des dégâts sévères ou des atteintes à l'environnement. En 1955, les standards autrichiens, sur la base des performances constatées et l'expérience acquise dans l'utilisation des produits issus du procédé LD, lui accordèrent le même statut que l'acier électrique ou Martin. Les standards hors-Autriche, spécialement dans les régions de production d'acier Thomas, assimilèrent tout d'abord le procédé LD à un procédé d'affinage à l'air, et mirent jusqu'à 50 ans dans certains cas pour abolir cette discrimination. Pour cette raison parmi d'autres, VOEST décida de prendre des actions d'une compagnie de navigation allemande et fit construire le premier navire entièrement fait d'acier LD (tôles, profilés, rivets, pièces forgées et coulées). Le navire LINZERTOR fut lancé en 1958, battant en brèche les dernières réticences à l'usage universel de l'acier LD en construction navale.

    La concurrence joua naturellement un rôle important. Une angoisse existentielle saisit les aciéries Thomas dès qu'il devint clair que l'acier LD était supérieur : le Thomas produisait, en 1958, 50 Mt d'acier Thomas en Allemagne, France, Belgique et Luxembourg, représentant 60 % de la production annuelle de ces pays. Soudainement, l'acier Martin se trouva lui aussi en compétition avec un acier d'une qualité équivalente ou meilleure, produit à des coûts substantiellement avantageux. Les revendications des brevets du procédé LD furent reconnues légales partout dans le monde, à une exception près. Henry BESSEMER rencontra le même problème aux États-Unis, mais avec une issue bien plus favorable.

    50 ans plus tard, le développement du procédé et son implantation immédiate à une grande échelle industrielle sont toujours considérées comme une réalisation unique. La première coulée d'essais sur le pilote du 3 juin 1949 et la première coulée au convertisseur de 30 tonnes à l'aciérie de LINZ, le 27 novembre 1952, n'ont été rendues possibles que par l'esprit entrepreneurial et la compétence des métallurgistes, couplés avec l'expérience des constructeurs d'usines à VOEST, accompagnés par le courage et la vision des managers. 1952 fut non seulement le début de l'exploitation à grande échelle du procédé LD mais aussi la pierre angulaire de l'évolution qui a conduit à la VOEST-ALPINE Industrieanlagenbau d'aujourd'hui.

     
    impact du LD dans le monde
     

    Le succès rapide du procédé LD peut s'expliquer par le haut potentiel de développement et d'utilisation inhérent à cette méthode de fabrication d'acier. Mais aussi cette invention arriva au bon moment. Beaucoup de bonnes idées n'ont pas connu le succès parce qu'arrivées trop tôt ou trop tard.

    Si le développement du procédé LD était évolutionnaire, son implantation et son impact sur l'ensemble de la sidérurgie furent révolutionnaires. Les étapes de production en amont et en aval du convertisseur furent affectées en profondeur. Des hauts-fourneaux de grande taille devinrent nécessaires. Le développement de la métallurgie secondaire fut considérablement accéléré, par l'amélioration de qualité et aussi par l'avantage économique de son couplage avec le procédé LD. Les coulées LD avec leur cycle court, leur régularité sur le plan de la qualité et de la pureté de l'acier liquide permirent l'avènement rapide de la coulée continue. Le procédé LD fut, enfin, l'un des premiers et l'un des plus importants champs d'application de de la conduite process automatique dans les usines sidérurgiques.

     
    un procédé flexible
     

    Le procédé LD a prouvé son extrême flexibilité vis-à-vis des matières à traiter. Son développement initial en Autriche fut avantagé par la faible teneur en phosphore du minerai autrichien, l'affinage de fonte phosphoreuse étant bien plus difficile. La meilleure solution pour cette dernière consista en un soufflage combiné, par le haut, d'oxygène et de poudre de chaux. Le procédé LD-AC fut développé par ARBED et CNRM (centre national de recherche métallurgique). Les deux procédés offrent la possibilité d'optimiser les coûts en ajustant la proportion de ferraille entre 0 et 30 %.

