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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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6. Désoxydation. Réglages analytiques finaux
6.1 Rôle de la désoxydation
En fonderie, la désoxydation finale ou calmage est une opération très importante dont le but est de prévenir les dégagements éventuels de gaz lors de la solidification et du refroidissement de la pièce moulée. Ces dégagements gazeux étant susceptibles de créer des défauts volumiques (piqûres, soufflures) ou des composés métalliques nocifs, elle vise notamment à contrôler la teneur en oxygène, et ensuite les teneurs en azote et en hydrogène. Le contrôle de la teneur en oxygène permet également d’améliorer la propreté micrographique de l’acier (figure 15).
HAUT DE PAGE6.2 Oxygène
Il existe plusieurs sources d’oxygène susceptible de réagir avec l’acier :
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l’oxygène dissous dans l’acier à haute température dont la solubilité diminue fortement au cours de la solidification et du refroidissement pour devenir pratiquement nulle à température ambiante (figure 16) ;
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la réaction entre le métal liquide et les matériaux humides (poches, moules) suivie de la décomposition de l’eau : H2O
H2 + O2 ;
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l’absorption de l’oxygène de l’air au cours des transvasements et des maintiens à haute température, y compris dans la poche de coulée.
L’oxygène rejeté au cours de la solidification et du refroidissement de l’acier va réagir avec les éléments les plus oxydables contenus dans l’acier suivant leurs valeurs d’enthalpie libre d’oxydation. En l’absence de réducteurs forts,...
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