Fabriquer de l’acier à partir de matières premières consiste à enlever le maximum de carbone présent dans le minerai grâce au haut-fourneau. Le convertisseur permet d’enlever encore plus de carbone encore présent en grande quantité dans la fonte.
A la sortie du convertisseur pour la fonte ou du four électrique pour la ferraille, l’acier liquide appelé « sauvage » est envoyé en station d’affinage. L’affinage permet d’ajouter des métaux à l’acier sauvage. Ces mélanges vont donner forme à des alliages de métaux résistants prêts à être laminés en fonderie.
Matériaux de construction métalliques
En fonction des besoins d’industries, les stations d’affinage créent des métaux qui répondent aux contraintes de différents secteurs. En effet, certains secteurs demandent des pièces de haute précision :
- L’industrie automobile demandent des matériaux qui ont une longévité et une fiabilité élevées après plusieurs cycles d’utilisation
- L’aéronautique et aérospatiale sont deux secteurs qui exigent une fiabilité et longévité exceptionnelle des pièces. Les variations sont inacceptables, car les pièces fabriquées ont une envergure importante. Les aciers les plus couramment utilisés sont l’aluminium, le titane, l’inox, et sont certifiés par des normes internationales.
L’ajout d’aluminium à l’affinage permet de stabiliser la coulée, dans des proportions très réduites. Pour une tonne de fonte, l’ajout de l’aluminium est de deux kilos en début et 50 grammes en fin d’affinage.
D’autres métaux sont aussi intégrés à l’acier sauvage dans certains cas, parmi lesquels du titane, du silicium, du cuivre, etc.
Enfin, du carbone est ajouté en proportion réduite dans l’acier sauvage pour le rendre plus résistant aux chocs. En effet, si la fonte à la sortie des convertisseurs est extrêmement résistante, elle est aussi cassante.
L’acier est ensuite coulé en continu et solidifié pour être mis en forme.
Pour cela, de longues poutres sont découpées à l’aide de chalumeau pour former des billets, des blooms ou des brames. Les produits sidérurgiques qui en ressortent se divisent en 3 catégories :
- Les billets et bloomes pour fabriquer des pièces moulées de construction métallique. Les rails de chemins de fer, profilés, les carrés, cornières, poutrelles, fils, produits de quincaillerie, etc. ;
- Les brames permettent d’enrouler des kilomètres de produits plats autour de bobines métalliques, pour la tôlerie notamment.
L’industrialisation de la fabrication de pièces en acier comprend les étapes de laminage à chaud et à froid. Le laminage à chaud moule une pièce de métal brut en l’écrasant à travers plusieurs cages à laminoir, et le laminage à froid lui donne des caractéristiques mécaniques précises.
Le laminage à chaud se divise en plusieurs étapes, et a pour but de réduire l’épaisseur d’un produit. L’ébavurage des défauts de surface des brames est effectué à l’aide de chalumeaux. Puis elles sont envoyées dans un four à longerons mobiles afin d’être laminées. La température est comprise entre 1000 et 1200 degrés. Dès lors, la brame arrive en laminoir, ce qui permet de réduire son épaisseur en plusieurs fois. Le laminoir à chaud peut étirer une brame de quelques mètres jusqu’à plusieurs kilomètres de long. Il va encore étiré au laminage à froid.
Le laminage à froid change les caractéristiques mécaniques du métal laminé à chaud. Réservé aux produits plats comme la tôle, il la transforme en une bobine de fine épaisseur, d’environ 3 millimètres.
Cette bobine de feuilles de métal est utilisée pour plusieurs applications. Il est possible de fabriquer des tuyaux en acier, comme des tôles, destinées à l’emboutissage ou la création de pièces.
Fabrication de tuyaux en métal
Sachez qu’il existe deux types de tuyaux en métal : les tubes en acier soudés et non-soudés.
Les tubes soudés sont fabriqués à partir de bobines de métal (voir ci-dessus). La bande de tôle passe à travers des cages de galets permettant de déformer la feuille de tôle. Les deux extrémités sont rapprochées petit à petit jusqu’à obtenir une forme cylindrique, entre des presses. La jointure du tuyau est alors soudée à l’arc électrique, puis étirée à froid. Les tubes soudés sont largement utilisés pour l’électro-ménager, l’industrie automobile.
Les tubes sans soudures sont confectionnés à partir d’une billette, d’un bloom ou un lingot. La billette est extrudée, puis réduite dans un laminoir appelé à pas de pèlerin, comportant un axe pour le diamètre interne. Ces opérations successives sont exécutées sans enlèvement de matière et par déformation.
Le tuyau est ensuite étiré à froid plusieurs fois pour atteindre les dimensions souhaitées, toujours sans soudures.
Les tubes sans soudures en acier inoxydable sont conçus pour supporter de fortes pressions, comme les soupapes de sécurité de sous-marins ou de station pétrolière. Prisés pour leur absence de défaut, ils sont également utilisés pour fabriquer des conduites hydrauliques dans les avions.
Ces derniers ont un prix plus élevé, mais résistent mieux à certains environnements risqués. Offrant une résistance à la corrosion, l’absence de soudure allonge leur durée de vie dans des milieux hostiles.
