Présentation
RÉSUMÉ
La refusion sous laitier électroconducteur (ESR) est un procédé qui permet le contrôle de la vitesse de solidification et l’affinage du métal liquide par un laitier.
Après avoir exposé les principes et applications du procédé ESR, les avantages et limites de cette voie d’élaboration seront discutés et comparés à d’autres procédés d’élaboration de lingots. Les principales variantes de fours ESR ainsi que le principe de la conduite d’une refusion seront présentés.
Enfin l’intérêt de la modélisation numérique du procédé comme outil d’aide au choix des paramètres opératoires sera illustré.
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Lire l'articleAUTEUR(S)
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Alain JARDY : Directeur de Recherches au CNRS – Docteur en Sciences des Matériaux de l’Institut National Polytechnique de Lorraine - Institut Jean Lamour – UMR 7198 université de Lorraine/CNRS (Nancy, France)
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Stéphane HANS : Responsable du Département R&D – Élaboration et Coulée des Alliages – Docteur en Science et Génie des Matériaux de l’Institut National Polytechnique de Lorraine - Aubert & Duval (Les Ancizes, France)
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Sylvain CHARMOND : Ingénieur de Recherche – Docteur en Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés de l’Institut Polytechnique de Grenoble - Aubert & Duval (Les Ancizes, France)
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Alexandre DEVAUX : Responsable Service Métallurgie/Procédés – Docteur en Sciences des Matériaux de l’École des Mines de Paris - Aubert & Duval (Les Ancizes, France)
INTRODUCTION
Le procédé de refusion sous laitier électro-conducteur (procédé ESR pour Electro Slag Remelting ) a été développé à partir des années 1960 pour accompagner les besoins des industries de l’aéronautique, de l’énergie et du nucléaire, en matériaux à valeur d’usage améliorée ou destinés à des applications critiques.
Le procédé est principalement utilisé pour la production de lingots d’aciers ou de superalliages et alimente le processus de transformation en demi-produits par forgeage ou laminage et la fabrication de produits finis pour de nombreux secteurs d’activité.
La capacité mondiale de lingots refondus ESR dépasse le million de tonnes par an.
Le contrôle de la vitesse de solidification et l’affinage du métal liquide par un laitier confèrent au lingot refondu une qualité améliorée par rapport au lingot primaire. Les aciers ou superalliages refondus se caractérisent par une haute propreté inclusionnaire, une très bonne compacité et homogénéité chimique.
Les avantages et limites de cette voie d’élaboration seront discutés et comparés aux procédés d’élaboration de lingots conventionnels ou au procédé de refusion à l’arc sous vide. Les principales nuances refondues sous laitier et les marchés associés seront présentés.
Le principe de la conduite de fusion est présenté et détaille les principaux leviers opératoires, ainsi que les compositions des laitiers couramment utilisés. Le choix de ces paramètres et le maintien de conditions de refusion stables conditionnent en grande partie la qualité finale des lingots produits. L’aspect technologique du procédé ESR est également abordé avec la présentation des différentes configurations de fours ESR .
Enfin, cet article traite de la modélisation du procédé. Les outils numériques développés permettent de décrire les mécanismes physiques complexes mis en jeu. Un état de l’art et les principes de validation des modèles sont abordés avant une présentation de différentes applications qui illustrent l’intérêt de ces outils pour aider le producteur à optimiser le choix des conditions opératoires.
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MOTS-CLÉS
laitiers | aciers | Four | lingots | solidification | refusion | superalliages | inclusion | ESR
DOI (DIGITAL OBJECT IDENTIFIER)
Procédé de refusion sous laitier électroconducteur (ESR)
Principe de la refusion sous laitier
Sources bibliographiques
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