Points spécifiques à la fonderie d’acier

• température de coulée élevée ( 1600°C ), élaboration à 1650 – 1700°C
• Coulabilité médiocre, é limite des pièces : 7 à 8 mm
• Sable silico – argileux Iafs = 50 à 60
• Grésage à éviter : Pas de noir minéral ( carburation ) : Fe + H2O → FeO ;

FeO + SiO2→ FeSiO3 ( silicate fusible à 1400 °, donc vitrification ), utilisation de chamotte, olivine, chromite, zircon, couches.

Pas d’aciers au Manganèse en sable siliceux car : MnO + SiO2 → MnSiO3.

• Dilatation de la silice ( 573°C ) : 1.5% en volume ; 0.5% linéaire → Gerces ; queue de rat ; gales ;…)
• Descentes de coulée en croning ; en busettes réfractaires. Forte réactivité sable-acier ( Haute température, masse volumique ) → érosion, inclusions.
• Coulée par poches à quenouille ( agressivité vis a vis du réfractaire )
• Echelonnement Divergent
• Retrait élevé 15 à 20 °/_°° ; risque de criques
• Contraction importante 6 à 10% → masselottage important, les masselottes sont souvent atmosphériques et exothermiques.
• Pas de LOST – FORM à cause de la carburation
• Les moyens de contrôle sont importants ( inclusions, gerces, criques, retassures, piqûres les justifient )

→ Radiographie, ultrasons, magnétoscopie, ressuage.

Procédés de moulage – noyautage :

Silicate-CO2 ( CO2 : 1.5% du poids de sable )

Ashland, pep-set, 3% d’oxyde de fer ( éviter criques, gerces, piqûres )

Furannique ( sans N2 sinon piqûres )

Croning et ( boite chaude )

Cire perdue et SHAW ( pour les petites pièces )

Chamotte et sable au ciment ( Grosses pièces )

Infos :

Soudabilité de l’acier augmente lorsque le taux de carbone diminue.

Les pièces moulées doivent subir un traitement de normalisation, la structure brute de coulée est généralement grossière et hétérogène ; le recuit de normalisation régularise la structure et affine le grain.

Chauffage à Ac3 + 50°C ; maintient ; refroidissement à l’air.

Fusion –Elaboration de l’acier :

Les aciers sont obtenus en général au four à arcs, qui permet de réaliser des opérations métallurgiques variables selon la nature du garnissage basique ou acide.

	ACIDE	BASIQUE	BASIQUE
Opérations métallurgiques	Fusion Affinage Mise au point Calmage	Fusion Déphosphoration Affinage Mise au point Calmage	Fusion Déphosphoration Affinage Désulfuration Mise au point Calmage
		1 Laitier	2 Laitiers
Affinage : élimination totale ou partielle des éléments plus oxydables que le fer ( C ) Mise au point : apport d’éléments voulus Calmage : éviter les dégagements gazeux

1) Travail au four à arc acide :

Charge :

* 50% de retours

* 50% de ferrailles sélectionnées

* éventuellement graphite, ou coke, ou charbon ou fonte.

Le % de carbone de la charge doit être de l’ordre de 0.4 à 0.6% pour permettre un bon travail du bain sans descendre trop bas en carbone.

Le travail du bain correspond à son brassage dû au dégagement de CO qui se forme durant l’oxydation à l’oxygène et qui permet ainsi le dégazage ( H₂ , N₂ ), une bonne décantation des oxydes MnO , SiO₂ ,et une homogénéisation du bain ( T°C , composition ).

FUSION : Le Si disparaît presque toujours totalement pendant la fusion et le Mn diminue ;C passe à 0.3 – 0.4% ;T°C = 1580 ; P varie à peine.

AFFINAGE : ( oxydation ) : on souffle de l’oxygène dans le bain. T°C 1680°.

Il se produit une décarburation ( CO ).

On arrête le soufflage quand %C = 0.10

Les éléments plus oxydables que le fer sont éliminés ( Al, Ti, Si, Mn )

L’hydrogène est abaissé 2.5 cm³ / 100 G

Contrôle de l’affinage au four → Observation de l’allure des flammes ; la chute des flammes traduit le passage à l’extra doux ( 0.10%C ), et au-delà fumées rousses d’oxydes de fer.

MISE AU POINT : Introduction des divers éléments pour obtenir l’analyse visée ( Graphite, FeSi, FeMn,…)

CALMAGE : Désoxydation finale, avec un agent avide d’O₂ ( et de N₂ ) → Aluminium le plus souvent ; FeSi ; FeMn ; SiCa ; Ti.

Le calmage prévient le dégagement gazeux éventuel lors de la coulée ( évite C + O₂ → CO₂ ) (Piqûres ), il se pratique au four et/ou à la poche.

2) Travail au four à arc basique :

Charge :

On ajoute de la chaux CaO, ou de la castine CaCO₃, ou du spath-fluor CaF₂.

FUSION : Idem qu’en four acide, mais P diminue sensiblement ( de 0.01 )

DEPHOSPHORATION : Conditions : atmosphère oxydante, T° limitée, fluidité et basicité du laitier.

On pourra atteindre une déphosphoration de 0.015 ( soit 0.025 au total ).

P devient P₂O₅ ( acide phosphorique ) qui s’associe à la chaux pour former un phosphate tricalcique P₂O₅3CaO ( Remarque : il faut Mn, Si et C diminuent )

AFFINAGE : Idem qu’en acide avec simultanément la déphosphoration.

DECRASSAGE : Enlever la scorie formée qui contient P

DESULFURATION : Conditions : milieu réducteur, T° élevée ; laitier basique ; on crée un deuxième laitier réducteur : chaux, spath-fluor, FeSi, FeMn, CaC₂ ; le s passe dans le laitier CaS , MnS.

On peut atteindre une désulfuration du métal de 0.015.

MISE AU POINT + CALMAGE : Idem qu’en four acide.

Le four à arc basique est l’appareil idéal de l’aciérie de moulage pour des productions de qualité. Il permet d’élaborer toutes les nuances d’aciers au carbone ou spéciaux.

Une élaboration à un seul laitier basique peut permettre l’obtention de pièces de qualité satisfaisante moyennant un contrôle judicieux des charges et de l’affinage.

Ex : Fusion de 5 T en 1h30 à 2h00

Le four à arc acide est un outil de production économique et à vitesse de fusion assez grande qui assure une bonne reproductibilité de qualité moyennant un affinage rigoureux.

Ex : Fusion de 5 T en 1h00

Le four à induction est plus destiné à produire de petites quantités d’aciers spéciaux.