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RÉSUMÉ
Ces dernières décennies, les techniques d’affinage des aciers inoxydables ont considérablement évoluées, non seulement sur le plan technique avec une meilleure maîtrise de la composition chimique, et de l’état inclusionnaire, mais également sur le plan économique. L’aspect portant sur les économies de gaz est probablement celui qui connaît encore à ce jour le plus d’adaptations. Après présentation des bases théoriques de la décarburation, désulfuration et désoxydation, l’article s’intéresse à détailler les procédés actuels d’affinage sous pression réduite, puis sous vide, avec leurs descriptions, principes, avantages et limitations.
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Pierre-Jean CUNAT : Ancien directeur technique EURO-INOX
INTRODUCTION
Depuis un demi-siècle, les techniques d'affinage des aciers inoxydables ont considérablement évolué tant sur un plan technique (maîtrise de la composition chimique, maîtrise de l'état inclusionnaire, etc.) que sur un plan économique. Un saut technologique important avait été franchi dès les années 1930 avec le procédé Perrin en matière de décarburation et de désulfuration. Le second saut technologique a été celui des procédés d'affinage sous pression réduite au début des années 1970 (procédé AOD et dérivés). Ils ont permis une excellente maîtrise de la décarburation et de la désulfuration tout en réduisant considérablement le coût de l'opération d'affinage. Avec le procédé VOD et ses dérivés (début des années 1980), l'abaissement de la pression partielle de CO se faisant à l'aide du vide, l'obtention de très basses teneurs en carbone, soufre et azote a ouvert la voie aux nuances ferritiques à haute teneur en chrome (Cr ≈ 30 %) et aux nuances austénoferritiques.
Depuis ces évolutions majeures, on a surtout observé des variantes principalement orientées vers des aspects économiques, en particulier en matière d'économies de gaz et de matières premières (chrome et molybdène). Enfin, la capacité d'affinage d'une aciérie qui était de l'ordre de 500 000 tonnes par an en 1990 a été doublée en dix ans ; ce qui correspond en fait au doublement – sur la même période – de la consommation d'acier inoxydable dans le monde.
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- Version archivée 1 de déc. 2001 par Pierre-Jean CUNAT
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7. Évolutions récentes
Depuis le début des années 2000 on assiste à une double évolution. Elle concerne essentiellement les procédés K-OBM-S et AOD.
Le convertisseur AOD est alors équipé d'une lance de soufflage d'oxygène à trois buses et sa capacité a été portée à 150-160 tonnes. Dans ces conditions, une aciérie équipée d'un tel outil d'affinage est capable de produire un peu plus d'un million de tonnes de brames par an .
À cette évolution de la technologie, il faut associer l'utilisation de matières premières moins chères. Il s'agit tout d'abord de la chromite (Cr2O3) qui peut remplacer partiellement la charge de chrome du ferrochrome à haute teneur en carbone (HC-FeCr) pour les nuances courantes (Fe-Cr et Fe-Cr-Ni) et le trioxyde de molybdène MoO3 pour les nuances à 2 % Mo et plus.
Quant au convertisseur K-OBM-S (associé, en amont, à deux convertisseurs dont l'un dit « de recyclage »), il permet, de plus, l'utilisation de fonte liquide déphosphorée (C ≈ 4,0 % et
). Ce schéma de production permet au japonais Kawasaki de produire dans son usine de Chiba 660 000 tonnes par an. On estime que la conjonction de ces deux facteurs (technologie et matières premières) permet de réaliser une économie comprise entre 5 et 10 % pour la nuance plus courante X5CrNi18-10/1.4301.
On notera enfin que, durant la période 1992-2003, la production mondiale d'acier inoxydable est passée de 14,9 millions à 21,5 millions de tonnes par an , le produit inoxydable passant du statut de « spécialité » à celui de « commodité ». Ceci n'a été possible que par l'ajustement des outils d'affinage (de 100 à 160 tonnes par outil) de manière à atteindre le standard d'un million de tonnes par an pour une aciérie.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - STEINS (J.), SCHNELL (G.), SCHRADE (C.) - The use of oxygen in stainless steel production - . VAI Technology News, 31, p. 22 à 27 (août 1999).
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(2) - Melting and Refining Methods, ASM Speciality Handbook - – Stainless Steels, Edited by J.R. Davis, p. 120 à 125 (déc. 1994).
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(3) - DAUM (T.), STEINS (J.), FRITZ (E.), PIRKER (H.), RAMASEDER (N.) - VAINOX, La nouvelle formule du VAI pour l'élaboration des aciers inoxydables : réalisations, perspectives - . La revue de Métallurgie – CIT, no 10 (oct. 1998).
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(4) - CHASSAGNE (J.L.), MALEFANT (J.Y.), SALEIL (J.) - Stainless steel making at Creusot Loire - . Proceedings of « Stainless Steels '77 », p. 89 à 92, Londres (26-27 sept. 1977).
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(5) - OSTBERG (G.) - Modernizing steel making - a reappraisal of the PERRIN Process - . Part 1 : La Revue de Métallurgie – CIT, no 1, p. 41 à 53 (janv. 2001). Part 2 : La Revue de Métallurgie – CIT, no 3, p. 281 à 294 (mars 2001).
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