    Table 1: performances chimiques accessibles au LD couplé à une métallurgie secondaire >

    La flexibilité du LD est également avérée à l'égard des nuances d'acier produite et de leur qualité. Dè cinquante ans en arrière, il était possible d'atteindre de bas niveaux de phosphore et de soufre dignes d'aciers spéciaux, en production de masse. Le prétraitement de la fonte, une sélection appropriée des enfournements et des pratiques appropriées de laitier dans le procédé LD, incluant le brassage métallurgique par le fond, la rétention de laitier à la coulée et la métallurgie secondaire ont, ensemble, rendu possible des résultats de pureté de l'acier liquide qui auraient paru utopiques à l'époque où le procédé LD fut introduit.

     
    productivité
     

    Figure 5: production d'acier et population (Monde)-Cliquer l'image pour agrandir

    Le plus important développement du procédé a concerné la productivité, motivé par l'accroissement brutal de la consommation d'acier durant la deuxième moitié du siècle dernier. L'explosion démographique, la reconstruction après la seconde guerre mondiale, l'avènement de la société de consommation dans les nations développées ainsi que le réarmement ont fait passer la consommation mondiale, en cinquante ans, de 200 à plus de 800 millions de tonnes. Aux alentours de 1970, le taux de croissance de la production diminua, avec une tendance fortement négative de la production d'acier par tête.

    Figure 6: Evolution de la capacité nominale des convertiseurs-Cliquer l'image pour agrandir

    dans le but d'accroître les capacités de production, des convertisseurs d'une capacité allant jusqu'à 400 tonnes furent construits en LD et jusqu'à 200 tonnes en LD-AC. L'élargissement du point chaud avec des lances multi-trous permit de conserver le temps de soufflage indépendant de la quantité fonte à traiter. La production horaire d'acier sauvage par convertisseur en opération 2/3 passa de 55 à 650 tonnes, un aaccroissement hors d'atteinte de tous les autres procédés disponibles alors

    Figure 7: Production d'acier sauvage par procédé-Cliquer l'image pour agrandir

    En 1950, 80 % de l'acier mondial était produit en Four MARTIN, et le reste se répartissait entre le convertisseur Thomas et le four électrique. Aujourd'hui, le procédé LD fournit environ 60 %, et le four électrique couvre 34 % de la totalité de l'acier produit. Le Four MARTIN joue plus qu'un rôle mineur, qu'il pourrait perdre entièrement avant 2010 pour des raison économiques et environnementales. Le Thomas a complètement disparu à la fin des années 70, et le Bessemer plus tôt encore.

     
    environment
     

    Les aspects environnementaux ont constitué un sérieux challenge pour le procédé LD, dès son industrialisation. La finesse des poussières dans le gaz d'affinage obligea les constructeurs d'aciéries à développer de nouveaux systèmes de dépoussiérage. Un gramme de poussière LD développe une surface comprise entre 300 et 500 m². Afin d'éviter les effets visuels des fumées rousses, la poussière doit être ramenée à moins de 100 mg par m³ en conditions opérationnelles. A LINZ, les techniciens responsables choisirent le dépoussiérage humide, alors qu'à DONAWITZ un système à sec était privilégié en raison de la faiblesse des ressources en eau.

    Cette contrainte devint de plus en plus un avantage pour le procédé LD au fur et à mesure que les règlementations environnementales se durcirent. En aciérie THOMAS, les systèmes d'épuration des gaz d'affinage devinrent très coûteux en raison des très importants débits de gaz. C'est l'une des raisons économiques pour lesquels le Thomas fut abandonné. A partir de 1957, aux Etats-Unis, les restrictions environnementales provoquèrent également l'arrêt de la construction de fours Martin qu'elles rendaient moins rentables.

    Table 2: Comparaison entre dépoussiérage sec et humide-Cliquer l'image pour agrandir

    Environ 90 % des systèmes d'épuration en service dans le monde exploitent la voie humide et sont compatibles avec une norme de moins de 50 mg de poussière par m³. Le dépoussiérage électrostatique permet de passer au-dessous des 10 mg par m³. Les avantages et inconvénients respectifs des deux procédés sont résumés dans le tableau 2. L'avenir du dépoussiérage à sec peut être considéré comme meilleur en raison de sa plus grande efficacité, de sa plus faible consommation d'énergie, de la qualité du gaz épuré disponible pour utilisation en dehors de l'aciérie, et du caractère plus économique du recyclage des poussières. Pour ces raisons, une épuration sèche électrostatique a été installée à LINZ à l'aciérie nº 3, combiné avec un briquetage à chaud de la poussière récupérée pour le recyclage.

