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RÉSUMÉ
Cet article traite de l’histoire de la fabrication de l’acier à travers les siècles ainsi que des nomenclatures qui ont été inventées pour pouvoir les désigner en fonction de leur propriétés mécaniques et chimiques. Élément incontournable de l’industrie du XXIe siècle, l’acier séduit toujours autant les industriels, considéré comme un matériau essentiel pour de nombreux produits et structures. À travers les siècles, des inventeurs se sont efforcés de rendre les méthodes de production plus respectueuses de l’environnement et même de valoriser la filière de recyclage.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
L’histoire de l’acier remonte à l’Antiquité, lorsque les humains ont découvert comment produire de l’acier en utilisant des techniques de forgeage et de martelage. Depuis lors, la fabrication de l’acier a évolué considérablement, passant de la production d’un métal impur à partir d’oxyde de fer aux fourneaux à la production d’un matériau extrêmement résistant et polyvalent.
Aujourd’hui, l’acier est utilisé dans de nombreux secteurs, tels que la construction, l’industrie alimentaire et l’aéronautique, et il est considéré comme un matériau essentiel pour de nombreux produits et structures. Le recyclage des aciers usagés joue également un rôle de plus en plus important dans la production de l’acier, car il est relativement facile de récupérer des ferrailles et des résidus ferreux en utilisant des aimants.
Il existe plusieurs processus de fabrication de l’acier, mais la filière fonte et la filière électrique restent les deux principales méthodes utilisées. Cependant, récemment, de nouveaux procédés tels que la filière à haute température, le procédé à l’azote, le procédé à l’hydrogène, le procédé à l’oxygène et les procédés fondés sur la réduction directe ont émergé et ont gagné en popularité en raison de leur efficacité énergétique et environnementale.
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Différents types d’acier
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2. Élaboration de l’acier
2.1 Du minerai de fer à l’acier
Afin d’obtenir de l’acier, le minerai de fer seul n’est pas suffisant. Dans la réalité, trois matières premières principales entrent dans la production d’acier :
-
le minerai de fer ;
-
le coke métallurgique ;
-
la ferraille.
Le recyclage représente une part importante des entrants pour la réalisation d’acier. Le minerai de fer additionné de coke passant par un haut-fourneau produira de la fonte, à partir de laquelle l’acier sera obtenu.
HAUT DE PAGE2.2 Filières fonte
Après avoir été broyé, criblé et aggloméré ou bouleté, le minerai de fer est introduit dans un haut-fourneau (cf. figure 1) en couches alternées avec du coke pour fournir la chaleur nécessaire à la fusion. Une température d’environ 2 000 degrés Celsius est requise pour que la gangue et le fer fusionnent, suite à la réduction des oxydes de fer du minerai par les gaz produits par la combustion. Le fer réduit au carbone donnera naissance à la fonte. La fonte et le laitier (scorie du haut-fourneau) sont récupérés séparément à intervalles réguliers. Le laitier, qui n’est pas utilisé dans les étapes suivantes, est utilisé dans le secteur de la construction et des travaux publics comme revêtement routier.
Ensuite, la fonte est dirigée vers un appareil appelé convertisseur (cf. figure 2).
Il existe deux types principaux de convertisseurs : celui conçu par Henry Bessemer dans les années 1850 et le convertisseur Thomas Gilchrist développé en Grande-Bretagne en 1878. Le principe est le même : une fois à l’intérieur de la cornue, la conversion se déroule à chaud. De l’air est injecté par des tuyères situées au fond de la cornue. L’oxygène présent dans l’air permet la combustion des impuretés contenues dans le métal brut, ainsi que l’élimination d’une partie du carbone par oxydation. La transformation de la fonte en acier est ainsi réalisée.
L’invention de Thomas Gilchrist à la fin du XIXe siècle a permis de traiter les fontes...
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Élaboration de l’acier
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ROUX (J.C.) - Traitement thermique des aciers : principes et applications. - Eyrolles (2000).
-
(2) - WEISS (P.) - Métallurgie des aciers : structure, propriétés, méthodes de fabrication. - Presses polytechniques et universitaires romandes (2003).
-
(3) - FOND (P.) - Les aciers de construction. - Presses Universitaires de France (2003).
-
(4) - TAYLOR (J.H.) - Acier : science, technique, ingénierie. - Dunod (2005).
-
(5) - HENRY (J.C.) - Les aciers : histoire, élaboration, propriétés, mise en œuvre. - Dunod (2008).
-
(6) - LECOMTE (G.) - Technologie de l’acier. - Eyrolles (2009).
NORMES
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Définit les exigences pour la fabrication, l’inspection et la labellisation des produits en acier et en aluminium utilisés dans la construction. - NF EN 1090 -
-
Définit les exigences pour les aciers pour la construction métallique. - NF A 35-016 -
-
Définit les exigences pour la conception et le calcul des structures en acier. - NF EN 1993-1-1 -
-
Définit les exigences pour les aciers de construction non alliés et les aciers alliés pour températures élevées. - NF EN 10025 -
-
Définit les exigences pour les tubes en acier pour la construction. - NF EN 10210 -
ANNEXES
Loi du 3 janvier 1977 relative à la qualité des constructions.
Décret du 30 décembre 1977 relatif à l’agrément des produits de construction.
HAUT DE PAGE
Brevet FR2868471 : « Procédé de fabrication d’un acier inoxydable à haute teneur en nickel et utilisation de cet acier ».
Brevet FR2796378 : « Procédé de fabrication d’un acier à haute résistance à la corrosion et utilisation de cet acier ».
Brevet FR2837167 : « Procédé de fabrication d’un acier à haute résistance à la fatigue et utilisation de cet acier ».
Brevet FR2858573 : « Procédé de fabrication d’un acier à haute limite élastique et utilisation de cet acier ».
Brevet FR2847503 : « Procédé de fabrication d’un acier à haute résistance à l’usure et utilisation de cet acier ».
HAUT DE PAGE
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Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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