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Ce document décrit la fabrication de l'acier, du minerai de fer aux produits finis. Il détaille les étapes de la sidérurgie, incluant la production de fonte, l'élaboration de l'acier (filières fonte et électrique), l'affinage et le laminage. Le texte met en lumière les transformations chimiques et physiques, les équipements, et les applications des aciers. Il aborde les aspects énergétiques et environnementaux, offrant une vue d'ensemble de la production d'acier. Utile pour comprendre la métallurgie et les enjeux sidérurgiques, il est pertinent pour les étudiants et professionnels intéressés par les matériaux et leur fabrication. Il fournit des informations claires sur la production d'acier, des matières premières aux produits finis.
Typology: Cheat Sheet
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« La fabrication de l’acier» S4.2: MATERIAUX ET PRODUITS DE LA PROFESSION. C1.1: Décoder, analyser les consignes, les plans, les schémas et les documents techniques. 1 - ) SIDERURGIE: C’est l’ensemble des opérations permettant d’obtenir : ➢ De la fonte, en partant du minerai. ➢ De l’acier, en partant de la fonte. 2 - ) LE MINERAI: Extrait du sol où il se trouve en gisements (mines de fer) principalement en LORRAINE), au CREUSOT. (EN MAURITANIE) Composition : oxyde de fer (rouge) + gangue (terre et impuretés). Il est trié, lavé, concassé, puis expédié au haut fourneau où, après fusion il donne la fonte de 1ère^ fusion. 3 - ) ELABORATION DE L’ACIER: A) La filière fonte : 1 ) Usines d'Agglomération : Le minerai de fer est préparé : broyé et calibré en grains qui s'agglomèrent (= s'agglutinent) entre eux. L’aggloméré obtenu est concassé puis chargé dans le haut fourneau avec du coke. Le coke est un combustible puissant, résidu solide de la distillation de la houille (variété de charbon très riche en carbone).
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.
C) Affinage de l’acier : 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 ").
La filière Fonte a une capacité de production supérieure La filière Ferrailles fait l’économie des équipements lourds de la filière Fonte Elle est plus économe en énergie Fonte liquide Mine rai co ke Convertisseur acier liquide Electrodes Ferrailles
acier liquide
D) Coulage de l’acier : E) Le laminage : Laminage à chaud : La brame est réchauffée dans un four pour rendre le métal plus malléable, donc plus facile à étirer et à mettre en forme. L'ébauche est ensuite amincie par écrasements progressifs entre les cylindres du laminoir. Procédé nouveau Coulage de l’acier dans une lingotière de section carrée ou rectangulaire Début de solidification par refroidissement brutal Coulage de l’acier dans des moules en fonte pour solidification Après solidification, démoulage des lingots puis réchauffage Procédé en régression vide O 2 Ar Four d’affinage additifs
Tôles en tube Plaques Tôles Poutrelles Rails Bandes Four de réchauffage