Patrimoine sidérurgique : Les hauts fourneaux

Les hauts fourneaux

C'est une énorme cuve qui sert de four à combustion où est produit la fonte. La fonte est un métal, qui une fois arrivée à l'aciérie sera décarburée pour devenir, principalement, de l'acier.

hauts-fourneaux Pour produire de la fonte on utilise du minerai de fer, du coke, des pellets (agglomérés) et d'autres constituants spéciaux. Le haut fourneau se distingue par plusieurs étages, du plus bas au plus haut : le creuset, l'étalage, le ventre, la cuve et le gueulard.

Tout comme la cokerie, le haut fourneau ne s'arrête jamais, ce sont des installations en constante production.

On achemine les composants nécessaires, c'est à dire déjà préparé, par l'intermédiaire de bennes qui vont monter et se déverser au niveau du gueulard, grâce à un skip, on y dispose des couches ou "charges" alternées de coke et de minerai.

Le processus se déroule ainsi de haut en bas :

La calcination : le minerai perd toute son eau (400 degrés)
La réduction : le minerai perd son oxygène et devient du fer. L'oxygène se combine avec l'oxyde de carbone qui se dégage du coke (400-900 degrés)
La carburation : le fer se combine avec le carbone et devient de la fonte (900-1200 degrés)
La fusion : le fonte fond (1600 degrés)
La séparation : Le laitier se sépare de la fonte par différence de poids.

Pour obtenir une telle température, on envoie de l'air chaud provenant des cowpers au niveau du creuset, grâce aux tuyères qui sont disposées tout autour, à l'intérieur le coke brûle et dégage alors une chaleur suffisante pour faire fondre le minerai et transformer l'oxyde de fer, en fonte.

Après plusieurs heures dans le haut fourneau, il en ressort deux produits, la fonte et le laitier. On fait couler la fonte dans une rigole au plancher de coulée, par un trou de coulée, une foreuse pneumatique va percer un trou et faire couler la fonte. On rebouche ensuite ce trou à l'aide d'une "boucheuse" qui va injecter un bouchon colmatant le trou. L'opération est répétée autant de fois qu'il y a de coulées.

Une coulée s'effectue toutes les quatre à cinq heures, on produit en général de 2000 à 10 000 tonnes de fonte par jour. Il faut trois fois plus de minerai pour produire une tonne de fonte. Le laitier à sa sortie sera transporté vers un crassier. La fonte quand à elle part vers l'aciérie par wagon torpille où elle sera transformée en acier. Il faut alors se dépêcher, afin que la fonte ne se solidifie pas dans le wagon, on utilise parfois des surchauffeurs à l'entrée des aciéries pour éviter ce phénomène.

