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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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4. Déphosphoration
4.1 Généralités
La déphosphoration est une opération métallurgique classique qui permet d’abaisser la teneur en phosphore de l’acier à la valeur spécifiée. Les différents procédés industriels s’articulent autour de l’oxydation du phosphore et du piégeage de l’oxyde formé par un laitier qui sera ensuite éliminé. Pour être efficace, le laitier doit être basique, ce qui implique également l’utilisation d’un réfractaire basique pour la construction du garnissage du four.
HAUT DE PAGE4.2 Loi d’oxydation
En milieu oxydant, le phosphore s’oxyde suivant la loi :
Ensuite, l’oxyde de phosphore (acide) réagit avec les laitiers basiques à forte teneur en chaux en formant le phosphate de calcium :
Il existe dans l’acier d’autres éléments qui sont susceptibles de réagir avec l’oxygène : C, Si, Mn, Cr, Fe… L’examen du diagramme des enthalpies libres de formation des oxydes permet de déterminer les conditions thermodynamiques favorables à l’oxydation du phosphore. Il montre, entre autres, que les courbes de formation FeO et P2O5 sont proches, que l’élimination du phosphore est facilitée du côté des basses températures et que, vers les hautes températures, l’oxydation du phosphore n’est possible qu’au prix d’une oxydation exagérée du fer.
Ces courbes montrent également que les éléments...
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