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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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5. Exemples de métallurgie sous vide
5.1 Généralités
La métallurgie sous vide occupe une place à part croissante dans l’élaboration des aciers et des alliages spécifiques moulés à propriétés améliorées. En fait, l’idée de traiter les métaux par le vide n’est pas nouvelle puisque déjà, au siècle dernier, BESSEMER signalait les dangers de la présence de gaz dans l’acier liquide et indiquait la possibilité de les éliminer en plaçant la poche d’acier dans une chambre à vide. Mais ce n’est que depuis une quarantaine d’années que ces techniques nouvelles ont pu être appliquées à la production industrielle d’alliages spéciaux et, depuis une vingtaine d’années, à la production de grandes masses d’acier corroyé, ce retard étant essentiellement lié à des difficultés technologiques qui n’ont pu être levées que grâce à des progrès considérables accomplis dans la production du vide.
En fonderie d’acier, deux méthodes sont possibles pour l’application du vide à la production des alliages.
La première consiste à fondre le métal sous vide et à le couler sous vide : ce sont évidemment les conditions idéales, mais celles aussi qui présentent le plus de difficultés et des investissements élevé. La fusion peut se faire dans des fours à induction, dans des fours à arc à électrode consommable ou, encore dans des fours à bombardement électronique. La première de ces techniques a, seule, reçu des applications pour le moulage à échelle industrielle. La fusion sous vide permet, comme nous le verrons, une amélioration substantielle des propriétés des alliages, mais son application reste limitée à des productions relativement faibles et, sauf pour des applications très particulières, les plus grands fours à induction sont limités à quelques tonnes.
La seconde méthode d’application du vide, intéresse, au contraire, la production de plus grandes quantités de métal. Elle consiste à élaborer l’acier par des procédés classiques, four électrique ou à arc, ou même convertisseur, et à le traiter par le vide au moment de la coulée. Ce procédé n’utilise certes pas non plus complètement les possibilités du vide, mais il a l’avantage de pouvoir s’appliquer à de grandes masses pouvant dépasser...
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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
-
(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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