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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 :
-
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 ;
-
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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7. Température de coulée
7.1 Définition
La température de coulée est la température à laquelle il faut porter l’acier liquide dans le four de fusion avant de procéder à sa vidange vers la poche de coulée. Cette opération intervient en dernier ressort après que toutes les autres opérations métallurgiques aient été réalisées car il est absolument nécessaire que le temps de maintien à haute température soit le plus court possible pour éviter de détériorer la qualité du métal par une remontée des teneurs en gaz dissous (oxygène, hydrogène et azote), par la réoxydation du bain d’acier conduisant à la précipitation d’inclusions non métalliques et à la scorification d’éléments d’alliage facilement oxydables (Al, Mn, Cr…) ainsi que par une pollution par les oxydes provoquée par l’usure plus rapide du garnissage réfractaire équipant le four.
En fait, la température de coulée doit être la plus faible possible pour limiter la dégradation des constituants des moules (sables, liants, enduits) au contact avec le métal liquide et pour améliorer les conditions de solidification notamment en matière de structure et de contraintes résiduelles provoquées par le retrait dimensionnel de la pièce au cours du refroidissement. Naturellement, cette température doit être suffisante pour que la coulabilité du liquide permette la libre circulation de l’acier et le remplissage complet du moule dans ses moindres détails géométriques pour éviter ainsi le défaut typique de malvenue.
La température de coulée est donc un paramètre très important qui résulte du compromis entre la bonne venue des pièces et leur qualité métallurgique. Elle doit être optimisée pour chaque coulée en prenant en compte :
-
de la composition chimique de l’acier ;
-
de la géométrie fine de la pièce à réaliser ;
-
des conditions de remplissage du moule.
Elle doit également prendre en compte :
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la température de liquidus ;
-
la surchauffe ;
-
les pertes thermiques diverses.
7.2 Température de liquidus
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