    Aux premiers jours du LD, des fumées rousses signalaient le fonctionnement des aciéries LD. Aujourd'hui, résultat du dépoussiérage moderne, l'activité de convertisseurs à l'oxygène peut seulement être décelée à l'activité de la torche. Les contraintes économiques et environnementales imposent l'efficacité du recyclage de l'énergie du gaz et conversion, et de la poussière produite par la conversion. Dans les premières années du procédé LD, le gaz de conversion était entièrement brûlé dans la hotte de captation. Au mieux, 300 kg de vapeur et de 250 m3 de gaz (brûlés) étaient produits par tonne d'acier sauvage. La combustion a été supprimée ; les productions ressortent respectivement à 80 kg de vapeur et 70 à 100 Nnm3 de gaz de convertisseur avec un potentiel énergétique de 0,7 GJ/t d'acier sauvage, correspondant à 15 litres de fioul par tonne d'acier. Le gaz de conversion épuré, pratiquement libre de poussière et de soufre, peut remplacer d'autres sources d'énergie dans l'usine, ou produire de vapeur, ou être utilisé dans les centrales d'énergie à cycle combiné. Il pourrait également recevoir une application directement métallurgique dans des installations de préréduction.

    Les boues de dépoussiérage humide sont généralement mises en décharge, ou bien séchées à grands frais avant recyclage. La poussière récupérée en dépoussiérage sec peut être briquetée à chaud ou à froid, et directement recyclée au convertisseur. Les laitiers de conversion sont utilisés par l'industrie cimentière et pour la construction de routes. Certaines usines le recyclent en haut-fourneau. La mise en décharge doit être évitée. Laitier et gaz de convertisseur sont finalement devenus des co-produits de valeur qui contribuent, convenablement utilisés, à préserver l'énergie et les ressources naturelles.

     
    automatisation
     

    Figure 8: Automatisation du contrôle de process en temps réel au LD-Cliquer l'image pour agrandir

    Le procédé LD a prouvé son aptitude à remplir les objectifs de base dans l'automatisation des procédés métallurgiques. L'automatisation de l'aciérie LD non seulement a servi d'amorce à une automatisation d'ensemble de la fabrication d'acier depuis la fonte jusqu'à la tôle finie, mais a conbstitué également un facteur décisif d'évolution pour le procédé LD lui-même. Il y a cinquante ans, la conduite d'une coulée était planifiée statiquement, et son déroulement était enregistré à la main sur un journal. Durant l'opération, un opérateur expérimenté intervenait dynamiquement dans la conduite pour effectuer les corrections nécessaires à la réalisation de la coulée demandée. Aujourd'hui, le planning est géré par un modèle bien plus précis et étendu. L'utilisation de la sublance équipée pour les mesures de température et de composition carbone, et réalisant la prise d'échantillons a rendu possible la détermination de l'état du métal juste avant la coulée. Un modèle dynamique est utilisé pour calculer les corrections nécessaires pour atteindre le point de fin de soufflage. Des raisons opérationnelles et économiques ont conduit à un système de conduite dynamique basée sur l'analyse continue des gaz conversion. Ce contrôle autorise le calcul cyclique du contenu carbone durant les dernières minutes de l'élaboration de nuances à bas carbone.

    Figure 9: implantation des instruments VAI-CON® Chem et Temp sur un convertisseur [VAI]-Cliquer l'image pour agrandir

    Aujourd'hui, la modélisation des procédés est très précise, mais hélas il est toujours difficile de collecter les informations représentatives et exactes des conditions de process durant l'entière période de soufflage. Nous manquons toujours d'une méthode de mesure continue et directe de la température et de la composition du bain. Les développements les plus récents d'une méthode de mesure directe sans contact mettent en oeuvre une tuyère immergée.

    Dans le procédé VAI-CON, la température du bain est mesurée pyrométriquement en temps réel, et le VAI-CON/chem détermine la composition chimique du bain spar voie spectrométrique au moyen d'un laser, de miroirs ultraviolets et infrarouges, etc. Les signaux sont ensuite pris en compte dans un système de contrôle dynamique avancé. Le développement des automatismes contribue de manière essentielle à l'économie du procédé LD et à la qualité des aciers produits, mais aussi à son acceptabilité environnementale.

     
    état actuel de la conversion à l'oxygène
     

    Comme déjà mentionné, le métal et le laitier, dans le procédé LD, sont principalement mélangés par le monoxyde de carbone. Cependant, le brassage diminue lorsque le carbone tombe en dessous de 0,1 %. Il en résulte une suroxydation du bain et une augmentation du contenu en fer du laitier.

