Jean-Marcel MASSON

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.

Les opérations métallurgiques menées hors du réacteur traditionnel d’aciérie sont qualifiées de secondaire. Effectués sous pression atmosphérique, avec ou sans chauffage, ou bien sous vide, les traitements sont souvent limités à une simple opération de désulfuration et de désoxydation. Le principe général consiste à mettre en contact intime par brassage un produit désulfurant avec le soufre contenu dans le métal liquide. Plus souvent utilisés, les procédés sous vide évitent une réoxydation de l’acier et permettent d’obtenir des rendements élevés, y compris pour l’addition d’éléments métalliques fortement oxydables.

Cet article a pour objectif de rapporter des cas pratiques diversifiés d’élaboration des aciers moulés. Les procédés couramment employés dans l’industrie de la fonderie pour élaborer les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables notamment à basse teneur en carbone, ainsi que les alliages spéciaux comme les bases nickel sont donc largement décrits et explicités. Sont également présentés à ce titre les progrès métallurgiques récents et performants, notamment la mesure des teneurs en gaz (azote, hydrogène, oxygène) directement dans le four de fusion, le brassage pneumatique appliqué au four à fusion, ainsi que la technologie du vide.

Les différentes familles des aciers moulés présentent de grande diversité, à commencer par leurs teneurs en carbone, en nickel, en chrome ou en molybdène. Pour intégrer ces différences de nature et de capacité, et répondre aux attentes de chaque fonderie, les procédés d’élaboration des aciers sont nombreux et variés. L’article traite des fours électriques à arcs et des fours électriques à induction à creuset : le principe, la conception, l’installation, l’utilisation et les consommations typiques. Pour terminer, il donne des pistes quant au choix de l’équipement à retenir.

Cet article présente un panorama global du marché et des techniques de fonderie d'acier. L'acier est actuellement le matériau le plus utilisé dans le monde, avec une consommation de près d'un milliard de tonnes par an. L'acier moulé représente environ 10% du marché. Il existe une large gamme d'aciers différents utilisables en fonderie, mais tous laissent une grande souplesse au procédé de fabrication et une bonne adaptabilité. Ainsi des pièces de formes et de dimensions complexes peuvent être réalisées au plus près des cotes finales.