Quelles sont les différentes matières premières pour l'acier?
L'acier est un élément important de la construction depuis les années 1800, en raison de sa polyvalence en tant que matériau de construction. Sa popularité est due en grande partie à sa force et à sa facilité de fabrication. Les matières premières de l'acier varient, car différents aciers peuvent être fabriqués en fonction de leurs utilisations finales, notamment l'acier plus doux pour l'usinage sur de l'acier très dur destiné à des dispositifs de sécurité ou des coffres-forts. Tous les produits en acier sont appréciés pour leur résistance, leur durabilité et leur facilité de recyclage lorsqu'ils ne sont plus nécessaires.
L'ingrédient clé de l'acier est le fer qui se trouve dans le sol sous forme d'oxyde, un mélange chimique de fer et d'oxygène mélangé à de la roche. Le fer oxydé est commun dans les produits en acier à mesure qu'ils vieillissent, car la même molécule est connue sous le nom de rouille, ce qui se produit lorsque le fer et l'oxygène se combinent au fil du temps. Un récipient à haute température appelé haut fourneau est utilisé pour préparer le métal pur à partir du minerai brut. Avant de pouvoir placer le fer dans le four, plusieurs étapes de traitement sont généralement nécessaires pour éliminer les stériles et concentrer le pourcentage de fer dans le minerai.
Dans un haut fourneau, le minerai de fer et d'autres matières premières pour l'acier sont ajoutés et chauffés à des températures très élevées. Lorsque le mélange est fondu, l'oxygène est injecté à l'aide d'un tuyau creux appelé lance, ce qui rend le mélange encore plus chaud. Aux très hautes températures, l'oxygène est séparé de l'oxyde de fer, donnant un métal pur. Les impuretés appelées scories montent au sommet du four et sont éliminées, ce qui donne un mélange fondu de fer et d’autres additifs.
Il existe des centaines de compositions ou d'alliages d'acier différents, mais il existe quelques matières premières communes pour l'acier. Le carbone est un ingrédient clé dans tout l'acier, mais est présent à de faibles concentrations. L'oxygène contenu dans le minerai réagit avec le carbone ajouté au four, le retirant de la molécule d'oxyde de fer. Une forme pure de carbone appelée coke est nécessaire dans un haut fourneau et elle est préparée en chauffant le charbon à des températures élevées pour éliminer tout composé organique.
Le fer avec des pourcentages de carbone supérieurs à deux pour cent est désigné sous le nom de fonte, qui est dure mais plus fragile. D'autres matières premières pour l'acier comprennent différents métaux, le silicium et le calcaire. Le calcaire, qui est du carbonate de calcium, est appelé flux et est ajouté à intervalles réguliers dans le four pour former le laitier et éliminer les impuretés. Le silicium élimine l'oxygène dans le four et rend l'acier plus facile à travailler, ou plus facile à plier ou à usiner.
Un haut fourneau peut utiliser de l'acier recyclé, mais est généralement limité à environ 30% en poids. L'acier est facilement recyclable, mais un four différent appelé four à arc électrique est utilisé pour des pourcentages plus élevés d'acier recyclé. Un four à arc électrique utilise deux électrodes suspendues à l'intérieur du four, et un courant électrique élevé passe entre elles, créant des températures élevées. Les matières premières pour l'acier sont déjà contenues dans le matériau recyclé et seules de petites quantités d'additifs peuvent être nécessaires pour créer la composition d'acier souhaitée.