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Pierre-Jean CUNAT : Directeur technique EURO-INOX
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Lire l’articleINTRODUCTION
Depuis un demi-siècle, les techniques d’affinage des aciers inoxydables ont considérablement évoluées tant au plan technique (maîtrise de la composition chimique, maîtrise de l’état inclusionnaire, etc.) qu’au plan économique. Un saut technologique important avait été franchi dès les années 1930 avec le procédé Perrin en matière de décarburation et de désulfuration. Le second saut technologique a été celui des procédés d’affinage sous pression réduite au début des années 1970 (procédé AOD et dérivés). Ils ont permis une excellente maîtrise de la décarburation et de la désulfuration tout en réduisant considérablement le coût de l’opération d’affinage. Avec le procédé VOD et ses dérivés (début des années 1980), l’abaissement de la pression partielle de CO se faisant à l’aide du vide, l’obtention de très basses teneurs en carbone, soufre et azote a ouvert la voie aux nuances ferritiques à haute teneur en chrome (Cr » 30 %) et aux nuances austénoferritiques.
Depuis ces évolutions majeures, on a surtout observé des variantes principalement orientées vers des aspects économiques, en particulier en matière d’économies de gaz. L’une des évolutions possible pour les années à venir pourrait concerner les laitiers de manière à le rendre « neutre » vis-à-vis de l’environnement et de s’inscrire plus encore dans ce vaste programme se référant à un « développement durable ».
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- Version courante de mars 2008 par Pierre-Jean CUNAT
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Bases théoriques1. Localisation dans la filière d’élaboration
La filière d’élaboration des aciers inoxydables comprend trois étapes essentielles, schématiquement représentées à la figure 1 :
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fusion de la charge dans un four électrique à arc à revêtement réfractaire basique : la charge introduite dans le four est constituée par des ferrailles, des chutes d’acier inoxydable triées en fonction de leur composition chimique, des ferroalliages (ferrochrome, ferrosilicium, etc.) et des métaux purs ;
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affinage sous pression réduite : l’opération d’affinage consiste essentiellement en une phase de décarburation suivie d’une phase de réduction. La seconde phase consiste à désoxyder l’alliage en fusion et à le désulfurer. L’affinage proprement dit peut être suivi d’une opération de métallurgie en poche. Elle consiste à introduire, si nécessaire, les éléments stabilisants tels que le titane et/ou le niobium et à poursuivre la désoxydation du bain liquide par l’addition d’aluminium, de calcium, de terres rares ... à l’abri de l’air grâce notamment à la technique du fil fourré. Pour que ces dernières additions soient réparties de manière homogène, il est quasi nécessaire d’opérer en présence d’un brassage d’argon ;
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la coulée généralement sous la forme d’une coulée continue et exceptionnellement sous la forme d’une coulée en lingots : le principe de la coulée continue s’est imposé depuis les années 1970 aussi bien pour les produits plats que pour les produits longs. Il est basé sur l’obtention rapide et en continu d’une peau capable de contenir le métal liquide jusqu’à sa solidification complète et de résister à la pression ferrostatique. La coulée en lingots est un procédé ancien qui est encore pratiqué pour les nuances spéciales (martensitiques à teneur élevée en carbone, nuances réfractaires à teneur élevée en aluminium...) ou lorsqu’il s’agit de réaliser des formats incompatibles avec le procédé par coulée continue (tôles très épaisses, pièces forgées).
Ce schéma, même s’il est simplifié, montre qu’il existe plusieurs voies d’affinage possibles pour obtenir sensiblement le même...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - STEINS (J.), SCHNELL (G.), SCHRADE (C.) - The use of oxygen in stainless steel production. - VAI Technology News, 31, p. 22-27, août 1999.
-
(2) - Melting and Refining Methods, ASM Speciality Handbook - – Stainless Steels, Edited by J.R. Davis, p. 120-125, déc. 1994.
-
(3) - DAUM (T.), STEINS (J.), FRITZ (E.), PIRKER (H.), RAMASEDER (N.) - VAINOX, La nouvelle formule du VAI pour l’élaboration des aciers inoxydables : réalisations perspectives. - La revue de Métallurgie – CIT, no 10, oct. 1998.
-
(4) - CHASSAGNE (J.L.), MALEFANT (J.Y.), SALEIL (J.) - Stainless steel making at Creusot Loire. - Proceedings of « Stainless Steels ’77 », p. 89-92, Londres, 26-27 sept. 1977.
-
(5) - OSTBERG (G.) - Modernizing steel making - a reappraisal of the PERRIN Process - . Part 1 : La Revue de Métallurgie – CIT, No 1, p. 41-53, janv. 2001. Part 2 : La Revue de Métallurgie – CIT, No 3, p. 281-294, mars 2001.
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