Acier
Le terme "acier" recouvre une multitude d'alliages de fer déformables (laminables et forgeables), qui peuvent être utilisés dans une multitude d'applications, grâce à un nombre de caractéristiques quasiment illimité.
La production de l'acier utilise actuellement deux procédés essentiels:
- La fabrication à partir de minerai de fer: le minerai est fondu dans un haut fourneau en fonte brute, qui est affinée en acier par un procédé d'affinage à l'oxygène.
- La fabrication à partir de ferrailles: les ferrailles sont fondues dans un four à arcs électriques
Lors de la fabrication de l'acier on commence la plupart du temps par réduire la teneur en impuretés, telles que le phosphore et le souffre, puis on ajoute par alliage d'autres éléments tels que le chrome, le nickel, le molybdène, entre autres, pour obtenir les caractéristiques de l'acier souhaitées.
Pour la fonte de la feraille, Stahl Gerlafingen AG utilise un four moderne à arc électrique à hautes performances appelé "four à cuve".
Ferrailles
Notre société civilisée produit entre autres déchets inévitables des riblons d'acier sous plusieurs formes. Il suffit de penser à la multitude de véhicules qui sont retirés chaque année de la circulation, mais aussi aux ponts en acier, aux hangars et aux navires gigantesques qui sont démolis et livrés au chalumeau à découper.
Ces déchets que constituent les riblons d'acier sont refondus par la société Stahl Gerlafingen AG, dans un four à arcs, en acier de construction et en acier à béton de haute qualité.
Four électrique à cuve
La société Stahl Gerlafingen AG utilise un four électrique à cuve du type le plus moderne qui soit. Ce four est constitué de la carcasse, au-dessus de laquelle est disposée latéralement une cuve, et de 3 électrodes de graphite avec leur fixation, qui assurent l'alimentation électrique.
Les riblons sont préchauffés dans la cuve grâce à la chaleur d'origine chimique et à la chaleur produite par les gaz brûlés afin de réduire la consommation électrique.
Après la percée (vidange) du four pour le coulage de la fonte produite précédemment, les riblons préchauffés arrivent dans la carcasse et y sont fondus grâce à l'énergie libérée par les arcs électriques qui jaillissent entre les électrodes de graphites et les riblons. Dans le même temps, la transformation métallurgique s'opère, à savoir la réduction des teneurs en carbone, en phosphore et aussi en soufre. De la chaux lie les combinaisons chimiques naissantes puis s'écoule sous forme de laitier à travers l'orifice de sortie.
L'état du four et du processus de fusion sont contrôlés en permanence pendant la fusion d'une charge, qui correspond à 70 tonnes d'acier environ. En ce qui concerne l'état du processus de fusion, ce sont la température et la composition chimique du bain d'acier qui déterminent le déroulement de la fusion et le moment de la percée du four.
Lorsque la température et la composition chimique souhaitées sont atteintes, la fonte est coulée à travers le trou de coulée du sous-creuset dans une poche de coulée garnie de réfractaires.
Métallurgie secondaire
Les temps de coulée à coulée "tap to tap" obtenus dans les fours à arcs ne permettent pas une métallurgie de précision.
La synchronisation fine de la fonte s'opère au moyen de la métallurgie secondaire dans ce qui est appelé un four poche.
Dans ces fours, on ajuste la composition chimique ainsi que la température requise pour le coulage de l'acier dans l'installation de coulée continue. Les qualités d'acier obtenues à Gerlafingen correspondent à des aciers au carbone dont les caractéristiques sont obtenues en faisant varier les teneurs en carbone et en manganèse. Le vanadium permet de produire certains types d'aciers à grain fin.
Installation de coulée continue
La coulée continue est un procédé de coulée de l'acier laminé qui a gagné progressivement du terrain au cours des 40 dernières années environ et qui prédomine aujourd'hui nettement, aussi bien dans la production de produits plats que longs. Le principe de base consiste à couler l'acier liquide dans des lingotières en cuivre refroidies à l'eau, de manière continue, de façon à obtenir des produits intermédiaires (billettes ou brames) dont la taille est proche de la taille finale. La masse d'acier solidifié en surface qui est enlevée de l'extrémité inférieure de la lingotière en cuivre (longueur de la lingotière 800 mm) et qui est découpée à la longueur voulue, au moyen de machines à découper au chalumeau, est égale à la masse d'acier liquide qui se déverse dans la partie supérieure de la lingotière. Les brames (130x170 à 130x300mm²) sont ensuite acheminées vers l'entrepôt du laminoir au moyen de transporteurs-élévateurs latéraux.
Trains de laminage
La société Stahl Gerlafingen AG exploite deux trains de laminage, qui servent à produire des aciers de construction et des aciers à béton de haute qualité.
