Le brassage est une opération essentielle de l’élaboration secondaire de l’acier. En créant une circulation contrôlée au sein de l’acier liquide, il améliore les transferts de chaleur et de matière, ce qui se traduit par une température plus homogène, une composition chimique constante et une meilleure propreté de l’acier. Selon le procédé d’affinage, le brassage peut être réalisé par voie mécanique, par gravité, par injection de gaz ou par force électromagnétique.
Agitation mécanique
L’agitation mécanique fait appel à des mobiles d’agitation rotatifs ou à des dispositifs similaires pour brasser le métal en fusion. Bien que largement répandue dans les industries opérant à des températures plus basses, cette technique trouve des applications limitées dans la sidérurgie en raison des conditions sévères imposées par l’acier en fusion. Aujourd’hui, elle est principalement utilisée pour le prétraitement de la fonte liquide plutôt que pour l’affinage secondaire de l’acier.
Agitation assistée par gravité
Certains procédés d’affinage génèrent naturellement une circulation grâce à l’écoulement de l’acier liquide. Par exemple, les procédés d’affinage sous vide RH et DH assurent une circulation continue de l’acier entre la poche et l’enceinte à vide, créant ainsi un brassage sans nécessiter d’équipement spécifique à cette fin. Bien qu’efficace pour ces procédés particuliers, l’intensité du brassage est largement déterminée par le procédé lui-même et ne peut être ajustée indépendamment.
Brassage au gaz
Le brassage au gaz est la méthode de brassage la plus répandue dans le raffinage secondaire moderne. Il est couramment utilisé dans des procédés tels que VD, VOD, AOD, LOD et LRF.
Dans un système typique d’affinage en poche, de l’argon est injecté par des bouchons poreux ou des tuyères de fond. À mesure que les bulles de gaz remontent, elles entraînent l’acier liquide vers le haut, tandis que l’acier environnant descend le long de la paroi de la poche pour le remplacer. Cette circulation continue — souvent appelée effet de pompe à bulles — assure un brassage efficace de l’ensemble du bain de métal liquide.
La circulation contrôlée procure plusieurs avantages métallurgiques importants :
- Favorise une température et une composition chimique uniformes dans toute la poche.
- Accélère les réactions d’affinage et améliore l’efficacité de la désoxydation.
- Augmente la flottation et l’élimination des inclusions non métalliques.
- Améliore la récupération de l’alliage grâce à un meilleur mélange.
- Réduit la ségrégation et les défauts de coulée tout en améliorant la propreté de l’acier.
- Aide à minimiser l’oxydation secondaire dans des conditions de raffinage contrôlées.
Grâce à ces avantages, le brassage par injection de gaz par le fond est devenu une pratique courante dans l’élaboration secondaire moderne de l’acier et convient à la production d’aciers de construction, d’aciers pour roulements, d’aciers inoxydables, d’aciers pour applications électriques et de nombreuses autres nuances d’acier.
Solution d’affinage secondaire IF + LOD + LRF du groupe SME
Le groupe SME a mis au point un procédé intégré d’affinage secondaire combinant IF, LOD et LRF pour la production d’acier en four à induction.
L’une des caractéristiques clés du procédé LOD (Ladle Oxygen Decarburization) est son système flexible de soufflage par le fond. Outre le brassage conventionnel à l’argon, le procédé permet d’utiliser des gaz industriels récupérés grâce à un soufflage de CO₂ par le fond, sous réserve de conditions opératoires appropriées. Cette approche favorise une affination efficace tout en améliorant l’utilisation des gaz industriels.
Associé à l’affinage en four-poche (LRF), ce procédé intégré permet d’obtenir une régulation stable de la température, un brassage efficace et une propreté accrue de l’acier pour une large gamme de produits sidérurgiques.
Brassage électromagnétique
Le brassage électromagnétique génère un écoulement de l’acier liquide par induction électromagnétique, plutôt que par injection de gaz. Il permet un contrôle précis des schémas d’écoulement et peut également réduire les pertes thermiques durant le brassage. Le brassage électromagnétique est largement utilisé dans les fours de grande capacité et en coulée continue, où une maîtrise précise de l’écoulement de l’acier liquide revêt une importance particulière.
Choisir la bonne méthode de mélange
Chaque technologie de brassage répond à un objectif différent. Le brassage mécanique et celui assisté par gravité sont limités à des applications spécifiques, tandis que le brassage électromagnétique est généralement privilégié pour les installations de grande capacité. Toutefois, pour la plupart des opérations d’affinage en poche, le brassage au gaz par le fond demeure la solution de choix, car il allie une excellente efficacité de brassage, une grande souplesse de pilotage du procédé et des avantages métallurgiques avérés.
Pour les aciéries utilisant des fours à induction, le groupe SME a mis au point une solution de affinage intégrée combinant IF, LOD et LRF. Les fours à induction offrant des capacités d’affinage limitées, la qualité des ferrailles constitue généralement une contrainte majeure. L’ajout d’une unité LOD avec brassage par gaz en fond de cuve permet la décarburation et la déphosphoration, élargissant ainsi considérablement le choix des ferrailles. Associé au LRF, ce procédé offre une solution pratique pour produire de l’acier de meilleure qualité à partir d’installations basées sur des fours à induction.
