Elaboration de la tole d'acier doux

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  • Publié le : 28 décembre 2011
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1) Du minerai à la fonte

1.1.1.1 – Le minerais de fer

Il existe deux variétés pysique et chimique de minerais de fer, dépendant des différentes impuretés (la gangue) contenues à l’intérieur.
La gangue peut être constitué de SiO2 (2 à 10 %), de corundum et d’alumine Al2O3 phosphore P, potassium K, et souffre S)

Le minerais se trouve sous forme de
- Fe2O3 : hématite
- Fe3O4 :magnétite
- FeO(OH) : rouille
- hydrate et carbonate de Fer

1.1.1.2 – Traitement et manutention des minerais

Pour extraire le fer du minerais celui ci doit être fragmenté → granulométrie et dureté

1.1.1.3 - agglomération sur grille des minerais

Le but de l’usine d’agglomération est d’obtenir une homogénéité de la taille des grains soit une granulométrie de 5 à 50 mm. Pour on met leminerais sur des grilles sous lesquelles passe des gaz à haute température qui fragmente les particules.
Caractéristique de l’agglomération
- grille = 400m² (80x5m)
- épaisseur de minerais déposés = 50 à 60 cm
- avance de 4m/min

Ex : pour obtenir 1000kg d’un minerais à 63% de fer il faut 950kg de minerais de fer, 150 kg de fondant et 45kg de poussière de coke.

1.1.1.4 – Qualité de l’aggloméré1.1.1.5 - la cokerie

1– Propriété des charbons

2– Principe de base de la cokéfaction

Le but est d’obtenir un charbon à très haute teneur en carbone par chauffage à très haute température.

3– La cokerie

Elle se déroules en 4 étapes :
- On chauffe à 150°C pour éliminer l’02
- On monte la température de 150°C entre 350 et 430°C, le charbon se ramolli, la viscosité diminue et onélimine une partie des composées volatiles.
- On monte la température jusqu'à 500°C, le charbon se solidifie et devient poreux.
- On monte encore la température entre 600°C et 700°Cet on élimine toujours les composées volatiles.

4- Bilan de matière

On part de 1000kg de charbon on récupère 800kg de coke (rendement 80%) et une perte de 150kg de gaz (peuvent être recyclé)

5– Caractéristiquedu coke

Le coke se caractérise par sa propriétés de passer par un état plastique quand on le chauffe à l’abri de l’air, on les connaît aussi sous forme de bitumeux, majoritairement composées de Carbonne, 90 à 92% divisé en 80% de cycle aromatique condensé et 20 à 30% de radicaux. Le taux de cendre doit être inférieur à 1%. Le coke est un produit poreux, leger et qui possède un haut pouvoircalorifique.

1.1.1.6 - Le haut fourneau

Le haut fourneau est un réacteur chimique à contre courant (liquides rentrent par le haut et les gaz par le bas) dans lequel sont réalisé la réduction des oxyde de fer Fe2O3 et Fe3O4, qui se traduit par la fusion du fer et de la gangue et séparation entre le métal et le laitier.
Un haut fourneau moderne a une contenance de 4500 m3 et permet le fabricationde 10000 T de fonte / jour. Diamètre du creuset = 14 m.

On déverse alternativement 5 doses de minerai de fer aggloméré pour une dose de coke par le gueulard (partie haute du haut fourneau). La température augmente progressivement. Les gaz qui sortent du gueulard sont lavés et réintroduit ainsi que les combustibles auxiliaires (gaz ou charbon) par des tuyères dans le ventre ou se produit laréaction. Pour ce on utilise l’énergie des gaz sortant du gueulard (1 par mètre de circonférence).
Le cowper alimente le ventre en vent chaud
A la sortie du creuset on récupère la fonte et le laitier

2.3 – Physico-chimie de l’élaboration de la fonte

2.3.1- Réaction des oxyde fer et du carbone (annexe 12.1)

Le haut fourneau a trois fonctions :
• Echangeur chimique :
-combustion du coke :C + 1/2O2 → CO (pas assez d’O2 pour produire du CO2)
-réduction des oxydes de fer à 950°C :
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + 0,831CO → 3FeO1,056 + 0,831CO2
FeO0,156 + 1,056CO → Fe + 1,056CO2
CO2 + C → 2CO

• Echangeur thermique (Récupération des gaz et des combustibles auxiliaires)

• Fonction de perméabilité des charges, pour que les différentes phases...
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