L'acier liquide est élaboré à partir du minerai ou à partir de ferrailles. Ensuite, l'acier liquide est solidifié par moulage dans une machine de coulée continue. A la sortie, on obtient les DEMI-PRODUITS : des barres de section rectangulaire (brames) ou carrée (blooms ou billettes), qui sont les ébauches des formes finales. Enfin, les ébauches sont transformées en PRODUITS FINIS par laminage, dont certains subissent un traitement thermique. Plus de la moitié des tôles laminées à chaud sont relaminées à froid et éventuellement revêtues d'une protection anti-corrosion.
1 - Usines d'Agglomération
Le minerai de fer est préparé : broyé et calibré en grains qui s'agglomèrent entre eux. L’aggloméré obtenu est concassé puis chargé dans les hauts fourneau avec du coke. Le coke est un combustible puissant, résidu solide de la distillation de la houille
2 - Haut fourneau
On extrait le fer de son minerai. Minerai et coke solides sont enfournés par le haut. L'air chaud (1200 °C) insufflé à la base provoque la combustion du coke (carbone presque pur). L'oxyde de carbone ainsi formé va "réduire" les oxydes de fer, c'est-à-dire leur prendre leur oxygène et, de ce fait, isoler le fer. La chaleur dégagée par la combustion fait fondre fer et gangue en une masse liquide où la gangue, de densité moindre, flotte sur un mélange à base de fer, appelé "fonte". Les résidus formés par la gangue fondue (laitiers) sont exploités par d'autres industries : construction de routes, cimenterie,...
3 - Cokerie
Le coke est un combustible obtenu par distillation (gazéification des composants indésirables) de la houille dans le four de la cokerie. Le coke est du carbone presque pur doté d’une structure poreuse et résistante à l’écrasement. En brûlant dans le haut fourneau, le coke apporte la chaleur nécessaire à la fusion du minerai et les gaz nécessaires à sa réduction.
4 - Convertisseur à l'Oxygène
On y convertit la fonte en acier. La fonte en fusion est versée sur un lit de ferraille. On brûle les éléments indésirables (carbone et résidus) contenus dans la fonte en insufflant de l'oxygène pur. On récupère les résidus (laitier d'aciérie). On obtient de l'acier liquide "sauvage", qui est versé dans une poche. Il est appelé acier sauvage, car, à ce stade, il est encore imparfait.
5 - Filière électrique
La matière première enfournée peut aller du matériau brut (par exemple des pièces de machine) dûment sélectionné, jusqu’à la ferraille livrée préparée, triée, broyée, calibrée, avec une teneur minimale en fer de 92 %. On fond les ferrailles dans un four électrique. L’ACIER LIQUIDE obtenu est ensuite soumis aux mêmes opérations d’affinage et de mise à nuance que dans la filière fonte. Les ferrailles proviennent des emballages jetés, des bâtiments, machines et véhicules démontés, des chutes de fonte ou d’acier récupérés dans la sidérurgie ou chez ses clients transformateurs. Chaque nuance d’acier nécessite un choix rigoureux de la matière première, en fonction notamment des «pollutions» que peut représenter, pour cette nuance précise, tel métal ou autre minuerai contenu dans les ferrailles. Four électrique : processus Un « panier à ferrailles », chargé à l’aide d’un aimant, achemine la matière première jusqu’au four. La fusion a lieu grâce à des arcs électriques puissants, qui jaillissent entre des électrodes et la charge à fondre. On récupère les résidus (laitier). On obtient de l’acier liquide, qui va être acheminé vers l’installation d’affinage et de mise à nuance.
6 - Station d'Affinage
Affinage (décarburation) et additions chimiques Les opérations ont lieu dans un récipient sous vide, l'acier étant mis en rotation entre poche et récipient à l'aide d'un gaz neutre (argon). On insuffle de l'oxygène pour activer la décarburation et réchauffer le métal. Ce procédé permet une grande précision dans l'ajustement de la composition chimique de l'acier ("mise à nuance").
7 - Coulée Continue
Moulage d'ébauches (demi-produits) Ici : moulage d'une brame. L'acier en fusion s'écoule en continu dans un moule sans fond. En traversant ce moule, il commence à se solidifier au contact des parois refroidies à l'eau. Le métal moulé descend, guidé par un jeu de rouleaux, et continue de se refroidir. Arrivé à la sortie, il est solidifié à coeur. Il est immédiatement coupé aux longueurs voulues.
Il existe deux procédés pour fabriquer l’acier :
•La filière fonte consiste à introduire dans un haut-fourneau du minerai de fer traité, du coke (carbone presque pur) et éventuellement des ferrailles récupérées (30 % maximum). L'air chaud (1 200 °C) insufflé à la base provoque la combustion du coke. L'oxyde de carbone ainsi formé va « réduire » les oxydes de fer, c'est-à-dire leur prendre leur oxygène et, de ce fait, isoler le fer. Le fer liquide ainsi obtenu s’appelle la « fonte ».
•La filière électrique consiste à introduire des ferrailles récupérées dans un four électrique où elles sont fondues à 1 600 °C. L’acier liquide obtenu est soumis aux mêmes opérations que dans la filière fonte. Cette filière utilise 100 % de fer recyclé.
À la station d’affinage, on insuffle de l'oxygène pour activer la décarburation et réchauffer le métal.
Deux procédés existent ensuite pour la solidification de l’acier liquide : •La coulée continue : l’acier est coulé dans une lingotière de section carrée, rectangulaire ou ronde. À l’issue, on obtient une barre solide, carrée, rectangulaire ou ronde, que l’on découpe en tronçons de la longueur désirée.
•La coulée en lingots : l’acier est coulé et solidifié dans des moules. Après solidification, les lingots sont démoulés. Dans les deux cas, le résultat obtenu s’appelle des demi-produits.
Ces demi-produits sont réchauffés dans des fours à 1 200 °C pour pouvoir être laminés, c’est-à-dire étirés, aplatis en passant entre des rouleaux. Après laminage, deux familles de produits se présentent : les longs (poutrelles, barres, fils,…) et les plats (plaques, tôles en feuilles ou en bobines).
Comment recycle-t-on l’acier ?
Comme l’acier contient du fer (à la différence de l’aluminium), il est magnétique ; il est donc séparé des autres déchets à l’aide d’un aimant. La ferraille ainsi récupérée est, comme nous l’avons vu, utilisée en mélange dans les hauts-fourneaux (filière fonte) ou en charge unique dans les fours électriques (filière électrique)
Que fabrique-t-on avec de l’acier recyclé ?
L’acier est présent dans de très nombreux domaines : •Une automobile est composée à 65 % d’acier, recyclable et recyclé (pièces de moteur, carrosserie, portières).
Tous les produits ne sont pas mis en forme par laminage : ils peuvent être forgés, moulés à partir d'acier liquide ou encore fabriqués à l'aide de poudres d'alliages.
Les Métaux fréquents
Les Métaux Précieux (ou rares)
Les autres métaux
Les Terre Rares C'est le groupe de métaux le moins utilisé par l'homme.
Definition du métal : Groupe d'éléments chimiques qui comportent tous ou la plupart les propriétés physiques suivantes: état solide à température ordinaire, opacité, bonne conductivité de la chaleur et de l'électricité, grande brillance après polissage, structure cristalline à l'état solide.
http://www.planete-tp.com/
http://www.cap-sciences.net/
http://www.arcelormittal.com/fos/phototheque/fos/default.htm
http://pages.infinit.net/gb/fabriqua.htm
Charlène DP3 2010-2011