Utilisation de l'air comprimé dans l'industrie métallurgique

L'industrie métallurgique comprend aussi bien la production que la transformation des métaux. En d'autres termes, cela signifie que la production d'acier et de métaux non ferreux, les fonderies ainsi que la transformation des métaux font partie de l'industrie métallurgique.

Ce secteur d'activité est classifié parmi les industries à forte intensité énergétique. L'air comprimé est un vecteur d'énergie flexible utilisé dans de nombreux processus de production dans les industries de transformation et de fabrication des métaux. Pour la réduction de l'intensité énergétique et l'accroissement de l'efficacité énergétique qui en découle, l'air comprimé est une grandeur d'influence souvent mésestimée.

Outre l'importance de l'air comprimé pour l'efficacité énergétique, la bonne qualité de l'air comprimé est un facteur décisif pour éviter les problèmes au sein de la production et les défauts au niveau du produit fini. Les entreprises du secteur de la production et de la transformation des métaux peuvent réduire leurs coûts, améliorer leur efficacité énergétique et éviter tout rebut et arrêt de production, en traitant l'air comprimé en fonction de leurs besoins réels.

Applications dans l'industrie métallurgique

Fabrication de l'acier

La fabrication de l'acier au sein du haut-fourneau s'effectue en deux étapes : durant la première, le minerai de fer est transformé par réduction en fonte brute, puis durant la seconde, il est transformé au sein du convertisseur en acier brut. Dans la première étape, on utilise de l'air comprimé : le haut-fourneau est chargé par le haut (le gueulard), de façon à réaliser des couches successives alternées de coke (le combustible) et de minerai de fer (le lit de fusion). Dans la partie basse sont disposées des tuyères permettant d'insuffler un flux d'air chaud appelé vent chaud. Le vent chaud est en fait un flux d'air comprimé généré par des soufflantes, puis surchauffé et enrichi avec de l'oxygène et des combustibles hydrocarbures. Cela est nécessaire pour une fusion efficace du fer.

L'air comprimé est également utilisé pour le refroidissement de l'air. Le refroidissement a une influence sur les propriétés de l'acier, ce qui impose des exigences particulières au refroidissement de l'acier et au fluide utilisé. Le refroidissement fortement accéléré lors du traitement thermique au moyen d'une soufflerie à fort mouvement ou d'air comprimé et de volumes d'air élevés, en est un exemple.

Sablage

Au cours du processus de production du métal et de pièces métalliques, la surface doit être complètement débarrassée de tous les dépôts et particules, sinon cela pourrait avoir une influence négative sur les traitements ultérieurs, comme le traitement de surface, par exemple. L'un des procédés est le sablage, qui est également appelé sablage à l'air comprimé. Cette technique est utilisée pour éliminer à la surface du matériau, tout résidu de peinture, de saleté ou de rouille, pour remodeler la pièce et pour améliorer les propriétés de l'état de surface.

L'air comprimé est utilisé pour accélérer le déplacement de l'agent de grenaillage lors de son passage à travers la buse. En effet, l'agent de grenaillage doit frapper la surface à grande vitesse afin de réaliser le traitement.

Traitement des surfaces

Le revêtement par poudrage électrostatique, également appelé peinture en poudre, est un procédé de revêtement qui convient aux objets métalliques et non métalliques. Il existe deux procédés, le revêtement par poudrage électrostatique (EPS) et le procédé de frittage par tourbillonnement.

L'air comprimé est utilisé pour dépoussiérer la pièce par soufflage, pour assurer le convoyage de la poudre ou pour la fluidifier. En outre, l'air comprimé peut être utilisé dans la cabine de peinture comme air de dosage et air de pulvérisation. La qualité de l'air comprimé a un effet considérable sur le produit fini ; par exemple, l'utilisation d'un comprimé contenant de l'huile peut causer des problèmes tels que des points ouverts dans la couche de peinture (cratères) ou des bulles, voire des cratères dans le réservoir de fluide.

Un autre processus dans lequel l'air comprimé joue un rôle important est l'anodisation par courant continu, aussi appelée anodisation GS (par courant continu dans un bain d'acide sulfurique), un procédé électrolytique souvent utilisé dans la production d'aluminium. L'oxydation électrolytique requiert une mise en mouvement de l'électrolyte, réalisée par l'insufflation d'un air comprimé purifié et exempt d'huile.