Le train appelé "train primaire" sert à fabriquer des laminés marchands et des larges plats de 100 à 300 mm de large. Les brames coulées dans l'aciérie sont réchauffées dans le four rotatif jusqu'à la température de laminage (environ 1200°C), puis elles sont laminées sur le train primaire spécialement asservi pour ce type de production. Les matières à laminer refroidissent sur le lit refroidisseur, puis elles sont immédiatement découpées à la longueur requise, avant d'être enroulées sous forme de bobines. La deuxième ligne de laminage est un train de laminage mixte, à barres et à fils, hautement moderne: le train combiné.
Les brames de 12,5 m de long et de 130x170 mm² de section, correspondant à un poids de 2,1 tonnes, sont réchauffées dans un four poussant jusqu'à la température de laminage, puis elles sont laminées sur le train de laminage et sortent sous forme de produit fini.
Ligne à fils:
Cette ligne sert à produire du fil-machine de 5,5 a 16 mm de diamètre et de l'acier à béton cranté en couronnes de 8 a 16 mm de diamètre. Pour les matières à laminer à plus petits diamètres, les vitesses de sortie de train atteignent 100 m/s.
L'acier à béton en couronnes est traité par trempe et revenu, à l'eau et sur la ligne même, ce qui lui confère les caractéristiques requises par les différentes normes.
Lignes à barres:
Cette ligne sert à laminer de l'acier à béton en barres et de type plat de 100 mm de largeur tout au plus sur un lit refroidisseur de presque 100 m de longueur.
L'acier à béton en barres est trempé directement à partir de la température de laminage à chaud puis revenu, tout comme l'acier à béton en couronnes.
Usine de production de treillis d'armatures
Le fil-machine produit dans le laminoir (train combiné) de la société Stahl Gerlafingen AG est transformé en acier à béton écroui de haute qualité ou en treillis d'armatures soudés, dans l'usine de treillis d'armatures de la même société. Le fil-machine doux et lisse est formé (déformation d'environ 15%) en plusieurs étapes selon un procédé de laminage à froid et est en même temps crénelé. De ce fait, il acquiert les caractéristiques techniques stipulées par les différentes normes, grâce à l'écrouissage, ainsi que l'adhérence nécessaire au béton grâce à sa surface crénelée.
Cet acier à béton écroui et crénelé, soudé en couronnes ou en treillis de différentes tailles et formes, est utilisé pour l'armature en béton d'édifices.
Acier
Le terme "acier" recouvre une multitude d'alliages de fer déformables (laminables et forgeables), qui peuvent être utilisés dans une multitude d'applications, grâce à un nombre de caractéristiques quasiment illimité.
La production de l'acier utilise actuellement deux procédés essentiels:
- La fabrication à partir de minerai de fer: le minerai est fondu dans un haut fourneau en fonte brute, qui est affinée en acier par un procédé d'affinage à l'oxygène.
- La fabrication à partir de ferrailles: les ferrailles sont fondues dans un four à arcs électriques
Lors de la fabrication de l'acier on commence la plupart du temps par réduire la teneur en impuretés, telles que le phosphore et le souffre, puis on ajoute par alliage d'autres éléments tels que le chrome, le nickel, le molybdène, entre autres, pour obtenir les caractéristiques de l'acier souhaitées.
Pour la fonte de la feraille, Stahl Gerlafingen AG utilise un four moderne à arc électrique à hautes performances appelé "four à cuve".
Ferrailles
Notre société civilisée produit entre autres déchets inévitables des riblons d'acier sous plusieurs formes. Il suffit de penser à la multitude de véhicules qui sont retirés chaque année de la circulation, mais aussi aux ponts en acier, aux hangars et aux navires gigantesques qui sont démolis et livrés au chalumeau à découper.
Ces déchets que constituent les riblons d'acier sont refondus par la société Stahl Gerlafingen AG, dans un four à arcs, en acier de construction et en acier à béton de haute qualité.
Four électrique à cuve
La société Stahl Gerlafingen AG utilise un four électrique à cuve du type le plus moderne qui soit. Ce four est constitué de la carcasse, au-dessus de laquelle est disposée latéralement une cuve, et de 3 électrodes de graphite avec leur fixation, qui assurent l'alimentation électrique.
Les riblons sont préchauffés dans la cuve grâce à la chaleur d'origine chimique et à la chaleur produite par les gaz brûlés afin de réduire la consommation électrique.
Après la percée (vidange) du four pour le coulage de la fonte produite précédemment, les riblons préchauffés arrivent dans la carcasse et y sont fondus grâce à l'énergie libérée par les arcs électriques qui jaillissent entre les électrodes de graphites et les riblons. Dans le même temps, la transformation métallurgique s'opère, à savoir la réduction des teneurs en carbone, en phosphore et aussi en soufre. De la chaux lie les combinaisons chimiques naissantes puis s'écoule sous forme de laitier à travers l'orifice de sortie.
