four de cémentation

Un convertisseur est un récipient dans lequel la fonte liquide est oxydée et affinée en acier par l'injection ou le soufflage d'air ou d'oxygène. Le four contient plusieurs tonnes de métal en fusion et le soumet à des températures élevées, généralement de 1600 à 1700 degrés Celsius, tandis qu'un flux de gaz traverse la charge. Cette oxydation brûle l'excès de carbone, de silicium, de manganèse et d'autres impuretés, transformant la fonte cassante en un matériau ayant la teneur en carbone et les propriétés nécessaires à l'acier.

La conception la plus largement utilisée est le convertisseur Bessemer, un récipient en forme de poire tapissé de briques réfractaires qui bascule sur un tourillon. L'air est forcé vers le haut à travers un tuyau de tuyère dans le fond, créant une turbulence violente dans le métal en fusion. Les réactions d'oxydation génèrent une chaleur énorme, de sorte qu'aucun combustible externe n'est requis une fois le processus commencé. Le four à sole Siemens-Martin, en revanche, est une chambre de briques fixe chauffée par une flamme externe et permet un meilleur contrôle de la température et de la composition, ce qui le rend mieux adapté à la fabrication d'acier à base de ferraille. Les fours à arc électrique et les convertisseurs à oxygène modernes ont largement remplacé ces anciennes conceptions, mais le convertisseur reste conceptuellement central pour comprendre la production d'acier.

Le processus de conversion ne dure que 15 à 25 minutes dans un convertisseur Bessemer. L'opérateur doit juger du moment où l'oxydation est terminée en observant la flamme et la couleur du métal et en écoutant le son du soufflage. Arrêtez trop tôt et l'excès de carbone demeure; continuez trop longtemps et le métal devient trop fin et cassant. Une fois le soufflage terminé, le four est incliné pour verser l'acier en fusion dans des poches.

Le nom et ses origines

Le terme «convertisseur» vient de sa fonction: convertir une forme de fer en une autre. Henry Bessemer a breveté son convertisseur pneumatique en 1855, révolutionnant la production d'acier en éliminant le besoin de fours de puddlage à forte consommation de carburant. Le convertisseur a si bien fonctionné qu'il est devenu synonyme de l'ensemble du processus de fabrication de l'acier pendant des décennies, et le terme est resté en usage même si les conceptions de fours ont évolué. Dans les aciéries, les travailleurs plus âgés appellent encore le four à oxygène basique simplement «le convertisseur».

Les convertisseurs se situent à un point critique de la chaîne d'approvisionnement en fer. Ils consomment la fonte en fusion du haut fourneau et produisent l'acier brut qui doit ensuite être coulé, laminé et fini. Leur conception et leur fonctionnement affectent directement la qualité, le rendement et le coût de l'acier. Tout retard dans l'atelier de conversion devient un goulot d'étranglement pour l'ensemble de l'usine, de sorte que la fiabilité et le contrôle thermique sont des préoccupations primordiales pour l'opérateur et l'équipe de maintenance.