Le processus de production
Notre processus de production est clairement structuré et conçu pour être efficace.
Sur cette page, nous vous montrons comment nous produisons des profilés en acier en préservant les ressources.
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Le parc à ferraille de SWT.
La ferraille est la matière première
Notre matière première la plus importante pour la fabrication de poutres en acier est la ferraille.
Notre acier profilé est fabriqué à 100 % à partir de ferraille. Il provient d’un rayon de 300 km autour de notre usine – durable, efficace et régional.
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Dès la livraison, nous contrôlons les chargements des camions et des trains afin de détecter d’éventuelles impuretés. Après ce contrôle, la ferraille est acheminée vers notre parc à ferraille, où débute la ligne technologique de transformation de l’acier.
Notre parc à ferraille est plus grand que deux terrains de football. Grâce à sa capacité de stockage, il garantit l’approvisionnement continu en matières premières de notre aciérie, où environ 3 500 t de ferraille sont nécessaires chaque jour.
D’énormes grappins et aimants remplissent les paniers à ferraille d’un mélange de différentes qualités de ferraille. Chaque panier a une capacité de remplissage d’environ 110 m³. Le transport des paniers à ferraille s’effectue au moyen de véhicules sur rails radiocommandés. Le véhicule sur rails se rend ensuite au sas du hall des fours. Celui-ci constitue la porte d’entrée de notre aciérie électrique moderne.
L'aciérie électrique.
Bienvenue à la fonderie
La ferraille est fondue dans le four à arc électrique à courant continu pour être transformée. Nous consommons autant d’énergie qu’une ville de 100 000 habitants.
La prochaine étape est le four-poche. Ici, nous produisons le type d’acier commandé par le client en ajoutant des éléments d’alliage.
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Pour produire une coulée d’acier liquide, le contenu de deux paniers à ferraille est chargé dans le four électrique. Pour faire fondre la ferraille, nous avons besoin d’énergie électrique et chimique. Notre four électrique fonctionne selon le principe du courant continu et produit environ 120 t d’acier liquide en 50 minutes. L’apport d’énergie s’effectue via une électrode en graphite d’un diamètre de 750 mm. La cuve du four elle-même a un diamètre de 6,5 mètres et est équipée de brûleurs gaz naturel-oxygène pour soutenir le processus de fusion.
Pendant la fusion de la ferraille, des scories sont produites en permanence lors de la phase dite de bain plat. Ce sous-produit important est séparé de l’acier et transformé par un prestataire externe en un matériau de construction de substitution essentiel.
Lorsque la température de coulée d’environ 1 620 °C est atteinte, l’acier liquide est versé dans une poche. Commence alors l’ajustement de la composition de l’acier au four-poche. Pour ce faire, des échantillons sont prélevés dans le bain d’acier et analysés au spectromètre.
Selon la qualité d’acier, des alliages sont ajoutés. Outre l’ajustement sur la base des analyses, le four-poche permet également le réglage fin de la température de fusion. Pour cela, trois électrodes d’un diamètre de 400 mm fonctionnent selon le principe du courant alternatif. À l’issue du traitement en poche, on obtient un bain prêt à être coulé, qui est transféré à la machine de coulée continue.
L'atelier de coulée.
Dans la machine de coulée continue, l’acier liquide est réparti sur quatre lignes et coulé en continu en pré-profilés (beam blanks). Les beam blanks solidifiés sont découpés, pour les étapes de production suivantes, en longueurs comprises entre 4,50 et 11,50 mètres.
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Dans notre hall de coulée se trouvent la machine de coulée continue ainsi que les installations destinées aux garnissages réfractaires des poches de coulée et des répartiteurs.
Un pont roulant de 190 t soulève la poche de coulée contenant 120 t d’acier liquide depuis le wagon de transport d’acier et la place dans la tour de rotation des poches. Le changement rapide des poches garantit la continuité de notre activité de coulée. Pendant la rotation de la tour, le tube de protection est purgé et la poche est remplacée. Dès que la position finale est atteinte, le tube de protection est de nouveau raccordé à la poche de coulée remplie.
