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RÉSUMÉ
L’utilisation principale du zinc et de ses alliages est la protection de l’acier contre la corrosion, notamment par galvanisation. La mise en forme est aussi un procédé d’importance non négligeable. Les procédés actuels de première transformation font souvent appel à des processus continus : coulée continue horizontale de plaques minces et laminage en bande à chaud pour les produits plats, coulée continue de produits ronds suivie de laminage, puis de tréfilage, pour les fils. Les procédés de deuxième transformation font appel à des techniques plus classiques utilisées aussi pour les autres métaux.
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Ronald RACEK : Ingénieur de l’École centrale de Paris - Docteur ès sciences - Chef du département Gestion de projets à la société Umicore France
INTRODUCTION
L’utilisation principale du zinc et de ses alliages est la protection de l’acier contre la corrosion, notamment par le procédé de galvanisation.
Néanmoins, la mise en forme est un procédé d’importance non négligeable, particulièrement en Europe et plus précisément en France.
Le procédé prépondérant est le laminage, en majeure partie de produits plats, essentiellement pour des utilisations dans le bâtiment, à savoir la couverture, la façade et l’évacuation des eaux pluviales, marché en légère croissance depuis des décennies.
Les particularités des processus de mise en forme du zinc et de ses alliages, par rapport à d’autres métaux d’usage courant, découlent d’une part de sa structure cristalline hexagonale, qui a pour conséquence une forte anisotropie des propriétés physiques et mécaniques, d’autre part du fait que la température de transformation est toujours proche de la température de fusion.
Les procédés actuels de première transformation font appel de plus en plus systématiquement à des processus continus : coulée continue horizontale de plaques minces et laminage en bande à chaud pour les produits plats, coulée continue de produits ronds suivie de laminage, puis de tréfilage, pour les fils.
Les procédés de deuxième transformation, en revanche, font appel à des techniques plus classiques utilisées aussi pour les autres métaux.
Enfin les traitements de surface de produits laminés plats sont en développement sensible depuis deux décennies.
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Seconde transformation
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3. Fonderie et première transformation
3.1 Fusion
Dans l’industrie du zinc, les ateliers qui s’occupent du stade de première transformation ont tous une fonderie intégrée, qui a pour rôles principaux :
-
la fusion du zinc de départ soit sous forme de cathodes de zinc électrolytique, soit sous forme de lingots ;
-
l’élaboration des alliages désirés à l’état liquide ;
-
la récupération des déchets de fabrication qui proviennent de l’étape de première transformation dans l’atelier, ou de celle de seconde transformation chez les clients.
Notre propos n’est pas de traiter ici des problèmes de fusion des alliages de zinc [16] mais des particularités des installations de fusion servant au premier stade de transformation.
Les installations de fusion modernes font appel de plus en plus à l’utilisation de fours à induction pour les raisons suivantes :
— forte capacité de fusion ;
l’énergie nécessaire pour fondre 1 t de zinc et la porter à 480 oC est de 85 kWh, le rendement électrique des inducteurs est de 0,9 et les pertes thermiques sont de l’ordre de 110 kW, dans un four contenant 60 t de zinc liquide et de 15 t / h de capacité de fusion.
— bonne homogénéisation de l’alliage, par les mouvements de convection qui se développent au sein du métal liquide.
On utilise en général des fours basse fréquence à canal, parfois des fours sans canal de rendement électrique inférieur, pour la fabrication d’alliage mère, lorsque le besoin s’en fait sentir. La protection de la surface du zinc liquide dans les fours contre l’oxydation de l’air est assurée par la présence en surface d’un flux (chlorure d’ammonium).
Les pertes de zinc par oxydation au cours de l’opération de fusion sont de 3 à 5 %, dont plus de la moitié est récupérée par ailleurs.
Dans les goulottes de coulée, la protection du liquide est assurée par l’addition d’une très faible quantité d’aluminium dans l’alliage (moins de 150 ppm masse), qui a tendance à migrer vers la surface du liquide et crée une fine pellicule d’alumine, freinant les échanges avec l’atmosphère.
Pour éviter l’introduction dans les produits corroyés de pellicules d’oxydes susceptibles de détériorer...
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Fonderie et première transformation
ANNEXES
Le marché mondial du laminé pour le bâtiment (environ 90 % de la consommation totale) est d’environ 300 000 t/an, en progression annuelle de 2 %. La production et la consommation varient très fortement d’un pays à un autre, surtout en fonction des traditions héritées des deux siècles précédents.
L’Europe occidentale est largement dominante, mais on constate une forte croissance de la consommation sur de nouveaux marchés, notamment l’Europe de l’Est, l’Amérique du Nord et l’Asie.
La France occupe une position forte, avec une production d’environ 100 000 t/an et une consommation de l’ordre de 70 000 t/an.
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