Fonte Hématite :: - Fonte élaborée à partir de minerai pur (l'hématite) (très peu de phosphate quasiment)
Fonte Phosphoreuse :: - Fonte contenant du phosphore entre 1.4 et 2%.
Agglomération :: - C'est le nom du bâtiment où sont fabriqués les agglomérés. Procédé permettant d'unir étroitement en masses compactes des fragments de minerai.
Basculeur :: - C'est un récipient qui reçoit la fonte, par l'intermédiaire d'un bec placé au centre. Au fond du récipient se trouve deux busettes (gros tuyaux), une de chaque côté, en dessous de chacune d'elles viennent se positionnent les torpilles, qui reçoivent donc la fonte. Quand une torpille est pleine, le récipient "bascule" et déverse dans l'autre torpille, et cela sans arrêter la coulée. Une fois que la torpille est pleine une autre prend sa place.
Circulaire :: - C'est le nom que l'on donne à l'énorme conduite circulaire qui est située au dessus des tuyères.
Coulée du Loup :: - On parle aussi de "Vidange du Loup", comme son nom l'indique elle sert à vider complètement le haut fourneau. Après la dernière coulée, il reste encore de la fonte à l'intérieur qui ne peut s'évacuer par le trou de coulée, un trou est donc effectué au plus bas du creuset pour éliminer toutes les matières en fusion restantes.
Pellet :: - Ce sont des billes d'un diamètre de 5 à 20mm issue d'un compactage de minerai de fer. Il sert à la combustion. Il est plus simple à stocker et moins coûteux que des bûches par exemple. On appelle pelletisation l'action de fabriquer des pellets. L'action se divise en trois étapes : broyage, bouletage et chauffage.
Cowpers :: - Ce sont de grandes tours cylindriques de trente mètres de haut se trouvant à côté du haut fourneau (un haut fourneau en possède trois en général) Ils servent à produire du vent chaud (1200°) grâce aux gaz du hauts fourneaux, pour pouvoir activer la combustion dans la cuve. Les gaz produits par le haut fourneau sont envoyés vers les cowpers après dépoussiérage, ces gaz vont réchauffer l'air froid venant des turbosoufflantes. Les cowpers sont en rotation permanente, le premier souffle l'air chaud, le second est en phase de chauffe, et le troisième en réserve en cas de panne.
Gaz de hauts fourneaux :: - Le gaz qui est récupéré au niveau du gueulard correspond à l'air chaud qui a été envoyé au niveau du creuset, avec la combustion du coke, l'oxygène devient du monoxyde de carbone. Ce gaz est un très bon combustible. Après dépoussiérage il sert à réchauffer l'air pour les cowpers, chauffer le four à la cokerie, réchauffer les fours de l'aciérie ou est envoyé directement vers des centrales thermiques.
Gueulard :: - C'est la partie la plus haute du haut fourneau, c'est là que sont introduites les matières premières, et d'où sortent les gaz.
Intercoulée :: - C'est le temps qui sépare la fin d'une coulée, jusqu'au début de la prochaine.
Laitier :: - Le laitier est la gangue fondue de la fonte, c'est à dire la partie qui n'avait pas de valeur dans le minerai. A sa sortie il sera soit transporté vers un crassier soit granulé à l'eau.
Plancher de coulée :: - C'est la base du creuset, c'est ici que l'on effectue les coulées de fonte et de laitier. On appelle trou de coulée ces orifices où sortent les coulées. Ces coulées se déversent dans des rigoles vers lesquelles se trouvent un wagon poche ou torpille. La fonte sera envoyée vers l'aciérie, et le laitier vers les crassiers.
Refroidisseurs :: - C'est un système permettant de refroidir la cuve à l'extérieur, soit par un ruissellement d'eau, soit par une circulation d'eau dans des "tubes" en fonte à l'intérieur de la maçonnerie. La température peut approcher les 2000° à l'intérieur du haut fourneau.
Skip :: - C'est le plan incliné, on y achemine des bennes contenant le minerai, on pourrait le comparer vulgairement à un funiculaire. Il y a généralement deux bennes quand l'une monte, l'autre descend, une fois en haut elles se vident dans le gueulard par basculement automatique. On utilise un treuil, généralement à la base du skip, pour faire monter ces bennes.
Systeme Staehler :: - Le principe reste le même que celui du skip mais ce système est le plus vieux. Il s'agit d'une benne ronde de grande dimension où dépasse une barre au centre qui sert de crochet. Ce crochet sert d'attache au monte charge, qui le hisse verticalement jusqu'en haut du haut fourneau. Le minerai se déverse dans le gueulard grâce au fond qui s'ouvre.
Tuyères :: - Elles servent à envoyer l'air chaud des cowpers, dans le haut fourneau. Elles sont placés tout autour du creuset.

Inventaire

France Allemagne Belgique Luxembourg

France

Actifs

Voici un inventaire des hauts fourneaux en France, le chiffre en rouge indique le nombre de hauts fourneaux restant. Ils ne sont pas forcément tous actifs. Ces chiffres de production sont datés de 2012.

