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RÉSUMÉ
L’approche de la thermodynamique métallurgique est basée sur des informations expérimentales issues de mesures d'équilibres calorimétriques ou électrochimiques, présentées sous forme d'enthalpies libres ou de potentiels chimiques. La sidérurgie traitant de la production de la fonte, du fer et des aciers, la thermodynamique appliquée aux réactions sidérurgiques a pour étude les problèmes liés à la réduction des minerais, les réactions entre métal et laitier et le comportement des réfractaires.
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The metallurgical thermodynamics approach is based upon experimental data obtained from the measurement of calorimetric or electrochemical equilibria and presented under the form of free enthalpies or chemical potentials. In the same way as the steel industry deals with the production of cast iron, iron and steel, thermodynamics applied to steel reactions studies the issues related to the reduction of ores, the reactions between metal and slag and the behavior of refractories.
Auteur(s)
-
Pierre PERROT : Professeur émérite, laboratoire de métallurgie physique - Université des Sciences et Technologies de Lille
INTRODUCTION
La sidérurgie étant consacrée à la production de la fonte, du fer et des aciers, les différents matériaux rencontrés par le sidérurgiste sont :
-
le minerai, généralement solide ;
-
le métal, liquide au moment de son élaboration, puis solide ;
-
le laitier, mélange d'oxydes liquides en équilibre avec le métal ;
-
les réfractaires qui peuvent réagir avec le métal ou le laitier ;
-
les gaz, même s'ils ne sont pas considérés comme un matériau.
La thermodynamique appliquée aux réactions sidérurgiques traite donc des points suivants :
-
problèmes liés à la réduction des minerais ;
-
réactions entre métal et laitier ;
-
comportement des réfractaires dans leur environnement ;
-
dissolution des gaz dans les métaux.
Ces trois derniers points, notamment, seront abordés dans deux articles ultérieurs [M7221] et [M7222].
Elle permet de définir les conditions optimales d'élaboration en fonction du matériau de départ, minerai ou ferrailles de récupération et des buts poursuivis : composition visée, teneur admissible en impuretés.
Les traitements thermiques ultérieurs, qui permettent d'affiner les propriétés mécaniques du matériau final, ne sont pas examinés dans le cadre de cet article qui ne traite que de la thermodynamique appliquée aux équilibres sidérurgiques.
Le présent article offre à l'ingénieur sidérurgiste quelques rappels thermodynamiques, une expression, en fonction de la température, des enthalpies libres de transition et de vaporisation des éléments, ainsi qu'une expression des enthalpies libres d'excès de mélange pour les principales solutions métalliques.
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BIBLIOGRAPHIE
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