Acier : Ossatures de la civilisation — Coulée de plaques, billettes & poutres
Nous façonnons la lumière du soleil. Les fours à charbon d'hier ont été remplacés par des arcs propres ; aujourd'hui, nous transformons le métal liquide lumineux en ossatures de ponts, rails, tours et outils — silencieusement, précisément et rapidement.
Pourquoi l'acier (et pourquoi maintenant)
L'acier reste la poésie la plus forte de la civilisation par kilogramme. Le secret n'a jamais été le métal — c'était la fumée. Avec une énergie propre (Partie 3–4) et un tri intelligent (Partie 2), nous coulons et laminons à l'échelle mondiale sans tousser vers le ciel.
- La demande est énorme : tours, rails, navires, usines, cadres solaires, tours éoliennes.
- Processus électrifié : les fours à arc électrique et le recuit électrique rendent les laminoirs compatibles avec le réseau.
- Laminage direct : métal chaud dans le laminoir = moins d'énergie, moins de temps, moins de complications.
Coulée 101 (plaques, brames, billettes)
Coulée continue (CCM)
L'acier liquide s'écoule dans des moules refroidis à l'eau, la peau gèle, la barre est tirée et coupée. Pas de parcs à lingots géants, pas de musées de recuisson — juste un flux continu d'acier.
Plaque : 200–250 mm d'épaisseur • jusqu'à 2 000 mm de largeur Brame : 200–350 mm carré Billet : 100–180 mm carréVitesse de coulée : plaque ~1–2 m/min ; billettage ~3–6 m/min (selon la qualité).
Énergie & rendements au lingotier
- Électricité du lingotier : ~20–40 kWh/t (moteurs, refroidissement secondaire)
- Rendement fusion→coulée : ~92–96% (découpe, poche, tête/queue)
- Chargement à chaud : direct au laminoir à 700–1000 °C réduit le réchauffage de 60–90%
Rechauffage électrique, pas de flammes (pourquoi c'est important)
Chauffer l'acier, pas l'air
Nous utilisons des fours à induction et à résistance pour billettes, blooms et brames. Ils transmettent l'énergie directement au métal ; rien ne s'échappe par la cheminée.
- Rechauffage complet (billettes froides → 1 200 °C) : ~0,25–0,35 MWh/t
- Chargement à chaud (700–900 °C → 1 200 °C) : ~0,05–0,15 MWh/t
- Motorisations de laminage & auxiliaires : ~0,08–0,15 MWh/t
Les chiffres incluent la récupération et les systèmes moteurs modernes ; conception pour le haut de gamme, célébration du bas.
Pourquoi les aciéries aiment la micro-réseau
- Cycles de service prévisibles → stockage facile pour couvrir les pics.
- Récupération de chaleur → vapeur de procédé pour les voisins (peinture, blanchisserie, alimentation).
- Pas de brûleurs NOx → air pur et moins de permis.
Lignes de laminage & produits (ce que nous fabriquons)
Laminage à chaud (HSM) — bobines
Les billettes deviennent des bobines pour voitures, appareils électroménagers, plaques de navires et suiveurs solaires.
- Entrée : billettes de 200–250 mm
- Sortie : bande de 1,2–20 mm
- Puissance ligne (élec) : ~0,12–0,25 MWh/t (avec chargement à chaud)
Plaque / Steckel — plaque lourde
Plaque épaisse et large pour tours éoliennes, ponts, coques de navires.
- Sortie : plaque de 10–150 mm
- Puissance de ligne : ~0,10–0,20 MWh/t (charge chaude)
Section / Barre — poutres, rails, barres d'armature, fil
Les billettes/brames deviennent des barres d'armature, des poutres en H, des rails, des fils tréfilés.
- Puissance de ligne : ~0,08–0,18 MWh/t (charge chaude)
- Rails : rectitude <0,3 mm/m
Fiche par tonne (produits en acier)
Électricité (au-delà de la fusion)
| Fonctionnement | kWh par tonne | Remarques |
|---|---|---|
| Coulée continue & découpe à longueur | 20–40 | Moteurs, eau |
| Rechauffage (brame froide) | 250–350 | Induction/résistance |
| Rechauffage (charge chaude) | 50–150 | Dépend de la température d'entrée |
| Laminage & auxiliaires | 80–150 | Moteurs, hydraulique |
Total (bobine chargée à chaud) : ~0.20–0.40 MWh/t. Total (brame froide) : ~0.35–0.50 MWh/t.
