Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
L’utilisation des ferrailles pour fabriquer de nouveaux aciers pose des problèmes métallurgiques en raison de la présence d’éléments résiduels. Parmi les éléments gênants au-delà de certaines teneurs, on distingue les métaux parfois difficiles à éliminer, et les métalloïdes que l’on sait éliminer sauf l’azote apporté par la fusion au four électrique. Après le rappel des mécanismes généraux de l’effet des éléments considérés sur les propriétés d’emploi des aciers, sont décrits les effets particuliers qui impactent les défauts (cuivre…) et certaines propriétés spécifiques (formage : rôle de l’azote) des produits et nuances. Ensuite, les conséquences dans le choix des filières basées sur les ferrailles sont examinées.
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Marc GRUMBACH : Ingénieur civil des Mines, ancien ingénieur à l’Institut de Recherche de la Sidérurgie Française (IRSID)
INTRODUCTION
Alors que les ferrailles sont devenues une matière première importante de la sidérurgie avec un conditionnement et des traitements appropriés, leur utilisation ne se fait pas sans problèmes.
Ces problèmes sont de deux sortes, une adaptation au procédé de fusion, et une adaptation au produit fabriqué, essentiellement à ses propriétés.
En effet, par nature les ferrailles possèdent la composition des aciers et cette composition varie suivant les nuances avec des additions d’éléments d’alliage le plus souvent en faibles quantités (les aciers fortement alliés comme les aciers inoxydables sont en principe recyclés à part). La présence de métaux de revêtements comme le zinc ou l’étain est fréquente ; on trouve également des métalloïdes comme le soufre et le phosphore et évidemment du carbone et de l’azote. De plus, malgré le broyage et le tri magnétique, d’autres métaux associés à l’acier dans les appareils comme le cuivre et l’aluminium sont entraînés et subsistent jusqu’à la fusion.
Enfin, il y a une interaction entre la filière d’élaboration et la composition finale de l’acier par suite de l’élimination de certains éléments. Par contre, la fusion de ferrailles au four électrique se traduit par une reprise d’azote forte qui caractérise cette filière. Cette importance de l’azote justifie un paragraphe spécial.
Par ailleurs, le détail des propriétés produit par produit montre que l’influence d’un élément ne dépend pas seulement de sa teneur moyenne, mais également des interactions avec les autres éléments et avec les cycles thermomécaniques, en particulier les ségrégations à la coulée, ou lors des chauffages et des refroidissements, avec en plus l’effet des corroyages ou des traitements.
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Effets des métaux sur les autres propriétés
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3. Mécanismes et effets généraux des métaux et de l'azote sur les propriétés
Il est habituel de rappeler l’influence des éléments résiduels sous une forme générale en les considérant en solution solide homogène et cela pour tous produits confondus.
Mais cette approche se traduit par certaines confusions dans le choix de teneurs limites dont les valeurs vont dépendre du rôle réel joué par l’élément cité dans la ou les propriétés critiques de chaque produit tout en prenant en compte le chemin de fabrication. Cela est particulièrement vrai pour les aciers non alliés à bas carbone destinés à des produits haut de gamme.
Du point de vue global, on retiendra surtout le rôle des résiduels sur les problèmes de défauts de surface et leur influence durcissante sur tous les produits.
Il est ensuite utile de rappeler certains phénomènes significatifs ayant fait l’objet d’études détaillées comme par exemple la fragilité de revenu des aciers faiblement alliés traités thermiquement, la soudabilité ou l’aptitude au formage.
Parmi les synthèses complètes, on citera tout particulièrement les études portant sur le cycle du fer de J.P. Birat et les études européennes financées par la CECA et résumées par le texte de C. Marique .
3.1 Enrichissement en surface et défauts
La présence dans l’acier coulé de métaux moins oxydables que le fer comme...
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Mécanismes et effets généraux des métaux et de l'azote sur les propriétés
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BIRAT (J.P.), ZAOUI (A.) - Le cycle du fer - Rev. de Met. Paris, vol. 99, n° 10, pp. 795-807 (oct. 2002).
-
(2) - BIRAT (J.P.), BÉRANGER (G.) - Ferrailles et résiduels dans les aciers. Le livre des aciers spéciaux - Lavoisier éditeur, chapitre 22, pp. 638-675 (1997).
-
(3) - MARIQUE (C.) - Scrap recyclimg and production of high quality steel grades in Europe - Rev. de Met. CIT (nov.1996).
-
(4) - GALDON (F.), MÉTIVIER (J.) - * - . – Rapport interne IRSID.
-
(5) - MOUSSY (F.), FRANÇOIS (P.) - Physique et mécanique de la mise en forme des métaux - École d’été d’Oléron, éditeurs Presses du CNRS, partie 7 : Formage et propriétés mécanique, chap. 3 ; Propriétés d’emploi des aciers à bas carbone pour tréfilage fin (1987).
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