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Chapitre 72 1/33 (Etat: 1.1.2012) Chapitre 72 Fonte, fer et acier Considération

Chapitre 72 1/33 (Etat: 1.1.2012) Chapitre 72 Fonte, fer et acier Considérations générales Le présent Chapitre traite des métaux ferreux, c'est-à-dire de la fonte brute, de la fonte spiegel, des ferro-alliages et des autres produits de base (Sous-Chapitre I), ainsi que des produits sidérurgiques (lingots et autres formes primaires, demi-produits et principaux pro- duits en dérivant directement) en fer et aciers non alliés (Sous-Chapitre II), en aciers inoxydables (Sous- Chapitre III) et en autres aciers alliés (Sous-Chapitre IV). Les ouvrages plus élaborés tels que pièces moulées, pièces de forge, etc. ainsi que les palplanches, les profilés soudés, les éléments pour voies ferrées et les tubes, relèvent du Chapitre 73, ou, le cas échéant, d'autres Chapitres. La sidérurgie (métallurgie des métaux ferreux) utilise les différents minerais de fer naturels (oxydes, oxydes hydratés, carbonates) repris dans la Note explicative du no 2601, les cen- dres de pyrites (pyrites et autres sulfures de fer tels que la marcassite et la pyrrhotine ou pyrrhotite, grillés en vue de la fabrication de l'acide sulfurique) qui sont des oxydes de fer, ainsi que les ferrailles (déchets et débris de fonte, de fer ou d'acier). I. Transformation (réduction) du minerai de fer Le minerai de fer est transformé par réduction soit en fonte dans les hauts fourneaux, ou les fours électriques soit sous forme d'éponge (fer spongieux) ou sous forme de loupes dans les installations de réduction directe; c'est seulement pour la production de fer d'un haut degré de pureté, en vue d'utilisations particulières (par exemple, dans l'industrie chimique) que le fer est obtenu par électrolyse ou par d'autres procédés chimiques. A. Transformation des minerais de fer par le procédé du haut fourneau La plus grande partie du fer provenant des minerais de fer en est encore extraite par le procédé du haut fourneau. Dans ce procédé, on utilise principalement le minerai comme source de fer, mais la ferraille, les minerais préréduits et d'autres déchets ferreux peuvent aussi être employés. Les agents réducteurs employés au haut fourneau sont essentiellement le coke sidérurgique associé éventuellement au charbon en petites quantités et aux hy- drocarbures liquides ou gazeux. Le fer est alors obtenu sous forme de fonte brute liquide. Les sous-produits sont le laitier et le gaz de hauts fourneaux, ainsi que les poussières de gueulard. Ensuite la plus grande partie de la fonte brute liquide ainsi obtenue est transfor- mée directement en acier dans les aciéries. Une autre partie est utilisée également à l'état liquide, dans les fonderies, en par- ticulier pour la production de lingotières et de tubes et tuyaux en fonte moulée. La fonte est aussi coulée, sous forme de gueuses ou saumons, dans des machi- nes de coulée ou dans des lits de sable: elle peut se présenter éventuellement sous forme de masses irrégulières. Elle peut aussi être granulée en la déversant dans l'eau. Cette fonte brute à l'état solide est, soit liquéfiée à nouveau dans les aciéries avec de la ferraille et transformée en acier, soit refondue par les fonderies de Chapitre 72 2/33 (Etat: 1.1.2012) fonte dans des cubilots ou des fours électriques avec des vieilles fontes et d'au- tres ferrailles, puis coulée sous forme de pièces moulées. B. Transformation des minerais de fer dans les installations de réduction directe Contrairement au procédé précédent, dans ce cas les agents réducteurs sont en général gazeux mais peuvent éventuellement être liquides ou constitués par du charbon, ce qui permet de se passer du coke sidérurgique. Dans ces procédés, la température de réduction est si peu élevée que les pro- duits dénommés généralement éponge de fer s'obtiennent sans passer par la phase liquide sous forme d'éponge, de boulettes préréduites ou de loupes. C'est pourquoi la teneur en carbone de ces produits est en général inférieure à celle de la fonte obtenue au haut fourneau (où le métal fondu est en contact intime avec le carbone). La presque totalité de ces produits est fondue dans les aciéries et transformée en acier. II. Production de l'acier La fonte à l'état liquide ou solide et les produits ferreux obtenus par réduction directe (éponge de fer) constituent avec les ferrailles les matériaux de base pour la produc- tion de l'acier. A ces matériaux sont ajoutés certaines matières telles que la chaux vive, le spathfluor, des agents désoxydants (par exemple ferromanganèse, ferrosili- cium, aluminium), ainsi que divers éléments d'alliage. On distingue deux groupes fondamentaux de procédés de production de l'acier: les procédés d'affinage de la fonte par soufflage ou au convertisseur (ou pneumatique) et les procédés sur sole (fours