Par ailleurs, il existe également des procédés de projection thermique pour la finition des surfaces. En lien avec l'air comprimé, il convient également de mentionner ici la pulvérisation à la flamme et la pulvérisation à l'arc électrique. Dans cette application, l'air comprimé est utilisé comme gaz d'atomisation permettant d'appliquer le produit à pulvériser sur la surface.

Découpage et soudage

Pour le découpage et le soudage de pièces en métal, il est souvent fait appel à des procédés laser. L'air comprimé est utilisé aussi bien dans le soudage au laser que dans le découpage au laser. Pour ces applications, il faut de l'air comprimé sec, propre et exempt d'huile afin d'éviter tout problème au niveau du processus et du produit fini.

Dans le soudage au laser, on utilise l'air comprimé, avec une pression jusqu'à 8 bar, pour dévier les particules et les vapeurs de matériau de l'optique de soudage et pour éviter les dommages. Ce processus est réalisé à l'aide de l'unité dite "crossjet".

Dans la découpe laser, l'air comprimé est utilisé pour rincer le canal du miroir et pour souffler la matière fondue, selon le procédé. Il peut également être utilisé comme gaz de coupe pendant le processus de coupe. L'air comprimé propre refroidit la surface du matériau et améliore la qualité de la coupe. L'air comprimé assure également l'élimination des matières en évaporation et d'autres matériaux.

Outillage pneumatique

Dans l'industrie métallurgique également, l'air comprimé est utilisé pour assurer l'entraînement et la commande de l'outillage pneumatique. Une qualité adéquate est requise pour l'air comprimé, car la présence trop importante de vapeur d'eau dans les machines et les installations, ainsi que la corrosion à l'intérieur des conduites sont une cause fréquente des arrêts de production.

Le marteau pneumatique est un exemple d'outil à air comprimé ; celui-ci est utilisé entre autres dans la production de pièces en acier, pour l'extraction des noyaux de moulage et pour l'élimination des résidus dans les fours et les poches de coulée. On y utilise également des pilonneuses de sable pneumatiques et des ponceuses, meuleuses ou disqueuses à air comprimé.

Impression 3D réalisée avec de la poudre métalliqueer

Le procédé d'impression 3D Métal présente plusieurs avantages par rapport aux procédés utilisés auparavant : le processus de fabrication additive permet la production de pièces compliquées, il permet d'économiser de la matière, de raccourcir les temps de production et de réduire les sources d'erreur. Dans la fusion sélective au laser (SLM) également connue sous l'appellation frittage laser direct de métal (DMLS), les pièces à fabriquer sont réalisées couche par couche ; en effet, un laser à haute densité de puissance est utilisé pour fondre et fusionner des poudres métalliques. Ce processus se déroule généralement dans une atmosphère de gaz inerte. Comme gaz inerte, on utilise souvent de l'azote, généré en partie sur place, à partir de l'air comprimé par un générateur d'azote. L'air comprimé doit présenter une qualité bien définie, pour que les composants et les processus ne soient pas affectés par la contamination, au risque de générer des coûts supplémentaires en raison des arrêts de production, du nettoyage et du remplacement.

Applications Industrielles

ThyssenKrupp Steel Europe, Duisburg (Germany)

Le réseau d'air comprimé du site de ThyssenKrupp Steel Europe AG s'étend sur plus de dix kilomètres. Le volume d'air comprimé sur le site est également élevé. Les turbocompresseurs nécessitent des purgeurs de condensats spéciaux en raison de la quantité de condensats produits.

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Chez GF Automotive, le transport du sable s'effectue par le biais d'un air de convoyage. L'humidité provoquerait des agglomérations dans les tuyauteries. Les vannes de commande également fonctionnent avec de l'air comprimé en tant qu'air de commande. Un sécheur frigorifique

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Standards de qualité dans la fabrication d'accouplements

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Refroidissement par air comprimé de machines de découpe au laser

Horstmann à Verl mise sur l'air comprimé traité sans huile provenant d'un BEKOKAT pour le refroidissement de machines de découpe au laser. L'air comprimé utilisé ici est un air de processus qui entre directement en contact avec le laser.

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