Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Ces dernières décennies, les techniques d’affinage des aciers inoxydables ont considérablement évoluées, non seulement sur le plan technique avec une meilleure maîtrise de la composition chimique, et de l’état inclusionnaire, mais également sur le plan économique. L’aspect portant sur les économies de gaz est probablement celui qui connaît encore à ce jour le plus d’adaptations. Après présentation des bases théoriques de la décarburation, désulfuration et désoxydation, l’article s’intéresse à détailler les procédés actuels d’affinage sous pression réduite, puis sous vide, avec leurs descriptions, principes, avantages et limitations.
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Pierre-Jean CUNAT : Ancien directeur technique EURO-INOX
INTRODUCTION
Depuis un demi-siècle, les techniques d'affinage des aciers inoxydables ont considérablement évolué tant sur un plan technique (maîtrise de la composition chimique, maîtrise de l'état inclusionnaire, etc.) que sur un 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 et de matières premières (chrome et molybdène). Enfin, la capacité d'affinage d'une aciérie qui était de l'ordre de 500 000 tonnes par an en 1990 a été doublée en dix ans ; ce qui correspond en fait au doublement – sur la même période – de la consommation d'acier inoxydable dans le monde.
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- Version archivée 1 de déc. 2001 par Pierre-Jean CUNAT
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Procédé AOD-VCR
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4. Procédé VOD
Dans le procédé VOD, appelé aussi « ASV » (affinage sous vide), l'alliage en fusion est traité sous vide. On obtient ainsi des pressions partielles de CO très faibles ; la pression de l'enceinte pouvait être abaissée à 100 hPa pendant la décarburation.
La décarburation est effectuée en injectant de l'oxygène à l'aide d'une lance alors qu'un peu de gaz inerte (argon) est injecté au niveau des tuyères simples situées à la base de la cuve (figure 9).
Si le procédé VOD est bien adapté à la production d'aciers inoxydables spéciaux (nuances ferritiques à haute teneur en chrome (Cr ≈ 30 %), aux nuances austénoferritiques (duplex) et à certaines nuances superausténitiques), il présente des performances technico-économiques, moins intéressantes que celles du procédé AOD, pour la majorité des aciers inoxydables. Pour avoir un temps d'affinage comparable à celui du procédé AOD, il est nécessaire de partir d'une charge liquide dont la teneur initiale en carbone est de l'ordre de 0,5 % (figure 6).
Pour obtenir cette valeur, il est nécessaire de réaliser une prédécarburation dans un convertisseur de type AOD (cf. schéma de la filière d'élaboration de la figure 1) ; opération qui peut également être réalisée lors de la fusion dans le four électrique en y insufflant de l'oxygène. Dans ce dernier cas, une partie significative du chrome est oxydée. On la retrouve dans le laitier dont la réduction permet d'en récupérer la majeure partie.
La décarburation est effectuée en insufflant de l'oxygène à l'aide d'une lance sous un vide initial d'environ 250 hPa qui diminue progressivement pour atteindre un niveau de l'ordre de 15 hPa en fin d'opération. La durée de l'opération de décarburation proprement dite varie entre 45 et 60 min, à la suite de quoi le métal en fusion continue à être brassé sous vide pour en réduire la teneur en oxygène. Cette dernière étape est nécessaire car,...
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Procédé VOD
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - STEINS (J.), SCHNELL (G.), SCHRADE (C.) - The use of oxygen in stainless steel production - . VAI Technology News, 31, p. 22 à 27 (août 1999).
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(2) - Melting and Refining Methods, ASM Speciality Handbook - – Stainless Steels, Edited by J.R. Davis, p. 120 à 125 (déc. 1994).
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(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).
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(4) - CHASSAGNE (J.L.), MALEFANT (J.Y.), SALEIL (J.) - Stainless steel making at Creusot Loire - . Proceedings of « Stainless Steels '77 », p. 89 à 92, Londres (26-27 sept. 1977).
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(5) - OSTBERG (G.) - Modernizing steel making - a reappraisal of the PERRIN Process - . Part 1 : La Revue de Métallurgie – CIT, no 1, p. 41 à 53 (janv. 2001). Part 2 : La Revue de Métallurgie – CIT, no 3, p. 281 à 294 (mars 2001).
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