Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
L’utilisation des ferrailles pour fabriquer de nouveaux aciers pose des problèmes métallurgiques en raison de la présence d’éléments résiduels. Parmi les éléments gênants au-delà de certaines teneurs, on distingue les métaux parfois difficiles à éliminer, et les métalloïdes que l’on sait éliminer sauf l’azote apporté par la fusion au four électrique. Après le rappel des mécanismes généraux de l’effet des éléments considérés sur les propriétés d’emploi des aciers, sont décrits les effets particuliers qui impactent les défauts (cuivre…) et certaines propriétés spécifiques (formage : rôle de l’azote) des produits et nuances. Ensuite, les conséquences dans le choix des filières basées sur les ferrailles sont examinées.
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Some metallurgical problems result from the use of recycling scrap for making new steels, coming from residuals elements. Above some contents, residuals elements may be harmful : metals sometimes difficult to eliminate and metalloïds which are easier for elimination apart nitrogen coming from electric furnace. First general mecanisms of residual elements effects on steel products properties are described ; then more specific effects for various steel grades are considered as defects initiation (copper…) and forming properties (nitrogen…). Consequences on steelmaking routes choice are questionned.
Auteur(s)
-
Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines, ancien ingénieur à l’Institut de Recherche de la Sidérurgie Française (IRSID)
INTRODUCTION
Alors que les ferrailles sont devenues une matière première importante de la sidérurgie avec un conditionnement et des traitements appropriés, leur utilisation ne se fait pas sans problèmes.
Ces problèmes sont de deux sortes, une adaptation au procédé de fusion, et une adaptation au produit fabriqué, essentiellement à ses propriétés.
En effet, par nature les ferrailles possèdent la composition des aciers et cette composition varie suivant les nuances avec des additions d’éléments d’alliage le plus souvent en faibles quantités (les aciers fortement alliés comme les aciers inoxydables sont en principe recyclés à part). La présence de métaux de revêtements comme le zinc ou l’étain est fréquente ; on trouve également des métalloïdes comme le soufre et le phosphore et évidemment du carbone et de l’azote. De plus, malgré le broyage et le tri magnétique, d’autres métaux associés à l’acier dans les appareils comme le cuivre et l’aluminium sont entraînés et subsistent jusqu’à la fusion.
Enfin, il y a une interaction entre la filière d’élaboration et la composition finale de l’acier par suite de l’élimination de certains éléments. Par contre, la fusion de ferrailles au four électrique se traduit par une reprise d’azote forte qui caractérise cette filière. Cette importance de l’azote justifie un paragraphe spécial.
Par ailleurs, le détail des propriétés produit par produit montre que l’influence d’un élément ne dépend pas seulement de sa teneur moyenne, mais également des interactions avec les autres éléments et avec les cycles thermomécaniques, en particulier les ségrégations à la coulée, ou lors des chauffages et des refroidissements, avec en plus l’effet des corroyages ou des traitements.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
scrap | residuals | copper | nitrogen | defects
DOI (Digital Object Identifier)
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Mécanismes et effets généraux des métaux et de l'azote sur les propriétés2. Les résiduels
2.1 Les métalloïdes
Les teneurs en soufre et phosphore des aciers anciens sont relativement élevées. De plus, la présence de certains matériaux organiques non séparés par le tri peut augmenter la teneur de ces éléments, il est donc nécessaire de les ajuster par des traitements adéquats, en convertisseur, au four électrique et surtout par des traitements en poche. Ces traitements sont maintenant généralisés, mais restent cependant coûteux.
Ainsi, il n’existe pas de limitations des aciers alliés et spéciaux dans l’emploi de la filière électrique, avec l’obligation cependant d’une certaine sélection des ferrailles.
À noter que la désulfuration de la fonte est souvent avantageuse et parfois également sa déphosphoration, quand elle peut se justifier pour de grands tonnages.
Quant au carbone, il doit être ajusté, par l’utilisation du vide le cas échéant ; ce réglage est plus facile pour les aciers de construction que pour les nuances à très bas et ultra bas carbone.
En ce qui concerne l’azote, la situation est différente comme cela est détaillé au § 3.3.
Les effets des principaux métalloïdes (P, S, C et N) sont évidemment les effets habituels et sont indépendants de leur origine .
La forme sous laquelle se trouve chacun des éléments est évidemment primordiale pour prévoir ces effets et fixer les teneurs de ces métalloïdes.
Prenons comme exemple le soufre présent sous forme de sulfures ; ses teneurs limites acceptables dépendent des produits et des variables de fabrication comme les taux de...
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Les résiduels
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BIRAT (J.P.), ZAOUI (A.) - Le cycle du fer - Rev. de Met. Paris, vol. 99, n° 10, pp. 795-807 (oct. 2002).
-
(2) - BIRAT (J.P.), BÉRANGER (G.) - Ferrailles et résiduels dans les aciers. Le livre des aciers spéciaux - Lavoisier éditeur, chapitre 22, pp. 638-675 (1997).
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(3) - MARIQUE (C.) - Scrap recyclimg and production of high quality steel grades in Europe - Rev. de Met. CIT (nov.1996).
-
(4) - GALDON (F.), MÉTIVIER (J.) - * - . – Rapport interne IRSID.
-
(5) - MOUSSY (F.), FRANÇOIS (P.) - Physique et mécanique de la mise en forme des métaux - École d’été d’Oléron, éditeurs Presses du CNRS, partie 7 : Formage et propriétés mécanique, chap. 3 ; Propriétés d’emploi des aciers à bas carbone pour tréfilage fin (1987).
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