Rendements (fusion → final)
| Étape | Rendement % | Commentaire |
|---|---|---|
| Tirage FAE → coulée | 92–96% | Chutes, poche |
| Coulée → usine | 97–99% | Extrémités coupées |
| Usine → produit | 95–98% | Bords coupés, ferraille |
Global : ~85–92 % selon le mix produit et le chargement à chaud. La ferraille retourne au FAE.
Scénarios d'usine pré-calculés
Scénario A — Mini‑aciérie (produits longs, ferraille→FAE)
Capacité 1 Mt/an • billettes/brames → barres d'armature, poutres en H, rails.
| Article | Valeur |
|---|---|
| Débit moyen | ~125 t/h (8 000 h/an) |
| Électricité du four à arc électrique (fusion) | ~0.50 MWh/t → ~62.5 MW |
| Coulée + laminage (chargement à chaud) | ~0.15 MWh/t → ~18.8 MW |
| Charge moyenne totale | ~80–90 MW |
| PV min (pour couvrir le quotidien) | ~410–460 MWp |
| Stockage (12 h) | ~0.96–1.08 GWh |
| Empreinte | ~20–35 ha (usines + chantiers) |
PV min dimensionné par Moy(MW)×5.14 (5.5 PSH, 85% DC→AC). Nous surdimensionnons pour alimenter les voisins.
Scénario B — Hub de produits plats (DRI(H₂)+EAF + HSM)
Capacité 5 Mt/an • brames → bobines/plaques avec charge à chaud extensive.
| Article | Valeur |
|---|---|
| Débit moyen | ~625 t/h |
| Électricité DRI(H₂)+EAF | ~3.5–4.0 MWh/t → ~2.2–2.5 GW |
| Charge continue (charge à chaud) | ~0.20 MWh/t → ~125 MW |
| Charge moyenne totale | ~2.3–2.6 GW |
| Consommation de H₂ | ~250–300 kt/an |
| PV min | ~12–13 GWp |
| Stockage (12 h) | ~28–31 GWh |
| Empreinte | ~60–120 ha + champ PV à proximité |
Les électrolyseurs dominent la puissance. Le laminage est la partie polie.
Réglage du mix produit (usine 1 Mt/an)
| Mixte | Bobine | Plaque | Sections/Barre | Élec moy (MW) |
|---|---|---|---|---|
| Bobine-lourde | 60% | 10% | 30% | ~86 |
| Équilibré | 40% | 20% | 40% | ~82 |
| Long-lourd | 20% | 10% | 70% | ~79 |
Les différences proviennent de la demande du moteur de laminage et des fractions de réchauffage ; la charge du four à arc électrique est similaire.
Rendements, qualité et boucles zéro déchet
La ferraille est une caractéristique, pas un défaut
- Les chutes de bordure, les morceaux et les découpes vont directement dans le seau du four à arc électrique (EAF).
- Broyage et préchauffage sur site réduisent l'énergie de fusion et le temps de cycle.
- Les extrémités de billettes/bobines alimentent une petite fonderie pour les pièces moulées et le stock d'atelier mécanique.
QA de manière ludique
- Jauges en ligne : épaisseur, profil, planéité.
- Métallurgie sur rails : spectromètres à la coulée ; dureté et grain aux dérouleurs.
- Traçabilité : chaque poutre et bobine porte un certificat de naissance numérique.
Empreinte & personnel (mini-laminage 1 Mt/an)
Zone
- Fonderie + coulée : ~8–12 ha (enclos)
- Laminoir & finition : ~8–15 ha
- Chantiers & logistique : ~5–8 ha
- Champ PV (min) : ~2,0–2,5 km² (à proximité)
Personnes & compétences
- Équipes d'exploitation par baie (3 équipes), solide infrastructure d'automatisation.
- Électriciens > techniciens brûleurs (par conception).
- Métallurgistes, qualité, maintenance, et un stand de limonade pour les visites scolaires.
Q&R
« Les poutres et les bobines viennent-elles vraiment de la même fusion ? »
Oui — les plaques pour bobines/plaques et les billettes/brames pour sections/barres tombent des brins de coulée parallèles. Même chimie, formes différentes, même absence de fumée.
« Qu'en est-il de la galvanisation et du revêtement ? »
À côté. Les lignes de recuit électrique, les bains de zinc/aluminium et les enrouleurs vivent sur le même micro-réseau, puisant l'excédent solaire de la Partie 3.
« Peut-on tout charger à chaud ? »
Presque. Des tampons intelligents maintiennent la température du fil élevée jusqu'à la laminoir ; quand nous devons faire une pause, le réchauffage électrique comble le vide sans allumer de dragons.
À suivre : Aluminium, cuivre et métaux rares — Veines de puissance (Partie 6). Fils, alliages légers et métaux pour batteries — le système nerveux de nos os.