L’acier liquide s’écoule de la poche, à travers le tube de protection qui protège l’acier de l’oxygène de l’air, vers le répartiteur. Lorsque la poche est vide, les scories restantes sont vidangées et la poche est nettoyée afin de la préparer pour l’utilisation suivante.
Nous pouvons couler l’acier selon deux modes de coulée différents.
Pour les nuances d’acier qui ne sont pas sensibles à l’oxygène de l’air, nous utilisons la coulée à jet libre. Une quantité définie d’acier s’écoule du répartiteur vers les lingotières via des buses réfractaires dimensionnées avec précision. Il s’agit des moules de coulée pour l’acier liquide. Ces lingotières sont des tubes en cuivre fabriqués de manière complexe, correspondant aux dimensions du pré-bloc souhaité.
Pour les nuances d’acier qui doivent être protégées de l’oxygène de l’air, nous utilisons la coulée protégée. L’acier liquide s’écoule alors du répartiteur vers la lingotière via des tubes plongeurs. Dans la lingotière, la surface est protégée par une poudre de coulée. L’alimentation en acier du répartiteur vers la lingotière est régulée par un système à tiroir.
La lingotière est intensivement refroidie à l’eau afin d’extraire la chaleur de l’acier liquide. Dans le moule de coulée se forme une peau de brame, qui est guidée vers le bas à travers la chambre de refroidissement via un système de rouleaux. En ajoutant de la poudre de coulée ou de l’huile de coulée, nous garantissons un durcissement uniforme de la peau extérieure. Parallèlement, nous empêchons l’acier liquide d’adhérer à la paroi de la lingotière. Dans les lingotières, des capteurs surveillent le niveau du bain. Les résultats de mesure apparaissent directement sur les affichages de chaque ligne de coulée ainsi que sur les moniteurs de la station de contrôle. C’est ici que sont regroupées toutes les données importantes pour la conduite efficace de notre procédé. Nous y réglons notamment la vitesse de coulée en fonction du niveau de remplissage des lingotières.
Les brames solidifiées dans la chambre de refroidissement sont ensuite entraînées par les redresseurs. Ils redressent chaque brame, à partir de son rayon de 8 m, pour la rendre rectiligne. Les brames d’acier redressées arrivent ensuite à l’installation de découpe. À ce stade, des machines automatiques de découpe au chalumeau se fixent sur la brame. Elles la découpent, avec une coupe parfaitement perpendiculaire, aux longueurs commandées par le laminoir. Le processus de découpe est surveillé par un système informatique. Les blocs découpés sont acheminés par le manipulateur de transport transversal ainsi que par des tables à rouleaux, en charge chaude à environ 600 °C, directement vers notre laminoir. Alternativement, les profilés de pré-lingots arrivent dans notre entrepôt, où ils sont stockés temporairement jusqu’à ce qu’ils soient nécessaires dans le laminoir.
La capacité de notre machine de coulée continue moderne est d’environ 150 tonnes de profilés de pré-lingots par heure.
Nos profilés de pré-lingots ont une forme inhabituelle, les « Beam Blanks ». Nous en produisons différents formats. Grâce aux Beam Blanks, nous avons réduit notre travail de déformation dans le laminoir et réduit les passes sur les cages de laminoir.
Le laminoir à profilés.
Dans la ligne d'acier profilé, l'acier devient un profilé
La ligne technologique de notre laminoir commence au four de réchauffage. Les Beam Blanks, c’est-à-dire les profilés de pré-lingots provenant de l’aciérie électrique, peuvent être acheminés vers le four en ligne directe avec la chaleur résiduelle de la machine de coulée continue ou à froid depuis l’entrepôt.
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Dans le four chauffé au gaz naturel, les Beam Blanks sont chauffés à des températures de 1 250 °C. Après le retrait du four, le Beam Blank est libéré des adhérences oxydées dans un laveur de calamine au moyen d’eau à haute pression. Ensuite, les Beam Blanks sont acheminés vers le processus de laminage.
