Certains éléments résiduels resteront dans le produit final en acier en raison du processus de fusion de la ferraille.
Des éléments tels que le Zn, le Pb et le Sb, qui présentent des pressions de vapeur élevées, peuvent être facilement éliminés par évaporation aux températures d’élaboration de l’acier. En revanche, des éléments comme le Cu et le Sn sont difficiles à éliminer par les méthodes conventionnelles d’élaboration de l’acier, car leurs potentiels d’oxydation sont inférieurs à celui du Fe. Le Cu, le Sn, le Sb et l’As ont tendance à se concentrer à la surface de l’acier, où leur teneur peut atteindre 20 à 140 fois la moyenne. À des températures de laminage comprises entre 1 000 et 1 300 °C, ces éléments peuvent entrer en phase liquide et pénétrer le long des joints de grains à la surface de la billette, formant ainsi un réseau de fissures lors du laminage.
Les éléments résiduels nocifs présents dans les ferrailles, issus du recyclage et du revêtement des produits sidérurgiques, sont de plus en plus nombreux. Lors de la solidification de l’acier, l’enrichissement des produits sidérurgiques, qui réduit leurs propriétés mécaniques et leur fusion, peut également entraîner des fuites, une réduction de la durée de vie du revêtement du four et d’autres risques. Tous les matériaux de four, tels que la ferraille, le fer, les substituts de ferraille (tels que le DRI) et les ferroalliages, peuvent contenir une certaine quantité d’éléments résiduels. La teneur en éléments résiduels du DRI est la plus faible, tout comme celle de la fonte brute. La ferraille en est la principale source.
Les éléments d’impuretés nocifs tels que Sb, Sn et As ont tendance à se séparer aux limites des grains ou aux limites des sous-grains, réduisant considérablement la résistance à la fatigue, la résistance à la corrosion sous contrainte et la résistance au fluage thermique des aciers alliés résistants à la chaleur à haute et moyenne température, et augmentant leur fragilité.
Le recyclage répété des ferrailles et des produits en acier revêtu entraîne une accumulation d’éléments résiduels. Lors de la solidification, cet enrichissement en éléments résiduels peut dégrader les propriétés mécaniques des produits en acier. De plus, lors de la fusion, il peut entraîner des problèmes tels que des fuites d’acier fondu et une réduction de la durée de vie du couvercle du four.
Divers matériaux de charge de four, tels que la ferraille, la fonte brute, les substituts de ferraille (par exemple, le fer de réduction directe) et les ferroalliages, peuvent introduire des éléments résiduels. Parmi eux, le fer de réduction directe (FDR) présente la plus faible teneur en résidus, suivi de la fonte brute. La ferraille reste la principale source d’éléments résiduels.
Actuellement, outre un contrôle strict de la qualité des ferrailles, la principale méthode pour réduire la teneur en éléments résiduels consiste à remplacer partiellement les ferrailles par des matériaux de four à faible teneur résiduelle. Parmi les substituts courants, on trouve le fer de réduction directe (DRI), la fonte de haut fourneau, la fonte brute froide, le fer granulé décarburé et le carbure de fer.