Hauts Fourneaux de Dunkerque - 3 - ArcelorMittal - 7,8 millions de tonnes
Hauts Fourneaux de Fos sur Mer - 2 - ArcelorMittal - 4,5 millions de tonnes
Hauts Fourneaux de Pont à Mousson - 3 - Saint Gobain

Détruits-Arrêtés

La Lorraine sur cette page.
Le Nord sur cette page.

Ces deux régions sont les plus représentatives de France, il y a eu une forte concentration de la sidérurgie, notamment grâce aux nombreuses mines qui ont existés dans le passé.

03

Hauts Fourneaux de Montlucon - (Commentry Fourchambault Decazeville) (1840-1967) - Montlucon

07

Hauts Fourneaux de Le Pouzin - Le Pouzin
Fonderies de la Voulte sur Rhone (1823-1890) - Voulte sur Rhône

08

Haut Fourneau de Vendresse - Vendresse
Haut Fourneau de Margut - Margut
Forges de Vireux-Molhain (1860-1984) - Vireux-Molhain

09

Hauts Fourneaux de Tarascon sur Ariège (1867-1932) - Tarascon sur Ariège

12

Hauts Fourneaux de Decazeville (1883-1987) - Decazeville
Hauts Fourneaux du Gua (1848-1886) - Aubin

13

Hauts Fourneaux Saint Louis (1856-1905) - Marseille

14

Hauts Fourneaux de Caen - (Societé Métallurgique de Normandie) (1912-1993) - Caen

16

Haut Fourneau de Sireuil - (Malagou, Cordier et Bouzac) (1846-1981) - Sireuil

30

Forges de Tamaris (Compagnie des Fonderies et Forges d'Alais) (1830-1997) - Alès
Hauts Fourneaux de Bessèges - Bessèges
Hauts Fourneaux de Gagnières - Gagnières

33

Hauts Fourneaux de Pauillac - Pauillac

38

Hauts Fourneaux de Chasse sur Rhône - Chasse sur Rhône
Hauts Fourneaux de Allevard Les Bains - Allevard Les Bains

42

Hauts Fourneaux de Firminy (1873-1929) - Firminy

44

Forges de Trignac (1879-1947) - Trignac

47

Hauts Fourneaux de Fumel (Société Minière et Métallurgique du Périgord)

52

Hauts Fourneaux de Chevillon - Chevillon
Hauts Fourneaux de Saint Dizier Marnaval - Saint Dizier
Hauts Fourneaux de Dommartin-le-Franc - Dommartin-le-Franc

69

Hauts Fourneaux et Fonderies de Givors Établissements Prénat (1839-1960) - Givors

71

Hauts Fourneaux du Creusot (Schneider) - Le Creusot

76

Hauts Fourneaux de Rouen (1914-1967) - Le Grand Quevilly

81

Hauts Fourneaux de Saint Juery (Société des Aciéries du Saut du Tarn) (1881-1984) - Saint Juery

83

Hauts Fourneaux de Fréjus - Fréjus

84

Hauts Fourneaux de Velleron - Velleron
Hauts Fourneaux de Rustrel - Rustrel

L'usine de Fos-sur-Mer

L'usine de Fos sur Mer est le deuxième site de production d'acier en France, aujourd'hui détenu par ArcelorMittal, branche Méditerranée. L'usine est crée en 1969 par les De-Wendel sous le nom de SOLMER (Société Lorraine et Meridionale de Laminage Continu. Elle change de nom et devient Sollac Fos en 1988, puis elle intègre le groupe Usinor en 1997 et s'appelle Sollac Méditerranée. Les De Wendel espèrent donner un nouvel essor à la sidérurgie telle que la connue la Lorraine, longtemps surnommé le "Texas Lorrain" durant les années de gloire, on espèrent créer ici la "Californie Française".

Usinor avait choisi Dunkerque quelques années plus tôt, les De Wendel, "forcés" par l'Etat choisissent Fos.

