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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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3. Procédés d'affinage sous pression réduite
3.1 Principe
Le principe de la décarburation des alliages à haute teneur en chrome, c'est-à-dire sensiblement supérieure à 9 % Cr, a été rappelé au paragraphe . Il est basé sur l'abaissement de la pression partielle de CO soit en diluant le CO avec un autre gaz (procédé AOD et dérivés), soit en travaillant sous vide (procédé VOD). Pour le procédé AOD et ses dérivés (essentiellement CLU et K-OBM-S) le gaz neutre utilisé pour la dilution joue également un rôle important dans le refroidissement des tuyères d'injection.
HAUT DE PAGE3.2 Procédé AOD
Après avoir réalisé l'opération de fusion des éléments constituant le futur alliage dans un four électrique à arc (FEA), la charge liquide est transférée dans le convertisseur AOD (Argon Oxygen Decarburization) (figure 4).
HAUT DE PAGE3.2.1 Description d'un convertisseur AOD
Le convertisseur AOD, appelé aussi « cornue AOD », se compose d'une cuve et d'un chapeau de forme conique. Il est constitué par une enveloppe métallique (ou blindage) garnie intérieurement de réfractaire généralement à base de dolomie (carbonate double de calcium et de magnésium : CaMg(CO3)2).
Grâce à l'anneau à tourillons, le convertisseur peut être incliné pour les opérations de remplissage avec la charge liquide brute, de décrassage (élimination du laitier) et de versement de la charge liquide affinée dans une poche qui sera transférée vers la machine de coulée continue ou le dispositif de coulée en lingotière.
La partie inférieure de la cuve est traversée par des tuyères de soufflage disposées latéralement. Suivant la capacité du convertisseur, généralement comprise entre 50 et 150 tonnes, leur nombre varie de trois à sept. Au travers de ces tuyères, on injecte un mélange gazeux composé d'argon et d'oxygène, ou d'azote et d'oxygène dont le rôle est de décarburer l'alliage métallique...
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BIBLIOGRAPHIE
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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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