L'état du four et du processus de fusion sont contrôlés en permanence pendant la fusion d'une charge, qui correspond à 70 tonnes d'acier environ. En ce qui concerne l'état du processus de fusion, ce sont la température et la composition chimique du bain d'acier qui déterminent le déroulement de la fusion et le moment de la percée du four.
Lorsque la température et la composition chimique souhaitées sont atteintes, la fonte est coulée à travers le trou de coulée du sous-creuset dans une poche de coulée garnie de réfractaires.
Métallurgie secondaire
Les temps de coulée à coulée "tap to tap" obtenus dans les fours à arcs ne permettent pas une métallurgie de précision.
La synchronisation fine de la fonte s'opère au moyen de la métallurgie secondaire dans ce qui est appelé un four poche.
Dans ces fours, on ajuste la composition chimique ainsi que la température requise pour le coulage de l'acier dans l'installation de coulée continue. Les qualités d'acier obtenues à Gerlafingen correspondent à des aciers au carbone dont les caractéristiques sont obtenues en faisant varier les teneurs en carbone et en manganèse. Le vanadium permet de produire certains types d'aciers à grain fin.
Installation de coulée continue
La coulée continue est un procédé de coulée de l'acier laminé qui a gagné progressivement du terrain au cours des 40 dernières années environ et qui prédomine aujourd'hui nettement, aussi bien dans la production de produits plats que longs. Le principe de base consiste à couler l'acier liquide dans des lingotières en cuivre refroidies à l'eau, de manière continue, de façon à obtenir des produits intermédiaires (billettes ou brames) dont la taille est proche de la taille finale. La masse d'acier solidifié en surface qui est enlevée de l'extrémité inférieure de la lingotière en cuivre (longueur de la lingotière 800 mm) et qui est découpée à la longueur voulue, au moyen de machines à découper au chalumeau, est égale à la masse d'acier liquide qui se déverse dans la partie supérieure de la lingotière. Les brames (130x170 à 130x300mm²) sont ensuite acheminées vers l'entrepôt du laminoir au moyen de transporteurs-élévateurs latéraux.
Trains de laminage
La société Stahl Gerlafingen AG exploite deux trains de laminage, qui servent à produire des aciers de construction et des aciers à béton de haute qualité.
Le train appelé "train primaire" sert à fabriquer des laminés marchands et des larges plats de 100 à 300 mm de large. Les brames coulées dans l'aciérie sont réchauffées dans le four rotatif jusqu'à la température de laminage (environ 1200°C), puis elles sont laminées sur le train primaire spécialement asservi pour ce type de production. Les matières à laminer refroidissent sur le lit refroidisseur, puis elles sont immédiatement découpées à la longueur requise, avant d'être enroulées sous forme de bobines. La deuxième ligne de laminage est un train de laminage mixte, à barres et à fils, hautement moderne: le train combiné.
Les brames de 12,5 m de long et de 130x170 mm² de section, correspondant à un poids de 2,1 tonnes, sont réchauffées dans un four poussant jusqu'à la température de laminage, puis elles sont laminées sur le train de laminage et sortent sous forme de produit fini.
Ligne à fils:
Cette ligne sert à produire du fil-machine de 5,5 a 16 mm de diamètre et de l'acier à béton cranté en couronnes de 8 a 16 mm de diamètre. Pour les matières à laminer à plus petits diamètres, les vitesses de sortie de train atteignent 100 m/s.
L'acier à béton en couronnes est traité par trempe et revenu, à l'eau et sur la ligne même, ce qui lui confère les caractéristiques requises par les différentes normes.
Lignes à barres:
Cette ligne sert à laminer de l'acier à béton en barres et de type plat de 100 mm de largeur tout au plus sur un lit refroidisseur de presque 100 m de longueur.
L'acier à béton en barres est trempé directement à partir de la température de laminage à chaud puis revenu, tout comme l'acier à béton en couronnes.
Usine de production de treillis d'armatures
Le fil-machine produit dans le laminoir (train combiné) de la société Stahl Gerlafingen AG est transformé en acier à béton écroui de haute qualité ou en treillis d'armatures soudés, dans l'usine de treillis d'armatures de la même société. Le fil-machine doux et lisse est formé (déformation d'environ 15%) en plusieurs étapes selon un procédé de laminage à froid et est en même temps crénelé. De ce fait, il acquiert les caractéristiques techniques stipulées par les différentes normes, grâce à l'écrouissage, ainsi que l'adhérence nécessaire au béton grâce à sa surface crénelée.
Cet acier à béton écroui et crénelé, soudé en couronnes ou en treillis de différentes tailles et formes, est utilisé pour l'armature en béton d'édifices.