Calcul de Charge des Ferroalliages : Rendements d'Addition et Dosage dans le Four à Arc Électrique
Chaque charge de ferroalliage part de la même arithmétique, et elle est assez courte pour être affichée sur le plancher de l’aciérie : la charge d’alliage en kilogrammes est égale à l’augmentation cible de l’élément, en pourcentage pondéral, multipliée par le poids de la coulée en kilogrammes, divisée par le produit de la teneur de l’élément dans l’alliage et du rendement d’addition. Il n’y a rien de mystérieux dans cette formule, et la plupart des erreurs du monde réel se situent dans le dernier terme. Le rendement n’est pas une propriété de l’alliage ; c’est une propriété du moment — l’état du four, le laitier, la température et l’endroit de la séquence où le métal est introduit. Un calcul de charge qui traite le rendement comme une constante de manuel se trompera exactement dans la direction qui coûte de l’argent : un peu en dessous sur la première coulée, un peu au-dessus corrigé sur la suivante.
Prenons le cas du manganèse, car c’est celui où le rendement se comporte le plus mal. Une coulée EAF de 30 tonnes doit passer de 0,25 pour cent à 0,70 pour cent de manganèse — une augmentation de 0,45 point — en utilisant du ferromanganèse à 65 pour cent de Mn. Avec un rendement de planification de 90 pour cent, la charge se calcule comme (0,45 × 30 000) ÷ (0,65 × 0,90), soit 13 500 kilogrammes de manganèse nécessaires à partir de 0,585 kilogramme de manganèse par kilogramme d’alliage, environ 23,1 tonnes d’alliage. La raison pour laquelle la valeur de planification est fixée à 90 pour cent plutôt qu’à un niveau plus élevé est que le manganèse est oxydable : tout potentiel d’oxygène restant dans le bain ou le laitier en emporte une partie. Ajoutez après que les désoxydants ont fait leur travail, maintenez l’addition au sec, et la récupération réelle sera proche du plan ; ajoutez dans un bain oxydant et la même formule sur-livre silencieusement de l’alliage et sous-livre du métal.
Le silicium se comporte mieux, c’est pourquoi les chiffres sont plus serrés. Pour faire passer une coulée de 40 tonnes de 0,10 à 0,40 pour cent de silicium avec du ferrosilicium à 75 pour cent — une augmentation de 0,30 point — avec un rendement de planification de 95 pour cent, la charge est (0,30 × 40 000) ÷ (0,75 × 0,95), soit 12 000 ÷ 0,7125, environ 16,8 tonnes. Le vanadium, utilisé à des niveaux bien plus faibles, s’adapte de la même façon : une coulée de 25 tonnes visant 0,05 pour cent de vanadium avec du ferrovanadium à 60 pour cent et un rendement de planification de 95 pour cent nécessite (0,05 × 25 000) ÷ (0,60 × 0,95), soit 1 250 ÷ 0,57, environ 2,2 tonnes d’alliage. La leçon dans les trois cas est que la formule est identique et que la discipline réside dans les données d’entrée : le poids de la coulée à la vidange, la chimie issue de l’analyse réelle plutôt que de la charge supposée, et la qualité de l’alliage provenant du certificat, pas de l’étiquette sur le sac.
Ce qui dégrade le rendement est une liste plus courte que ce que la plupart des feuilles de charge imaginent. Les conditions oxydantes sont le facteur principal — métal chaud, potentiel d’oxygène élevé du laitier et additions effectuées avant que le bain ne soit désoxydé brûlent une partie de la dose dans le laitier. La température et le mélange comptent : un bain froid et mal mélangé n’absorbe pas l’alliage comme le fait un bain propre. Le point d’addition est le levier structurel — les additions en vrac dans le four et la poche entraînent les pénalités de rendement ci-dessus, tandis que l’addition par fil ou par noyau intervient après la désoxydation, c’est pourquoi la pratique au fil récupère le plus de ce qu’elle paie. Et le matériau lui-même compte : l’humidité dans un alliage hygroscopique, la granulométrie (morceaux versus fragments) qui modifie la vitesse de dissolution, et la dérive chimique d’un lot à l’autre se manifestent toutes comme des variations de récupération qu’aucune formule ne peut voir avant que la coulée ne soit analysée.
Ainsi, la pratique de travail est une boucle, pas un nombre. Commencez par les rendements de planification ci-dessus, exécutez les coulées et enregistrez la récupération réelle — cible versus réel, coulée par coulée — de la même manière qu’un laboratoire de réception enregistre CoA versus analyse. En une saison, le propre registre de l’usine remplace la valeur du manuel, et la feuille de charge est corrigée en fonction de ce que le four fait réellement, et non de ce que la littérature dit qu’il devrait faire. Les aciéries qui ont dosé de manière cohérente dans notre expérience sont rarement celles qui ont les meilleurs alliages ; ce sont celles qui ont les meilleurs registres — et un calcul de charge n’est aussi bon que les données de rendement qui l’alimentent.
