Volume 26, numéro 3, décembre 2012

ArcelorMittal Montréal inc. — Nouveau four de réchauffe du laminoir de Longueuil

ArcelorMittal Montréal a pour mission de produire de l’acier durable de façon sécuritaire en minimisant l’impact pour les générations futures. L’entreprise emploie 1 800 personnes qui travaillent à Contrecœur, Longueuil, Montréal et La Prairie au Québec, ainsi qu’à Hamilton et Ottawa en Ontario. Le groupe produit annuellement plus de deux millions de tonnes d’acier.

Le four de réchauffe de billettes du laminoir de Longueuil a été érigé sur place en 1973. Depuis, plusieurs modifications majeures ont été effectuées dans le but d’augmenter la capacité de production de 54 t/h à 90 t/h, permettant de passer d’un volume de production annuel de 185 000 t à 308 000 t (approximation).

Au fil des années, le four nécessitait de plus en plus d’efforts d’entretien pour assurer sa fiabilité opérationnelle. De plus, le four n’était pas équipé d’un récupérateur de chaleur. L’usine examinait donc la nécessité de faire un investissement majeur afin de remettre à niveau son four de réchauffe et d’enrayer l’augmentation de ses coûts d’exploitation.

Une firme de génie civil spécialisée a étudié l’état structural du four de réchauffe dans le but d’évaluer la faisabilité des réparations. Son rapport confirme que les murs en béton et les colonnes portantes du four avaient dépassé leur durée de vie utile. Ceci nécessitait leur remplacement à court terme pour maintenir le même rythme de production et éliminer les risques d’accidents.

Constatation de la situation

Le rapport a démontré qu’en plus de sa vétusté, la conception du four le rendait non compétitif comparativement aux fours modernes. Cette situation pouvait être très néfaste pour la viabilité de cette usine à moyen terme.

Le four n’avait pas la capacité de répondre aux besoins opérationnels lors du laminage de gros produits. De plus, il arrivait à peine à répondre aux exigences des clients de lames à ressorts sur le plan de la décarburation.

La consommation annuelle de gaz naturel du vieux four était de l’ordre de 1,85 GJ par tonne de produits laminés. En ce qui a trait aux aspects environnementaux, les émissions moyennes de GES étaient d’environ 95 kg de CO2 par tonne de production de produits finis.

On a aussi fait les constatations suivantes :

  1. L’environnement de travail était difficile pour les employés d’entretien en raison du haut niveau de CO2 et d’une température élevée sous le four.
  2. Les cylindres hydrauliques qui permettaient l’ajustement des quatre cylindres mobiles n’étaient pas synchronisés, ce qui occasionnait des délais fréquents car les billettes pouvaient être mal alignées à la sortie du four.
  3. La pression statique à l’intérieur du four était contrôlée par un jeu de volets sur la tire naturelle de la cheminée. L’augmentation de la capacité de 54 à 90 t/h du four aurait exigé d’augmenter la capacité de tire pour maintenir la pression statique et de réduire la perte de chaleur de l’enveloppe.
  4. La distance entre le détartrant et la première cage était trop courte. La vitesse maximale du détartrant était contrôlée par la cage 1, qui était trop lente pour réduire au minimum la perte de chaleur pendant le passage des barres et empêcher occasionnellement la formation de points noirs sur les billettes.
  5. La zone de trempage était trop étroite à la sortie du four; elle ne permettait pas de chauffer uniformément les billettes. Le différentiel de la température s’élevait à environ 150 °C verticalement et 200 °C d’une extrémité à l’autre. Cette situation compliquait les opérations et exigeait un bon suivi pour réussir à bien contrôler la dimension des barres.
  6. Il n’y avait aucun système de récupération de chaleur.
  7. L’épaisseur du réfractaire des planches était trop mince (380 mm contre 600 mm pour les fours modernes), augmentant d’autant les pertes thermiques.

ArcelorMittal Montréal inc. se trouvait devant un dilemme : rénover le four existant ou en acquérir un nouveau.

Prise de décision et résultat

En analysant les pours et les contres, le constat semblait évident : le four existant était en très mauvais état. En effet, il ne pouvait garantir de répondre aux standards de capacité et de qualité de production requis. Il était impossible de changer la distance des éléments, ce qui compromettait de futures améliorations.

Un nouveau four permettrait par la suite d’ajouter deux nouvelles cages afin de normaliser la taille des billettes, simplifiant ainsi le procédé de laminage. L’estimation des coûts pour améliorer le four existant était de l’ordre de 14 millions de dollars. Et les coûts d’un nouveau four étaient évalués à 21 millions de dollars.

La portée du projet se résume à l’installation d’un nouveau four au gaz naturel d’une capacité de production de 120 t/h (comparativement à 90 t/h). Il est complet, étant doté d’un système de récupération de chaleur et d’un nouveau système de contrôles de type PLC (automate programmable).

Une économie d’argent considérable a pu être réalisée puisque le projet continuait d’utiliser le gaz naturel et la puissance de l’entrée électrique existante était suffisante pour le nouveau four et les équipements connexes.

Cette décision majeure permet à ArcelorMittal Montréal inc. de garder une usine en exploitation et des emplois au Québec grâce à sa position compétitive sur le marché, à une réduction des coûts d’exploitation, au choix du gaz naturel comme source d’énergie, à une capacité de production accrue et à une installation efficace.

Vue de la cheminée, des récupérateurs de chaleur et des ventilateurs du nouveau four.

Vue du nouveau four.

André Gévry
Chef de service
ArcelorMittal Contrecœur-Ouest Inc.

Richard Meunier, ing.
Conseiller, Technologies et efficacité énergétique
Groupe DATECH, Gaz Métro