Il est réalisé dans notre ligne d’acier profilé, qui est l’une des lignes de laminage d’acier profilé les plus modernes d’Europe. Sa capacité, en fonction de la forme et de la taille de l’acier profilé, se situe entre 70 et 200 tonnes par heure.
Dans la ligne de laminage de profilés, les profilés en acier sont fabriqués selon le procédé de laminage duo ainsi que le procédé de laminage universel. La ligne de laminage de profilés fonctionne en mode réversible. Ce faisant, la barre profilée est guidée en plusieurs « passes » en avant et en arrière à travers les rouleaux munis de calibres. Alternativement, les rouleaux fonctionnent selon le procédé universel.
Des cages de laminage individuelles donnent la forme
L’installation de laminage se compose de trois groupes de cages de laminage disposés les uns derrière les autres : Une cage préliminaire, le Break Down, un groupe intermédiaire tandem composé de trois cages de laminage, ainsi qu’un groupe de finition composé de deux cages de laminage. Lors du passage dans ces cages de laminage, la section transversale de la barre de laminage est de plus en plus adaptée à la section transversale du produit final. La responsabilité en incombe à la déformation mécanique dans les espaces entre les rouleaux, les calibres.
Dans la cage d’ébauche, le beam blank initial est transformé en pré-profilé. Cela se fait en plusieurs passes réversibles, alternativement en avant et en arrière. Les deux cylindres de la cage sont entraînés par un moteur électrique d’une puissance de 4 400 kW. Le châssis permet d’atteindre une force de laminage maximale de 10 000 kN.
La cage préliminaire est suivie du groupe tandem, dont les trois cages sont disposées à de courts intervalles les unes derrière les autres. La barre de laminage se trouve simultanément dans les trois cages pendant la transformation. Le groupe tandem travaille également en mode réversible. Après chaque passage, la distance entre les rouleaux est réduite afin d’obtenir une réduction de la surface de la section transversale. Après le dernier passage, la barre de laminage arrive au groupe de finition, dans lequel les dimensions finales requises sont fabriquées.
Grâce à la réduction constante de la section transversale, des barres de laminage d’une longueur allant jusqu’à 100 mètres sont laminées à partir de Beam Blanks initialement longs de 11,5 mètres. Dans la cage de finition, les poutres en acier reçoivent leur forme finale. Les processus dans les cages de laminage sont fondamentalement contrôlés par ordinateur. Ainsi, le travail de nos laminoirs se concentre aujourd’hui principalement sur les activités de contrôle et de surveillance.
Flexibilité et performance élevées grâce à la conversion
Les rouleaux sont nos outils de transformation de l’acier. Dans notre atelier de tournage de rouleaux, nous les fabriquons nous-mêmes à partir d’ébauches de rouleaux jusqu’à un poids de 22 tonnes ou nous retravaillons les rouleaux usés pendant l’utilisation sur la ligne de laminage. Pour ce faire, nous utilisons des machines de tournage de rouleaux à commande CNC. Juste à côté de la ligne de laminage se trouve le hall de transformation, dans lequel nous préparons les rouleaux et les cages de laminage pour le laminage suivant. Afin d’atteindre des performances de laminage élevées grâce à des temps de transformation rapides et flexibles, nous devons travailler avec une extrême précision. Nous effectuons le changement de cage sur tous les groupes de cages en moins de 20 minutes. Peu de temps après la transformation, le nouveau profilé est laminé.
Refroidissement et mesure
Après le processus de formage, les barres de laminage, qui sont encore chaudes à environ 950 °C, passent dans une installation de mesure dans laquelle la géométrie du profilé est contrôlée par laser en plusieurs points définis. À une vitesse de près de 10 m par seconde, les barres de laminage passent devant cet appareil de mesure de profilés. Sur le chemin à rouleaux devant le lit de refroidissement, elles sont ralenties. Là, des échantillons de matériau sont prélevés pour l’analyse finale dans les laboratoires d’essai et dans les ateliers de notre service qualité.
