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RÉSUMÉ
L’élaboration de l’acier moulé est une succession d’opérations métallurgiques élémentaires. La combinaison et l’enchaînement de ces différents processus dépendent des équipements de fusion et d’élaboration secondaire dont dispose l’atelier de fonderie ainsi que du degré de pureté de l’acier requis. Certaines opérations sont donc systématiques alors que d’autres sont soumises à l’appréciation du fondeur. Parmi les opérations systématiques, on a la sélection de la charge, la fusion, la désoxydation, la mise à la nuance et les contrôles divers comme les mesures de température ou la détermination de la composition chimique.
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Jean-Marcel MASSON : Ingénieur Civil des Mines - Chef du Service Métallurgie - Centre de développement des industries de mise en forme des matériaux (CTIF) - Professeur à l’École Supérieure de Fonderie et de Forge - Expert judiciaire
INTRODUCTION
L’élaboration de l’acier moulé peut s’analyser comme la succession d’opérations métallurgiques élémentaires qui font l’objet d’une description dans le présent dossier. La combinaison et l’enchaînement de ces différents processus dépendent des équipements de fusion et d’élaboration secondaire dont dispose l’atelier de fonderie ainsi que du degré de pureté de l’acier requis tel qu’il est défini par les impositions des commandes des clients. Certaines opérations sont donc systématiques alors que d’autres sont soumises à l’appréciation du fondeur. Parmi les opérations systématiques, il convient de citer :
-
la sélection de la charge qui est fonction du type de four utilisé, du taux de retours et de la nature de l’acier ;
-
la fusion ;
-
la désoxydation ;
-
la mise à la nuance ;
-
et les contrôles divers comme les mesures de température ou la détermination de la composition chimique.
En revanche, les opérations d’affinage comme la décarburation ou la déphosphoration sont réalisées uniquement dans les fours à arcs à garnissage acide ou basique, tandis que la désulfuration requiert obligatoirement un four à arcs équipé d’un garnissage basique ou une installation de métallurgie secondaire .
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Désoxydation. Réglages analytiques finaux
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5. Désulfuration
5.1 Réaction chimique
L’extraction du soufre de l’acier liquide passe nécessairement par la formation de sulfures stables. Les données thermodynamiques montrent l’intérêt du sulfure de calcium (CaS) par rapport aux autres sulfures (MnS, FeS…). Mais l’oxyde de calcium CaO est lui aussi très stable. Aussi la désulfuration ne pourra se produire qu’en déstabilisant l’oxyde (CaO) et en se plaçant dans des conditions thermodynamiques favorables à la précipitation de CaS (figure 13).
En résumé, la désulfuration de l’acier liquide par un laitier est pilotée par deux réactions que l’on peut écrire :
L’équilibre [1] est déplacé vers la gauche :
-
par une faible concentration d’oxygène (O) ;
-
par une élévation de température.
L’équilibre [2] est déplacé vers la droite :
— par de fortes teneurs en Ca et S.
De façon synthétique, l’extraction du soufre de l’acier liquide s’écrit :
En sachant que le laitier est sous forme ionisée, [3] devient :
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