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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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2. Élaboration des aciers inoxydables à basse teneur en carbone
2.1 Procédés d’élaboration
Au cours de ces dernières années, les procédés d’élaboration de l’acier inoxydable ont bénéficié de nombreuses améliorations. Actuellement, les fours électriques à arcs et les fours électriques à induction à creuset sont systématiquement utilisés pour la fusion et le préaffinage des aciers moulés et ont définitivement supplantés tous les autres procédés. Pour obtenir de manière économique les basses teneurs en carbone et en éléments résiduels ainsi qu’une excellente propreté micrographique, certaines entreprises se sont équipées d’installations de métallurgie secondaire qui permettent de réaliser des affinages très poussés.
Les fours électriques à induction à creuset sont assez souvent utilisés pour la production d’aciers inoxydables. Compte tenu de leur conception, les opérations d’affinage classiques sont difficilement réalisables dans ce type de fours. Ils sont considérés comme de simples engins de fusion où la composition ainsi que la propreté micrographique dépendent essentiellement des matières premières enfournées. Celles‐ci sont sélectionnées avec soin par les fondeurs qui selon le degré de pureté retenu peuvent approvisionner des matières premières et des ferroalliages neufs, des ferrailles inoxydables en provenance de la sidérurgie ou encore lorsque les circonstances l’exigent, des alliages mères spécifiques qui sont élaborés dans des fours sous vide.
Les fours à arcs sont mis en œuvre pour la fusion et le préaffinage ainsi que pour l’élaboration des aciers inoxydables (voir détail au § 4.1.4) mais compte tenu des équilibres thermodynamiques [1] chrome-carbone-oxygène, l’obtention de basses teneurs en carbone est assez délicate et dans tous les cas onéreuse. Aussi pour les productions de masse,...
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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.
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(2) - Notice CTIF-ETIF - La désoxydation par l’aluminium des aciers moulés. - AC 30, 1983
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(3) - Notice CTIF-ETIF - Conduite des fours à arcs pour l’élaboration des aciers au carbone et des aciers spéciaux. - ETIF, 1974.
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(4) - RATCHEV (O.) - High Nitrogen Steel - . Bulgarian Academy of Sciences, 1995.
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(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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