Martin ou fours électriques). Les procédés par soufflage ne nécessitent aucun apport thermique extérieur. Ils sont utilisés lorsque la plus grande partie de la charge se compose de fonte brute liquide. L'oxydation de certains éléments qui accompagnent le fer dans la composition de la fonte (carbone, phosphore, silicium, manganèse, etc.) dégage alors assez de chaleur pour maintenir l'acier à l'état liquide et même pour refondre aussi en même temps cer- taines quantités de ferrailles d'appoint. Font partie de ces procédés, ceux dans les- quels on souffle de l'oxygène pur (procédés Linz-Donawitz: LD ou LDAC, OBM, OLP, Kaldo et autres) ou ceux en voie de disparition, dans lesquels on souffle de l'air éven- tuellement enrichi en oxygène (procédés Thomas et Bessemer). Les procédés d'affinage sur sole exigent, par contre, un apport de chaleur extérieur. Ils sont employés lorsqu'on doit utiliser un enfournement à l'état solide (par exemple ferrailles, éponge de fer et fonte solide). Les deux principaux procédés appartenant à ce groupe sont celui du four Martin dans lequel l'apport thermique provient du fuel ou du gaz, et celui du four électrique à arc ou à induction, dans lequel cet apport est assuré par de l'énergie électrique. Au cours de l'élaboration de certains aciers on peut faire appel successivement à deux appareils d'affinage différents (procédé Duplex) par exemple: commencer l'affi- nage au four Martin et le terminer au four électrique, ou bien utiliser de l'acier électri- que dans un convertisseur spécial où on poursuit la décarburation en insufflant de l'oxygène et de l'argon (procédé employé par exemple pour la production de l'acier inoxydable). De nombreux nouveaux procédés se sont développés pour la production d'aciers de composition particulière ou possédant des propriétés spéciales, tels que, par exemple, la fusion à l'arc électrique sous vide, la fusion par bombardement électronique et la coulée sous laitiers électroconducteurs. Dans tous ces procédés, l'acier provient d'une électrode consommable qui en fondant coule goutte à goutte dans une lingotière re- Chapitre 72 3/33 (Etat: 1.1.2012) froidie à l'eau. Cette lingotière peut être équipée d'un fond fixe ou amovible, ce qui permet d'extraire le bloc de métal fondu par le bas. L'acier liquide, obtenu suivant les procédés ci-dessus suivis éventuellement d'un affi- nage complémentaire est généralement recueilli dans des poches de coulée. A ce stade, on peut ajouter à l'acier des éléments supplémentaires d'alliage ou de désoxy- dation, sous forme solide ou liquide. Pour obtenir un acier encore mieux dégazé, on peut opérer au cours de cette étape par un traitement sous vide. Les aciers ainsi obtenus sont répartis d'après leur teneur en éléments d'alliage en aciers non alliés et aciers alliés (inoxydables ou autres). Selon leurs caractéristiques particulières ils sont, en outre, répartis en aciers de décolletage, aciers au silicium dits magnétiques, aciers à coupe rapide ou aciers silicomanganeux, par exemple. III. Production des lingots ou autres formes primaires et des demi-produits Bien que l'acier liquide puisse aussi être coulé dans des moules (ateliers de fonderie) pour atteindre sa forme définitive (pièces moulées en acier), la plus grande partie est coulée en lingots dans des lingotières. Au stade de la coulée et de la solidification au cours du lingotage, l'acier se répartit en trois grands groupes: l'acier non calmé (ou effervescent), l'acier calmé (ou non effer- vescent) et semi-calmé. L'acier coulé à l'état non calmé est ainsi dénommé parce que pendant et après la coulée, une réaction se produit entre l'oxygène et le carbone dis- sous dans l'acier, ce qui le rend effervescent. Lors du refroidissement les impuretés se concentrent vers l'intérieur et vers la zone supérieure des lingots. Leur partie externe, non affectée par ces impuretés, donnera par la suite un plus bel aspect à la surface des produits laminés obtenus avec ces lingots. Ce type d'acier plus économique est également utilisé pour l'emboutissage à froid. Dans beaucoup de cas, l'acier ne peut pas être coulé de façon satisfaisante à l'état ef- fervescent, en particulier dans le cas des aciers alliés et des aciers riches en carbone. Dans ces cas, on doit calmer l'acier, c'est-à-dire le désoxyder. Cette désoxydation peut être effectuée en partie par un traitement sous vide, mais elle se fait le plus sou- vent par l'addition d'éléments tels que le silicium, l'aluminium, le calcium ou le manga- nèse, etc. De cette façon, les impuretés résiduelles se répartissent dans le lingot de façon plus homogène, garantissant mieux pour certains usages la constance des pro- priétés de l'acier dans toute sa masse. Certains aciers peuvent être partiellement désoxydés et, dans ce cas, ils sont appelés semi-calmés. Après uploads/Industriel/ parachevement.pdf