Élaboration de l’acier à l’arc électrique

Le procédé

Après avoir tiré une chaleur, le toit est éloigné et la sole est inspectée et, si nécessaire, réparée. Un pont roulant charge ensuite le four de ferraille à partir d’un godet cylindrique ouvert sur le dessus pour le chargement et équipé d’un fond tombant pour un chargement rapide. Les godets à ferraille sont chargés de manière à assurer un amortissement des ferrailles lourdes lorsque la charge tombe sur la sole afin d’obtenir une bonne conductivité électrique dans la charge, un faible risque de rupture des électrodes et une bonne protection des parois du four pendant la fusion. Du carbone et des formateurs de scories sont parfois ajoutés à la charge pour éviter la suroxydation de l’acier et accélérer la formation de scories. Après avoir chargé un godet, le toit est ramené dans le four et les électrodes sont abaissées. La fusion commence à une faible puissance jusqu’à ce que les électrodes se soient brûlées dans la ferraille légère sur le dessus de la charge, protégeant ainsi les parois latérales de la surchauffe pendant la fusion à plus forte puissance. En laissant une partie de la ferraille non fondue sur la paroi du four pour la protéger, un deuxième seau est chargé et la même procédure de fusion est suivie. La fusion de ferrailles très légères nécessite parfois le chargement d’un troisième, voire d’un quatrième godet.

Après la fusion, le niveau de carbone dans l’acier est d’environ 0,25 pour cent supérieur au niveau de coulée final, ce qui empêche la suroxydation de la fonte. À ce moment-là, un laitier de base s’est formé, composé généralement de 55 % de chaux, de 15 % de silice et de 15 à 20 % d’oxyde de fer. Le moussage du laitier est souvent généré par l’injection de carbone ou d’un mélange chaux-carbone, qui réagit avec l’oxyde de fer du laitier pour produire du monoxyde de carbone gazeux. Cette mousse protège la paroi latérale et permet de régler une puissance plus élevée. Selon les besoins, la teneur en carbone de l’acier est soit diminuée par soufflage d’oxygène, soit augmentée par injection de carbone. Des échantillons sont prélevés, la température est vérifiée, des ajouts sont effectués et, lorsque toutes les conditions sont réunies, le four est alimenté en le faisant tourner vers l’avant de manière à ce que l’acier s’écoule par le bec ou par le trou de coulée vertical dans une poche. Lorsque des scories apparaissent, une rapide inclinaison vers l’arrière est appliquée et les scories sont versées par la porte arrière du four dans un pot à scories. Certains ateliers laissent 15 % de l’acier liquide dans le four. Cette pratique du « talon chaud » permet une séparation complète des scories.

Un acier très propre, c’est-à-dire à faible teneur en oxygène et en soufre, peut être produit dans le FEA par une pratique à deux scories. Après élimination des scories de la première fusion oxydante, on ajoute de nouvelles scories réductrices qui contiennent du carbone ou de l’aluminium ou les deux comme agents réducteurs. Le nouveau laitier réducteur peut être composé de 65 % de chaux, de 20 % de silice, de carbure de calcium ou d’alumine (ou les trois), et pratiquement pas d’oxyde de fer. Les alliages, qui s’oxydent facilement, sont ajoutés à ce moment-là pour minimiser les pertes et améliorer le contrôle métallurgique. L’affinage se poursuit sous le laitier réducteur jusqu’à ce que la chaleur soit prête pour la coulée. La durée totale du chauffage est de une à quatre heures, selon le type d’acier fabriqué, c’est-à-dire selon la quantité d’affinage appliquée et le chauffage auxiliaire utilisé. De nombreux ateliers n’appliquent pas la pratique des deux laitiers mais traitent l’acier, après la fusion de la ferraille et la coulée, dans des stations de traitement en poche. Ces installations métallurgiques secondaires, dont il est question plus loin, permettent au FEA de fonctionner uniquement comme un fondoir de ferraille très efficace.

De temps à autre, à mesure que l’arc érode leurs pointes et que l’atmosphère du four à haute température oxyde leurs corps, de nouvelles électrodes sont ajoutées au sommet des chaînes d’électrodes du four. Les électrodes sont consommées à raison de trois à six kilogrammes par tonne d’acier, selon le type d’opération.