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RÉSUMÉ
Cet article a pour objectif de rapporter des cas pratiques diversifiés d’élaboration des aciers moulés. Les procédés couramment employés dans l’industrie de la fonderie pour élaborer les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables notamment à basse teneur en carbone, ainsi que les alliages spéciaux comme les bases nickel sont donc largement décrits et explicités. Sont également présentés à ce titre les progrès métallurgiques récents et performants, notamment la mesure des teneurs en gaz (azote, hydrogène, oxygène) directement dans le four de fusion, le brassage pneumatique appliqué au four à fusion, ainsi que la technologie du vide.
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Jean-Marcel MASSON : Ingénieur Civil des Mines - Chef du Service Experts Scientifiques CTIF - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge ESFF
INTRODUCTION
Cet article a pour objectif de donner quelques exemples pratiques concernant l’élaboration des aciers moulés. Il s’inscrit dans la suite logique des articles précédents « Évolution des procédés d’élaboration », « Fours de fusion », « Principales opérations métallurgiques », « Métallurgie secondaire » auxquels il fait référence.
Les exemples retenus décrivent les modalités pratiques couramment employées dans l’industrie de la fonderie pour élaborer les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables notamment à basse teneur en carbone ainsi que les alliages spéciaux comme les bases nickel. Une attention toute particulière a été accordée à la maîtrise des teneurs en gaz (azote, hydrogène, oxygène) présents dans l’acier liquide, domaine qui a connu un fort développement au cours de ces dernières années notamment avec la mesure des teneurs directement dans le four de fusion, ce qui a ouvert des nouvelles voies pour optimiser la compacité et les performances des matériaux. En ce qui concerne l’élaboration au four à induction, les technologies récentes de brassage pneumatique ont permis de réaliser certaines opérations métallurgiques qui étaient jusqu’alors réservées aux seuls fours à arcs. Des progrès importants ont aussi été constatés dans le cadre de l’élaboration des aciers inoxydables et des alliages spéciaux par la mise en œuvre de procédés métallurgiques performants intégrant largement la technologie du vide ou les principes de la dilution gazeuse à l’aide de gaz neutres ou actifs.
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3. Élaboration au four à induction
3.1 Précautions élémentaires
Pour la fusion de l’acier, les fours à moyenne fréquence ou à haute fréquence sont le plus souvent utilisés car ils permettent une fusion rapide et l’élaboration de toutes les nuances y compris les alliages spéciaux, à base de nickel ou de cobalt.
Quelques précautions générales doivent cependant être observées pour éviter les rebuts :
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compte tenu de la possibilité d’élaborer de nombreuses nuances, il est nécessaire, entre deux nuances très différentes, de procéder à une fusion de lavage ; généralement, après une coulée d’aciers inoxydables ou réfractaires, on élabore un acier au carbone et on récupère du chrome et du nickel, ce qui peut permettre d’élaborer un acier faiblement allié ;
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les fours étant généralement de faible capacité, une erreur sur la nature des retours a plus d’influence que dans le cas d’un four de forte capacité ; le classement des retours de fabrication doit être très rigoureux ;
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aussi bien pour les retours que pour les ferrailles et les ferroalliages, il faut employer des charges propres et exemptes d’humidité car au four à induction il n’y a pas de phase d’affinage pour éliminer les tenues excessives en gaz (H, N). En cas de doute, il convient de préchauffer les ferroalliages voire les retours vers 650 oC, surtout dans le cas des aciers inoxydables ou réfractaires où la quantité utilisée est importante ;
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il faut éviter les surchauffes, notamment du pied de bain, qui conduisent à une usure importante du garnissage et peuvent créer une percée de creuset, d’où la nécessité de charger régulièrement les matières solides lorsqu’elles ne peuvent être introduites dans leur totalité au départ de la fusion, compte tenu de la forme du creuset.
3.2 Aciers au carbone ou faiblement alliés
Les conditions de fonctionnement électrique d’un four à induction imposent l’utilisation de charges denses pour assurer un bon couplage électromagnétique. Sur un fond du creuset, pour éviter les chocs mécaniques, on charge habituellement des petites ferrailles,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MASSON (J.M.) - Les aciers moulés à l’azote. - Congrès Mondial de Fonderie, CIATF, Paris 2000.
-
(2) - Notice CTIF-ETIF - La désoxydation par l’aluminium des aciers moulés. - AC 30, 1983
-
(3) - Notice CTIF-ETIF - Conduite des fours à arcs pour l’élaboration des aciers au carbone et des aciers spéciaux. - ETIF, 1974.
-
(4) - RATCHEV (O.) - High Nitrogen Steel - . Bulgarian Academy of Sciences, 1995.
-
(5) - MASSON (J.M.) - Acciais per getti legati all’azoto. - Industria Fusaria, 2000.
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(6) - MASSON (J.M.) - Nouvelles techniques d’élaboration au four à induction. - ADEME, août 2000.
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