    De même que des incidents de soufflage, ceci conduisit à de substantielles difficultés en affinage LD-AC à l'aciérie Maximilaien, à cause de la teneur élevée de la fonte en silicium, manganèse et phosphore.Ce problème fut résolu en soufflant l'oxygène par le fond à l'aide de deux tuyères à oxygène spéciales protégées par hydrocarbures. Ceci permit des injections de solides telles que la poudre de chaux dans le bain. Cette méthode protège les tuyères et le garnissage d'une usure prématurée dans la région d'injection de l'oxygène, réalisant finalement l'idée originale du soufflage d'oxygène pur par le fond lancée par Henri Bessemer 110 ans auparavant. En comparaison avec le soufflage d'oxygène par lance émergée, le procédé OBM connaît un soufflage plus calme, et aboutit à de moindres teneurs en oxygène, phosphore et soufre dans l'acier, de moindres pertes en fer dans le laitier, ainsi qu'un meilleur contenu en manganèse : globalement, un meilleur rendement de la coulée.

    Figure 10: Influence du soufflage ou du brassage par le fond sur [C] dans le fer du laitier-Cliquer l'image pour agrandir

    Tirant profit de ces expériences, le procédé LD fut amélioré par brassage par le fond avec des gaz inertes. Le procédé de soufflage dans le fond OBM fut amélioré par l'adoption de soufflage combiné de l'oxygène par le haut à travers une lance, et par le fond (K-OBM). En comparaison avec des coulées LD classiques à bas carbone, le contenu métallique du laitier était réduit par le brassage par le fond entre 20 et 40 %, par le soufflage combiné entre 40 et 60 %, et par le soufflage d'oxygène par le fond de 60 à 80 %.

    Figure 11: Principaux procédés de conversion à l'oxygène-Cliquer l'image pour agrandir

    Aujourd'hui, presque tous les convertisseurs LD sont équipés de brassage par le fond, et les convertisseur à soufflage combiné contribuent substantiellement à la production d'acier mondial. Entre 1952 et 2001, un total de 12,3 Gt d'acier ont été produits dans des convertisseurs LD, et depuis 1968, environ 1,1 Gt ont été produits dans des convertisseurs a soufflage par le fond, la plus grande partie appartenant au procédé K-OBM. Le procédé LD représente environ 85,5 % et le K-OBM (incluant OBM) couvre environ 12 % de la production d'acier mondial.

    Figure 12: Caractéristiques d'une aciérie à l'oxygène moderne-Cliquer l'image pour agrandir

    L'objectif de toute usine sidérurgique compétitive est invariable : une production économique d'acier d'une qualité suffisamment élevée et avec les moindres atteintes possibles à l'environnement. Un convertisseur à l'oxygène moderne, pour remplir les critères technologiques contemporains, doit remplir les conditions suivantes : prétraitement de la fonte pour désulfuration, désiliciation et déphosphoration pour un affinage avec peu de laitier, brassage par le fond ou soufflage combiné avec rétention du laitier en fin de coulée pour optimiser le procédé métallurgique durant l'affinage aussi bien qu'en métallurgie secondaire, utilisation de réfractaires magnésie-carbone, réparation du garnissage par tartinage de laitier durant l'inter-coulée, refroidissement de la tôlerie des convertisseurs pour une meilleure longévité, dépoussiérage efficace et briquetage des poussières pour pour une utilisation optimale du gaz de conversion et le recyclage de la poussière, automatisation globale du procédé avec modèles statiques et dynamiques, sublance et/ou analyse en continue du gaz de conversion, mesure en réel de la température et de la composition chimique du bain au moyen d'une tuyère de soufflage immergé, système de rétention de laitier automatique.

    (*)Tartinage : enduction du garnissage du convertisseur avec du laitier épaissi provenant de la coulée achevée, durant l'intercoulée [NDLR].

    La nouvelle méthode de mesure en réel de température et de composition chimique par utilisation d'une tuyère immergée combine les avantages suivants : amélioration du contrôle d'élaboration, amorçage spontané et reproductible des charges à forte Mise au 1000 ferraille, brassage du bain amélioré ainsi que la conduite de soufflage, absence d'obstruction des tuyères de fond durant le tartinage(*).

     
    futur de la conversion à l'oxygène
     

    (*)Tartinage : enduction du garnissage du convertisseur avec du laitier épaissi provenant de la coulée achevée, durant l'intercoulée [NDLR].