L'usine doit suivre l'orientation du VIe plan (1971-1975) décidé par Pompidou, qui est celui d'une production forte, d'une industrie compétitive et d'une croissance rapide. On a vu grand, le site est 3,5 fois plus grand que Dunkerque, avec un rendement de 3,5Mt/an qui devra être doubler en 5 ans. Malheureusement les capitaux ne sont pas suffisant et l'Etat contraint Usinor à investir dans SOLMER à 47,5%, autant que les De Wendel, les 5% restants étant pour le groupe allemand Thyssen.

L'usine fait sa première coulée en avril 1974.

L'usine aujourd'hui : le site de Fos sur Mer ressemble furieusement à celui de son confrère, celui de Dunkerque. Le site dispose de deux hauts fourneaux, une cokerie, une usine d'agglomération, un quai de chargement et déchargement, une aciérie comprenant deux convertisseurs à oxygène, deux coulées continue, une métallurgie en poche, un train à chaud, et une ligne de finition. Le site est spécialisé dans les produits plat et notamment les coils.

Sources :

"L'aventure sidérurgique de Fos Sur Mer" - Olivier C. A. Bisanti

Notes Le site s'étend sur 16Km² à une cinquantaine de kilomètres au Nord Ouest de Marseille, sur le port industriel de Fos sur Mer.

Les matières sont débarqués des minéraliers par ces immenses grues, puis orientés vers le parc correspondant, c'est à dire du charbon ou du fer. Le charbon est à double usage : il est préparé mécaniquement puis orienté vers la cokerie, il est aggloméré et envoyé vers une "tour d'angle" qui va s'occuper de l'expédier aux hauts fourneaux.

On distingue au loin la tour à charbon et la cheminée de la cokerie (Cf: Port Minéralier) La cokerie comporte deux batteries de fours, deux défourneuses et une seule enfourneuse.

Notes Les deux hauts fourneaux ont sensiblement les mêmes caractéristiques, à savoir :

Diamètre au creuset : 13,8m
Nombre de tuyères : 32
Cowpers : 6 (Double)
Trous de coulée : 2
Volume intérieur 4683 M ³
Hauteur : 96m
Production : 8500t toutes les 8h

On remarque que les deux hauts fourneaux sont équipés d'ascenseur pour le personnel et dépourvu de skip, les matières sont chargées par convoyeur aérien.

Les deux hauts fourneaux ont été mis en réfection respectivement en 2007 et 2011.

Notes Devant les hauts fourneaux se trouve le gazomètre, puis le bâtiment des soufflantes, il doit y en avoir quatre.

Notes Sur l'aciérie, on distingue à l'avant plan le bâtiment des coulées continue, puis derrière l'aciérie.

Notes Les mêmes photos faites de nuit.

Allemagne

DK Recycling - 2

Forges de Neunkirchen - 2

Henrichshütte - 1

HKM - 2

Phoenix-West - 2

ROGESSA Dillinger Hütte - 3

ThyssenKrupp Steel Duisburg - 4

Thyssen Meiderich (Landschaftspark) - 3

Usine sidérurgique de Völklinger Hütte - 6

Belgique

Forges de Clabecq - 3

ArcelorMittal Ougree - 1

ArcelorMittal Seraing - 1

Duferco CARSID - 1

ArcelorMittal Gand (SIDMAR) - 2

L'usine de SIDMAR (Sidérugie Maritime) est construite en 1962 par ARBED, comme étant le premier port maritime producteur d'acier de Belgique, et démarre sa production dés 1967. C'est un site immense qui comprend entre autre 2 hauts fourneaux, 2 usines d'agglomérations, une cokerie de 2 batteries, une aciérie, 2 laminoirs à froid, 1 à chaud, une coulée continue à brames, 3 lignes de galvanisation, une ligne de revêtement organique et une unité "flans soudés".

Sources :

ArcelorMittal

Desservit par le canal, à ses pieds, les bateaux de 80 000 tonnes débarquent les matières premières et de l'autre sont expédiés les produits finis.

Les deux hauts fourneaux produiraient jusqu'à quatre millions de fonte par an.

Luxembourg

Usine de Belval - 2