la fonderie s'expose

Pour effectuer une décarburation de la fonte on doit oxyder le carbone contenu dans cette dernière. Bessemer créa le convertisseur qui porte son nom en 1855. Bessemer mis son procédé en application dans ses usines de Sheffield. Ce procédé utilisait un four cornu qui pouvait être incliné pour le déchargement. De grandes quantités d'air étaient insufflées dans la masse de fonte fondue. Pour cela une puissante soufflerie était nécessaire. L'oxygène se combinait alors chimiquement avec le carbone.

Four Bessemer

Bessemer est le premier à faire monter la température assez haut pour convertir la fonte en acier, il faut en effet atteindre 1600 degrés. Son four est construit en réfractaire de silice, acide, et la combustion de carbone et silice entraîne une augmentation suffisante de température pour la transformation recherchée. En France le premier convertisseur a été construit en Gironde à Saint Saurin sur l'Isle. Mais. Il y a toujours un mais, l'acidité de la silice nécessitait l'utilisation d'une fonte sans phosphore c'est à dire très pure et ceci empêchait toute utilisation du minerai lorrain !

Il fallu attendre 1877.

Thomas découvrit la possibilité d'éliminer le phosphore en créant un four dont le revêtement est basique et non plus siliceux. En utilisant de la chaux il obtient un acier doux qui suscitait la méfiance…, au point qu' Eiffel construira sa tour en fer puddlé et non en acier!(voir le lien)

1900, enfin, est la première année où l'utilisation de l'acier dépasse celle du fer puddlé…

1930 voit l'avènement de l'aciérie électrique, utilisée pour la récupération des ferrailles. Elles sont introduites dans le four et les électrodes forment des arcs puissants pour fondre les ferrailles. Ce procédé est très consommateur d'énergie et pose certains problèmes, à la Chine, actuellement qui n'a pas encore de distribution suffisante d'électricité pour sa très forte demande en acier. En revanche il permet un recyclage très important des fers et aciers à tous les niveaux, ce qui présente globalement un bilan écologique très favorable.

Four électrique à arc (mis à disposition gracieusement par energymanagertraining.com)

En 1950 fut inventé le convertisseur à l'oxygène pur.
L'oxydation est très rapide par rencontre de l'oxygène pur avec le métal en fusion. Les déchets sont le laitier de silice, l'oxyde de manganèse et un peu d'oxydes ferreux et ferrique qui surnagent. Les gaz sont éliminés à mesure.

Basic oxysteelmaking principe de fonctionnement

Le tableau ci-dessous indique les pourcentages d'impuretés que l'on cherche à éliminer de la fonte pour obtenir un bon acier et le résultat obtenu (indicatif).

Les procédés de réduction directe sont utilisés fréquemment, le schéma ci-dessous vous en donne le principe général.

réduction directe (mis gracieusement à disposition par energymanagertraining.com)

On utilise encore le four à induction pour fabriquer certains aciers très particuliers ou très purs et pour de relativement petites quantités.

G - Les figures de Widmanstätten

Figures de Widmanstätten sur acier

Elles portent le nom du savant français qui les a décrites pour la première fois en 1808 et sont redoutées dans les métiers qui travaillent avec des aciers. Ces structures apparaissent chaque fois que l'acier est chauffé à haute température - 1000 à 1100, donc en phase γ - pendant un temps assez long pour que les grains grossissent bien. Le refroidissement est brutal jusqu'à 700 degrés et ensuite normal pour que la ferrite se développe dans le plan 111 de l'austénite plutôt qu'aux joints des grains. La déshomogénéisation due au chauffage à haute température favoriserait la germination orientée de la ferrite. Ces structures se forment quelque soit la teneur en carbone de l'acier mais sont plus difficiles à obtenir si elle est faible. Elles entraînent - pour l'acier - une dureté accrue mais aussi une fragilité plus grande et une corrosion plus importante.

Figures de Widmanstätten sur météorite

Elles ne sont donc pas recherchées du tout, même si elles apparaissent dans tous les aciers, les alliages de cuivre et même dans les métaux purs comme le titane ! En plus elles apparaissent de façon quasi systématique dans les soudures si l'on y prend garde et c'est précisément à cet endroit que la soudure va lâcher. Ces structures, très géométriques sont très connues pour être une des caractéristiques des météorites ferreuses !