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RÉSUMÉ
L’élaboration de l’acier moulé est une succession d’opérations métallurgiques élémentaires. La combinaison et l’enchaînement de ces différents processus dépendent des équipements de fusion et d’élaboration secondaire dont dispose l’atelier de fonderie ainsi que du degré de pureté de l’acier requis. Certaines opérations sont donc systématiques alors que d’autres sont soumises à l’appréciation du fondeur. Parmi les opérations systématiques, on a la sélection de la charge, la fusion, la désoxydation, la mise à la nuance et les contrôles divers comme les mesures de température ou la détermination de la composition chimique.
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Jean-Marcel MASSON : Ingénieur Civil des Mines - Chef du Service Métallurgie - Centre de développement des industries de mise en forme des matériaux (CTIF) - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge - Expert judiciaire
INTRODUCTION
L’élaboration de l’acier moulé peut s’analyser comme la succession d’opérations métallurgiques élémentaires qui font l’objet d’une description dans le présent dossier. La combinaison et l’enchaînement de ces différents processus dépendent des équipements de fusion et d’élaboration secondaire dont dispose l’atelier de fonderie ainsi que du degré de pureté de l’acier requis tel qu’il est défini par les impositions des commandes des clients. Certaines opérations sont donc systématiques alors que d’autres sont soumises à l’appréciation du fondeur. Parmi les opérations systématiques, il convient de citer :
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la sélection de la charge qui est fonction du type de four utilisé, du taux de retours et de la nature de l’acier ;
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la fusion ;
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la désoxydation ;
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la mise à la nuance ;
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et les contrôles divers comme les mesures de température ou la détermination de la composition chimique.
En revanche, les opérations d’affinage comme la décarburation ou la déphosphoration sont réalisées uniquement dans les fours à arcs à garnissage acide ou basique, tandis que la désulfuration requiert obligatoirement un four à arcs équipé d’un garnissage basique ou une installation de métallurgie secondaire .
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3. Décarburation
3.1 Intérêt
La décarburation, également appelée affinage, est l’opération métallurgique qui consiste à éliminer une partie du carbone contenu dans l’acier liquide. Elle n’est possible que dans les fours à arcs, les convertisseurs et certains réacteurs de métallurgie secondaire.
Elle permet essentiellement :
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d’ajuster la teneur en carbone ;
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de créer un brassage intense du bain liquide qui conduit à une grande homogénéité thermique et analytique ;
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d’éliminer par scorification les éléments résiduels fortement oxydables (Al, Ti…) ;
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de diminuer les teneurs en gaz dissous (N, H) ;
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de favoriser le piégeage des inclusions par décantation vers le laitier ;
-
d’utiliser une charge métallique (ferrailles, ferro-alliages) moins noble, moins onéreuse mais plus riche en carbone et en autres éléments alliages oxydables gênants qui ont pour effet de dégrader les caractéristiques des aciers.
En résumé, l’opération d’affinage ne se limite pas seulement à l’élimination d’une partie du carbone, mais en provoquant le travail du bain et en scorifiant les éléments indésirables qui passent ainsi dans le laitier, elle améliore considérablement les caractéristiques des aciers.
HAUT DE PAGE3.2 Loi d’oxydation et travail du bain
La réaction de base est l’oxydation du carbone dissous par l’oxygène, celui-ci étant apporté soit sous forme gazeuse, soit sous forme d’oxydes métalliques (FeO par exemple) :
Cette réaction est fortement exothermique et elle produit à l’intérieur du bain d’acier d’importants volumes de CO qui se dégagent sous forme de bulles gazeuses qui entraînent avec elles les impuretés et les gaz dissous.
À basse température, il existe des réactions parasites comme l’oxydation de Si, Al, Mn, Cr, Fe…
À haute température, le réfractaire siliceux...
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