haut fourneau

Un haut fourneau est un récipient en acier, grand, cylindrique ou légèrement conique, généralement de 25 à 35 mètres de haut et de 7 à 11 mètres de diamètre, utilisé pour réduire le minerai de fer en fer liquide. Le fourneau fonctionne en continu, le minerai de fer, le coke et le calcaire étant introduits par le haut et le fer en fusion étant soutiré par le bas. De l'air chaud, préchauffé à 900 à 1200 degrés Celsius, est forcé vers le haut à travers des tuyères (ouvertures près de la base), créant l'atmosphère réductrice intense qui donne son nom au fourneau.

La chimie dépend de ratios précis et d'un contrôle de la température. Le coke brûle dans la zone de soufflage riche en oxygène, atteignant des températures supérieures à 2000 degrés Celsius. Cette chaleur et le monoxyde de carbone réduisent le minerai d'oxyde de fer en fer métallique. Le calcaire agit comme un fondant, se combinant avec la silice et d'autres impuretés pour former du laitier, qui flotte sur le fer en fusion plus dense et est évacué séparément. La qualité du fer final dépend fortement de la composition du minerai, de la qualité du coke et de la température de soufflage.

Variantes et fonctionnement

Les hauts fourneaux modernes sont équipés d'étuves (grands échangeurs d'air chaud) qui récupèrent la chaleur perdue des gaz d'échappement pour préchauffer l'air entrant. Du charbon pulvérisé ou du gaz naturel est parfois injecté par les tuyères pour réduire la consommation de coke. Les fourneaux sont classés par volume : les petits fourneaux traitent 500 à 1500 mètres cubes par jour, tandis que les grandes aciéries intégrées exploitent des fourneaux d'un volume dépassant 4500 mètres cubes, produisant 2000 à 3500 tonnes de fer par jour.

Les hauts fourneaux nécessitent une surveillance constante de la pression, de la température et de la composition des gaz. Les défaillances courantes comprennent l'érosion du revêtement réfractaire (généralement en briques réfractaires), la formation d'accrétions (accumulation solide indésirable) et les glissements (effondrements soudains de la charge qui peuvent endommager le fourneau). Les rechargements programmés ont lieu tous les 5 à 10 ans selon le service et l'entretien.

Le haut fourneau domine la production de fer depuis le 17e siècle et reste la principale voie de fusion primaire du fer, produisant plus de 1,2 milliard de tonnes par an dans le monde. Malgré le développement de technologies alternatives telles que la réduction directe, les hauts fourneaux continuent de fixer les références de coût et de qualité pour le métal chaud. La position du fourneau au début de la chaîne sidérurgique rend sa productivité et la qualité du fer essentielles aux opérations en aval.