Le four électrique à arc : Histoire d’une technologie qui a permis l’émergence des aciers spéciaux

III. Les fours électriques de refusion

The electric arc furnace (E.A.F.). history of a technology at the root of special steels production. III. Electric remelting furnaces

Cercle d’Étude des Métaux, École Nationale Supérieure de Mines, 42023 Saint-Etienne Cedex 2, France
cemetaux@emse.fr

Reçu : 12 Juin 2014
Accepté : 17 Juin 2014

Résumé

Les exigences qualitatives des industries de pointe en matière de performances des matériaux (l’aéronautique notamment par ses superalliages destinés aux motorisations, mais pas seulement), ont conduit à des spécifications sur les aciers spéciaux mis en œuvre (notamment en matière d’endurance) que les élaborations conventionnelles (four électrique à arc et métallurgie secondaire en poche) n’étaient pas capables de garantir avec une fiabilité suffisante. Deux ensembles de caractéristiques des matériaux élaborés étaient en cause : la propreté inclusionnaire et les structures de solidification. La mise au point des procédés de refusion, en ajoutant un maillon supplémentaire à la chaine conventionnelle d’élaboration, a permis d’améliorer radicalement ces deux ensembles de propriétés et a donc été un pas technologique et métallurgique décisif pour l’obtention de matériaux aciers à hautes performances. On distingue la refusion sous-vide (V.A.R.) et la refusion sous-laitier (E.S.R). Ces deux refusions sont souvent mises en œuvre sur des électrodes élaborées et solidifiées sous vide dans un four VIM lorsque les teneurs en éléments très oxydables des aciers et alliages considérés exigent une première fusion strictement non oxydante. Ces techniques de refusion, par leur sophistication technologique sont l’ultime contribution de l’électrotechnique à l’élaboration des aciers spéciaux.

Abstract

Quality requirements of materials for sophisticated applications (super-alloys for aeronautic industries for example, but not only) were too stringent to be met by conventional melting processes (E.A.F melting and refining by secondary metallurgy). Two kinds of properties were concerned: cleanliness and structural inhomogeneity issued from solidification process. Remelting processes were an additional step to conventional processes and brought a thorough improvement to these two kinds of properties for high quality special steels and alloys. Two remelting processes are described: vacuum arc remelting (V.A.R.) and electro-slag remelting (E.S.R.). Such remelting processes are often performed, mainly when content in highly oxidisable elements is high, on under vacuum elaborated and solidified electrodes in vacuum induction melting furnaces (V.I.M.). These remelting furnaces, operated with highly sophisticated processes, are the ultimate contribution of electro-technology to special steelmaking.