Ensuite, les barres de laminage sont poussées sur le lit de refroidissement de 100 m de long, qui relie la ligne de laminage à la finition. Grâce aux mouvements de levage de la partie mobile du lit de refroidissement, les barres de laminage chaudes sont transportées progressivement sur le lit de refroidissement. Ce faisant, elles refroidissent à l’aide de la convection de l’air à une température de dressage d’environ 80 °C.
Qualité de l'acier intensivement contrôlée
Dans notre service qualité, nous contrôlons les différents échantillons de matériau avec différentes méthodes d’échantillonnage. Nous réalisons ces échantillonnages conformément aux normes en vigueur et aux exigences individuelles des clients. Les méthodes d’essai que nous utilisons sont par exemple l’essai de traction et l’essai de flexion par choc. Tous les essais font partie de notre système de gestion certifié et intégré.
La finition.
Acier profilé parfaitement aligné et coupé sur mesure
Dans la redresseuse, plusieurs rouleaux de redressage réduisent, par une pression ciblée, les contraintes internes générées lors du laminage et du refroidissement des barres laminées.
Ce processus est réalisé à l’aide des technologies de redressage les plus modernes. Le produit final est constitué de barres laminées redressées conformes aux normes, qui quittent la redresseuse à une vitesse pouvant atteindre 6 mètres par seconde.
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À l’étape suivante, les barres laminées sont regroupées sur un lit de rassemblement en paquets destinés au sciage. Elles sont ensuite transportées vers l’installation de sciage via des tables à rouleaux. Dans l’installation de sciage à froid, les barres laminées sont coupées au centimètre près à la longueur souhaitée par nos clients.
Les barres profilées sciées aux longueurs contractuelles sont ensuite acheminées vers les installations de gerbage automatiques.
Les chutes de matière issues du sciage, telles que les copeaux et les chutes de tête, sont récupérées dans des bacs et recyclées en interne.
C’est ici que se manifeste le cycle de production fermé de notre acier de forme.
La logistique.
Préparation pour l'expédition dans le monde entier
Nous empilons de manière flexible et automatique les barres profilées sciées sur mesure en paquets à l’aide de plusieurs installations de gerbage. Ceux-ci sont pesés, centrés et cerclés avec des feuillards d’acier sur les lignes de cerclage. Pendant ce processus, nous étiquetons chaque paquet avec des informations spécifiques au client.
Le hall d'expédition et l'entrepôt d'expédition
Après la ligne de cerclage, les paquets de barres profilées sont acheminés vers les grilles de transfert dans le hall d’expédition. Selon les souhaits du client, des marquages couleur et des estampillages y sont réalisés. Notre système logistique assisté par ordinateur veille à ce que les paquets soient chargés immédiatement en fonction de la commande. Le hall d’expédition dispose d’une capacité de stockage de 2 500 t.
En outre, nous disposons d’un entrepôt extérieur dans lequel nous pouvons stocker jusqu’à 10 000 t supplémentaires de profilés en acier prêts à être expédiés. Nos produits sont transportés chez le client par train et par camions. Dans les deux cas, le chargement s’effectue à l’aide de grues à aimants. Au moyen de bois de calage et de systèmes de sangles, nous garantissons la sécurité du transport.
Notre entreprise ferroviaire (EVU)
Pour des raisons de durabilité et de protection de l’environnement, nous privilégions le transport ferroviaire. C’est pourquoi nous exploitons l’« Eisenbahnverkehrsunternehmen Stahlwerk Thüringen (EVU) ». Pour les transports internes, un réseau ferré de 28 km est à disposition.
Notre EVU comprend des locomotives diesel avec radiocommande ainsi que des wagons de marchandises.
Nous livrons une partie de notre production avec notre EVU. Au retour, nos trains chargent le plus souvent de la ferraille, qui alimente ensuite notre production d’acier en nouvelles matières premières.
