Quelle est la différence entre la fonte brute et le HBI ?

La fonte brute et le fer briqueté à chaud (HBI) sont deux matériaux à base de fer essentiels à la sidérurgie, mais leurs méthodes de production, leur composition et leurs applications diffèrent considérablement. Cet article détaille leurs distinctions afin de clarifier leur rôle dans la métallurgie moderne.

1. Méthodes de production

Fonte brute

La fonte brute est produite dans un haut fourneau par fusion du minerai de fer avec du coke (comme réducteur) et du calcaire (comme fondant) à des températures extrêmement élevées (environ 1 600 °C). Ce procédé réduit les oxydes de fer en fonte liquide, qui contient 3 à 4,5 % de carbone et des impuretés comme le silicium, le soufre et le phosphore. La fonte liquide est ensuite coulée en lingots, ou « gouges », pour un traitement ultérieur.

HBI (fer briqueté à chaud)

Le HBI est fabriqué par réduction directe, où les boulettes ou les morceaux de minerai de fer sont réduits au gaz naturel ou au charbon dans un four à cuve ou un four rotatif (en dessous du point de fusion du fer). Le fer de réduction directe (DRI) obtenu est ensuite compacté en briquettes denses en forme de coussin à haute température (≥ 650 °C) pour former le HBI. Ce procédé améliore la densité (5 à 6 g/cm³) et réduit les risques d'oxydation.

Contrairement à d'autres procédés : la fonte brute utilise des hauts fourneaux à forte intensité de carbone, tandis que le HBI utilise une réduction au gaz et un briquetage mécanique.

2. Propriétés physiques et chimiques

La teneur élevée en carbone de la fonte brute la rend cassante et impropre à une utilisation structurelle directe, tandis que les faibles niveaux de carbone et d'impuretés du HBI lui permettent d'agir comme une matière première « propre » pour la fabrication de l'acier.

3. Applications dans la sidérurgie

Fonte brute

• Principalement utilisé comme matière première pour la production d'acier dans les fours à oxygène basiques (BOF).

• Transformé en acier par oxydation du carbone excédentaire et des impuretés.

• Également utilisé en fonderie pour des applications de moulage (par exemple, pour les blocs moteurs).

HBI

• Remplace les ferrailles dans les fours à arc électrique (FAE) pour diluer les contaminants dans l'acier recyclé.

• Idéal pour la production d'acier à faible teneur en carbone grâce à sa pureté.

• Utilisé en impression 3D et dans les alliages spéciaux pour un apport de fer contrôlé.

4.Facteurs environnementaux et économiques

Fonte brute

• Avantages : Haute efficacité de production, production à grande échelle.

• Inconvénients : Forte intensité de carbone (plus de 2 tonnes de CO₂ par tonne de fer), dépendance au coke.

HBI

• Avantages : Empreinte carbone réduite (utilisation de gaz naturel), recyclable et stable au stockage.

• Inconvénients : Coûts énergétiques plus élevés pour le briquetage ; limité aux régions riches en gaz.

Conclusion

Si la fonte brute reste un pilier de la sidérurgie traditionnelle, le HBI offre une alternative durable offrant une pureté et une flexibilité supérieures. La fonte brute est adaptée à la production de masse dans des aciéries intégrées, tandis que le HBI s'adapte aux procédés EAF respectueux de l'environnement, basés sur les ferrailles. Le choix dépend de la réglementation carbone, de la disponibilité des ressources et des exigences du produit final.