Sidérurgie

« Sidérurgie » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
Aller à : navigation, rechercher
Ouverture du conduit d'écoulement de la fonte liquide

La sidérurgie est l'ensemble des techniques et des industries qui assurent la fabrication du fer et des alliages qui en sont composés (appelés alliages ferreux). C'est un sous-domaine essentiel de la métallurgie, qui étudie elle la fabrication des métaux de façon générale.

Ces alliages désignent en particulier la fonte et l' acier, qui sont tous les deux constitués de fer et de carbone. La fonte, qui contient plus de carbone que l'acier, est ainsi beaucoup plus cassante.

Les principales opérations industrielles de la sidérurgie[modifier | modifier le wikicode]

Les opérations nécessaires pour passer du minerai de fer à la fonte ou à l'acier

La production de la fonte[modifier | modifier le wikicode]

Une grande partie de la fonte provient des hauts fourneaux. Dans ces installations, on introduit un mélange de minerai de fer et de coke (charbon purifié de ses gaz après distillation) dans une cokerie). Le minerai fond sous l'effet de la combustion du coke. Cette combustion est avivée par l'injection d'air très chaud (air réchauffé par les gaz récupérés par la combustion du coke dans le haut fourneau et le plus souvent aussi les gaz dégagés au moment de la production du coke par distillation). Cet air est envoyé sous pression. Il se produit alors une réaction chimique : des atomes de fer s'unissent à des atomes de carbone, et donnent alors un nouveau produit qui est la fonte.

Après le remplissage du haut fourneau, la transformation dure environ 6 heures. Une fois la fonte obtenue, on vide le haut fourneau par le bas : c'est la coulée. Une partie de la fonte est envoyée vers les ateliers de moulage par fabriquer les objets en fonte (roues...). Une autre partie part pour l'aciérie.

La production de l'acier[modifier | modifier le wikicode]

Une autre partie de la fonte est envoyée vers les convertisseurs afin de procéder à la fabrication de l'acier. On brûle alors la fonte liquide, les atomes de carbone en trop disparaissent ainsi et la proportion de fer augmente dans le produit : on a alors l'acier liquide.

On fabrique également de l'acier grâce aux ferrailles de récupération. Celles-ci sont fondues dans des fours spéciaux et donnent alors directement de l'acier.

Les produits sidérurgiques[modifier | modifier le wikicode]

L'acier solidifié forme des blocs de métal. Ceux-ci peuvent être transformés en tôles, rails, poutrelles... après passage dans des trains de laminoirs qui vont leur donner la forme et l'épaisseur voulue. On peut également forger de grosses pièces d'acier grâce au marteau-pilon. Aujourd'hui l'acier liquide est directement envoyé vers les laminoirs, dits à chaud, ce qui simplifie la fabrication et la rend moins coûteuse.

Le marteau pilon installé au Creusot

L'invention de la sidérurgie au XVIIIe siècle[modifier | modifier le wikicode]

Au XVIIIe siècle, la sidérurgie moderne succède à la production de métal dans les bas fourneaux. Le Royaume-Uni est le pays des inventions décisives.

La fabrication des machines nécessaires à l'industrie textile demande plus de métal et la mise au point de métaux de bonne qualité. Les forges existantes utilisaient le charbon de bois comme combustible et composant de l'alliage métallique dans les hauts fourneaux. Les forêts étaient à la limite de la surexploitation. La situation est critique dans le Royaume-Uni où il faut préserver les forêts pour les besoins de la marine à voiles indispensable à ce pays insulaire. Le recours au charbon de terre s'impose donc (comme il est alors déjà employé dans les briqueteries et le chauffage domestique). Mais le mélange minerai de fer et charbon de terre n'avait donné que des métaux (la fonte) de qualité médiocre.

À partir du 1735, le maître de forge (possesseur d'un forge de grande capacité) Abraham Darby, remplace le charbon de terre par du coke (combustible provenant de la distillation de la houille) : il produit de la fonte de bonne qualité, mais qui n'est apte qu'au moulage. En 1784, Cort met au point le procédé du puddlage (la fonte en fusion est brassée à l'aide de longues tringles, ce qui provoque une meilleure calcination, puis on en élimine les résidus éventuels par laminage). Cela améliore encore la qualité et on obtient du fer. Désormais l'industrie de la métallurgie dispose du métal convenable pour la fabrication des machines. Cependant, les procédés employés nécessitent des installations coûteuses et là encore seules de grandes sociétés parviennent à trouver les capitaux nécessaires ; les petites forges familiales sont progressivement éliminées. En 1790, la Grande-Bretagne dispose de 120 hauts fourneaux qui produisent plus de 125 000 tonnes de fonte. La France suit le Royaume-Uni : en 1785, au Creusot, l'industriel Eugène Ier Schneider emploie 1 500 ouvriers dans ses ateliers pour produire de la fonte au coke. Mais la France, riche en forêts, continue à utiliser surtout le charbon de bois.

Les progrès décisifs dans la sidérurgie de l'acier sont dus à l'invention, en 1856, du convertisseur par l'Anglais Bessemer. La fonte est fondue dans un vase énorme : la proportion de carbone diminue donc et on obtient de l'acier. Désormais, on peut produire l'acier en grande quantité. Or, l'acier, plus souple que la fonte, peut être employé dans la métallurgie.

Vikilien pour compléter sur la sidérurgie[modifier | modifier le wikicode]

Article mis en lumière la semaine du 3 mars 2014.
Portail des techniques — Tous les articles sur les moyens de transport, l'informatique, les outils et les matériaux…