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Demain : Aciers en bandes minces, le laminage intégré dans la coulée

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La coulée continue en bandes minces promettait aux sidérurgistes de prodigieuses économies, en supprimant le laminage à chaud. Dans les faits, la dernière version du procédé intègre, en direct, le laminage à la coulée.

C'est l'Arlésienne des sidérurgistes. Depuis cinq ans, les projets de recherche sur la coulée continue en bandes minces n'en finissent pas de toucher à leur but : franchir l'étape industrielle. Les effets d'annonce se sont suc- cédé : en juin 1995, Usinor et Thyssen-Krupp avec le record mondial de leur pilote industriel Myosotis (une coulée de 62 tonnes) ; Nippon Steel, qui, fin 1998, donne le statut " d'unité de production commerciale " à son pilote de Hikari ; et tant d'autres... Et pourtant, jusqu'à présent, aucun des grands de la sidérurgie n'a produit de façon industrielle des tôles épaisses de quelques millimètres directement à partir d'acier liquide. Aux Journées sidérurgiques internationales de Paris, le 14 décembre prochain, une nouvelle annonce permettra d'y voir un peu plus clair. Usinor et Thyssen-Krupp vont en effet communiquer les dernières avancées de leur projet Eurostrip. On attend notamment des données sur les économies engendrées par un procédé qui, sur vingt ans, a considérablement évolué.

Supprimer le laminage dévoreur d'énergie

" L'objectif de réduction des coûts énergétiques était présent dès l'origine ", se souvient Jean-Pierre Birat, qui a lancé le projet " coulée continue de bandes minces " pour Usinor en 1982, et l'a dirigé jusqu'en 1990 - quand la recherche a laissé la place au développement industriel dans le cadre du pilote Myosotis, à Isbergues (Pas-de-Calais). Le procédé traditionnel de coulée de brames (blocs d'acier de 10 mètres de long, 2 mètres de large et 20 centimètres d'épaisseur) qu'il faut ensuite laminer à chaud dans un train à bandes, est en effet très coûteux en énergie. " Une usine sidérurgique conventionnelle, comme celle de Dunkerque et ses 6 millions de tonnes par an d'acier plat carbone, consomme 19 gigajoules par tonne produite ", souligne le directeur technique de l'Irsid, le centre de recherche des procédés Usinor. L'objectif a peut-être été atteint à Krefeld, avec Eurostrip - qui a succédé à Myosotis en septembre 1999. Jean-Pierre Birat, en effet, croit savoir que sera annoncée, lors des Journées sidérurgiques internationales, " une diminution de la consommation d'énergie de 2,8 gigajoules par tonne d'acier Inox produite, grâce à la coulée de bandes minces ". La technologie mise en oeuvre pour parvenir à ce résultat est extrêmement complexe. Le principe, lui, était simple : au lieu de couler des brames, on allait couler directement des bandes minces de 1 à 10 millimètres. Pour ce faire, l'idée de départ était de resserrer l'écart entre les cylindres de 1 500 millimètres de diamètre utilisés dans la coulée continue classique. Myosotis allait supprimer le laminage à chaud ! Mais, pour couler la même quantité d'acier (90 tonnes à la fois à Krefeld) en bandes plutôt qu'en brames, il faut accélérer la coulée, jusqu'à des vitesses de 40 à 100 mètres par seconde. Le procédé devait donc être totalement automatisé, et il a fallu attendre la montée en puissance des outils informatiques. C'était un premier obstacle à lever. D'autre part, l'accélération du process classique a engendré d'énormes difficultés techniques. Toutes ont été résolues par les équipes franco-allemandes. Toutefois, le principe de base, lui, n'a pas été respecté. " Ce n'était pas prévu, mais nous sommes obligés de rajouter une phase de laminage à chaud, tout de suite après la coulée ", acquiesce Jean-Michel Damasse, l'ingénieur responsable de l'équipe Usinor installée à Krefeld. Lors des dernières années de Myosotis, les essais ont montré que, sans la phase de laminage à chaud, la structure métallurgique des bandes n'a pas la même qualité que celles obtenues par les procédés classiques. Il peut même y avoir des restes de porosités de solidification. Or les propriétés finales du produit dépendent de l'organisation des atomes, la taille et la forme des grains d'acier. Plus question, donc, de se passer complètement du laminage. Concrètement, dans sa dernière version, la coulée de bandes minces s'effectue entre quatre cylindres au lieu de deux. Mais aucune donnée technique ne filtre sur les deux cylindres de laminage. Blocus total. Toutes les informations sont sur ce point jugées stratégiques. Tout juste sait-on que l'acier y est travaillé à une température de 1 000 °C, comme dans un laminoir classique. Le fait de ne pas supprimer totalement le laminage à chaud, contrairement à ce qui avait été prévu, " n'est en aucun cas une remise en cause de l'effort mené ces dernières années ", s'exclame Jean-Michel Damasse. " Nous réussissons à couler des bandes minces entre cylindres ! " De fait, la technologie développée par Usinor et Thyssen permet de se passer des 6 à 7 cages de laminage d'un train à bandes traditionnel. Le long développement industriel a donné naissance à un concept : intégrer en direct le laminage à chaud à la coulée continue.

Un impératif pour plaire aux industriels : la largeur

Ce combat autour de la machine ne doit pas faire oublier sa finalité : vendre les bandes aux clients. Or pour intéresser l'industrie, elles doivent être suffisamment larges, c'est-à-dire mesurer entre 1,35 mètre et 1,45 mètre. Eurostrip devra donc impérativement battre son dernier record. Celui-ci fera l'objet d'une publication dans une revue spécialisée, au début de 2001 : " 80 tonnes d'acier inox coulé directement en bandes de 3 millimètres d'épaisseur et de 1,15 mètre de large ", dévoile Jacques Henrion, directeur technique adjoint d'Usinor. Sinon, comme le confie Jean-Pierre Birat, " après vingt ans d'efforts, cette technologie (qui engloutit chaque année 10% des 100 millions d'euros consacrés par Usinor à la recherche-développement) risque de rater sa fenêtre de lancement et de tomber dans l'oubli. "



L'aluminium maîtrise déjà la coulée de bandes minces

Dans l'industrie de l'aluminium, la coulée en bandes minces est connue depuis la fin des années 50. Le procédé utilisé par Pechiney, par exemple, permet de couler avec une même installation des bandes de 2 à 7 millimètres. En aluminium, à la différence de l'acier, la coulée est horizontale. Le métal liquide (700 °C) passe entre deux cylindres de 1,15 mètre de diamètre, munis de canaux de refroidis- sement et dont la surface externe est en acier. Autre différence avec la coulée continue d'acier, l'aluminium subit un choc thermodynamique : la solidification au contact des cylindres est associée à un effort de laminage concomitant. Une bande de 1 mètre de large sort, ainsi, à 250 °C, après avoir supporté 1 000 tonnes de pression. La production mondiale de produits laminés (12 millions de tonnes par an) est déjà couverte à 20 % par la coulée de bandes minces, et cette part est en augmentation de 0,5 à 1 % par an.
 

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