    Parvenu à ce degré de maturité, que réserve l'avenir au convertisseur à l'oxygène ?

    Figure 13: Répartition de la production mondiale d'acier par procédé-Cliquer l'image pour agrandir

    Pour tenter d'y voir plus clair, discutons du cycle de vie général des procédés sidérurgiques. Après l'émergence des procédés Thomas et Bessemer, le puddlage et le procédé au creuset ont rapidement disparu. L'âge de l'acier en lingots avait commencé. À peu près la même période, le premier Four MARTIN fut mis en service. Ce procédé pouvait traiter non seulement la fonte mais aussi la ferraille. Ceci rendit cet outil de plus en plus populaire jusqu'à ce qu'il ait finalement remplacé les deux procédés pneumatiques après un siècle d'évolution. Le développement du procédé LD et des technologies de conversion à l'oxygène était une résurrection des méthodes pneumatiques qui devaient bientôt clore le règne de Four MARTIN.

    Le remplacement du Four MARTIN fut fortement favorisé par le four électrique, qui lui succéda en tant que consommateur de ferraille. Le four électrique continue à être le meilleur procédé pour la refusion de ferraille. Ayant amélioré sa productivité et sa rentabilité, le four électrique est aujourd'hui le procédé dominant pour les produits longs. Pour des raisons écologiques et économiques, cette tendance devrait s'accroître dans le futur. Ce sont les préréduits, et/ou une proportion adéquate de fonte, qui devraient ouvrir au four électrique la gamme entière des produits plats.

    Les ferrailles de qualité deviennent chaque jour plus rares et plus chères, ce qui intervient de manière décisive dans le choix d'une filière de production. Bien sûr, des développements sont en cours pour augmenter la proportion de fonte liquide au four électrique jusqu'à 50 %, et la proportion de ferraille enfournée au convertisseur à oxygène vers la même proportion. Une éventuelle injection d'air chaud depuis le haut durant la phase décarburation pourrait conduire à une augmentation significative du transfert d'énergie au métal.

    Figure 14: Taux de décarburation en convertisseur et en four électrique à arcs-Cliquer l'image pour agrandir

    Cependant, la filière Haut-fourneau-convertisseur oxygène devrait demeurer la filière principale pour la production d'acier de haute qualité, spécialement pour les produits plats. En plus des problèmes de ferraille, une autre raison est le taux de décarburation, à diamètre intérieur comparable, quatre à six fois plus élevé au convertisseur qu'au four électrique.

    Selon une perspective globale, la production d'acier par la filière électrique devrait approcher celle de la filière oxygène ; cependant, elle ne la remplacera pas. Il n'y a pas de nouvelle technologie en vue capable de remplacer la technologie du convertisseur oxygène, ce qui ne supprime pas pour autant la nécessité d'améliorer encore cette technologie sur le plan économique et écologique. Parmi d'autres choses, les points suivants représentent des gisements de progrès : enfournements, énergie consommée et énergie dérivée de process, raccourcissement du temps de cycle fin de mieux utiliser les capacités, soufflage combiné et postcombustion, stratégie zéro-déchets, automatisation du procédé et de son environnement logistique.

    Les deux premiers convertisseurs jamais construits dans le monde peuvent encore être vus à LINZ. Leur apparence cependant est trompeuse. Ces pionniers maintenant éteints du procédé LD n'ont pas perdu de bataille, mais ont ouvert la voie à des unités plus productives.

    Le procédé LD original, si simple, est devenu un système de production moderne, instrumenté et automatisé qui rend possible l'adaptation des unités sidérurgiques aux contraintes économiques et écologiques contemporaines. Ces techniques permettent la production d'acier alliés ou non de la meilleure qualité à partir de fonte, de ferraille, et de préréduit dans des convertisseurs à oxygène soufflé par le haut ou combiné.

    "Nous félicitons le procédé LD de ses cinquante ans de succès continu. Il n'y a aucun doute que le procédé LD et la technologie du convertisseur à oxygène continueront à vivre et fêteront le moment venu leur centième énniversaire".

     
    références
     

    1) H.Bessemer: H.Bessemer: Sir Henry Bessemer, F.R.S. An autobiography 1989, The Institute of Metals, London
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    4)H.Hauttmann: Die Eigenschaften der unberuhigten und beruhigten DL-Stähle Drei Jahre LD-Stahl VÖEST 1953-56, Eigenverlag der VÖEST, Linz-Donau
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    Linz, Austria (June 2002)

     

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