Ferrochrome à faible teneur en carbone (LC FeCr) - Introduction, Composition chimique, Applications principales et utilisations

Introduction

Le ferrochrome à faible teneur en carbone (LC FeCr) est un ferro-alliage essentiel, conçu avec précision pour la production d'aciers avancés à haute valeur ajoutée. Contrairement au ferrochrome classique à haut carbone, le LC FeCr se distingue par sa teneur exceptionnellement faible en carbone, ce qui le rend indispensable pour la fabrication d'aciers soumis à des limitations strictes en carbone, tels que l'acier inoxydable, les superalliages et autres nuances spéciales.

Composition chimique

La caractéristique essentielle du ferrochrome faible en carbone est sa teneur minimale en carbone, généralement comprise entre 0,015 % et 0,50 %, selon la qualité spécifique. Son composant principal est le chrome, représentant habituellement entre 60 % et 70 % de l'alliage. Les autres éléments clés comprennent le silicium (dont la teneur peut varier), ainsi que des traces de phosphore et de soufre, dont les niveaux sont maintenus aussi bas que possible au moyen de procédés technologiques, afin d'éviter des effets néfastes sur les propriétés de l'acier final.

Applications et utilisations principales

L'application principale du FeCr FC est d'être utilisée comme alliage maître pour introduire du chrome dans l'acier liquide, sans ajouter simultanément une quantité excessive de carbone.

1. Production d'acier inoxydable : C'est son application la plus importante. Certains aciers inoxydables, en particulier les nuances austénitiques et ferritiques, nécessitent une teneur élevée en chrome (16 à 26 %) et un faible taux de carbone afin d'éviter la formation de carbures de chrome. Ces carbures peuvent migrer vers les joints de grains, entraînant une « sensibilisation » qui provoque une corrosion intergranulaire et une perte de résistance à la corrosion, cette propriété étant justement celle qui définit l'acier inoxydable.
2. Alliages spéciaux et superalliages : Le FeCr à faible teneur en carbone est essentiel pour produire des aciers résistants aux acides, des alliages réfractaires et d'autres alliages résistants à la corrosion utilisés dans les secteurs de l'aérospatiale, du traitement chimique et de l'énergie.
3. Alliages à faible teneur en carbone et à haute teneur en chrome : Il est utilisé pour la fabrication d'aciers d'alliage où une combinaison de haute teneur en chrome et de faible teneur en carbone est nécessaire pour obtenir des propriétés mécaniques spécifiques ainsi qu'une bonne trempabilité.

Principaux procédés de fusion

La production de ferrochrome bas carbone est plus complexe et énergivore que celle de sa version à haut carbone, principalement en raison de la nécessité d'éviter l'absorption de carbone. Les deux principaux procédés industriels sont :

1. Le procédé Perrin : Il s'agit d'une méthode métallothermique traditionnelle. Elle consiste à faire réagir du minerai de chromite avec du chromate de sodium (ou un autre composé de chrome) et du silicium provenant du ferrosilicium. La réaction est fortement exothermique (génératrice de chaleur) et se déroule dans un réacteur. Le silicium agit comme agent réducteur, et comme aucun carbone n'est utilisé, le ferrochrome obtenu possède une teneur en carbone très faible. Ce procédé permet de produire des nuances à très bas carbone (<0,015 % C).
   2. Décarburation sous vide (VODC) : Il s'agit d'une méthode plus moderne et répandue. Elle consiste d'abord à faire fondre du minerai de chromite dans un four à arc submergé afin de produire une fonte de ferrochrome à haut carbone. Cette fonte de FeCr est ensuite transférée dans un convertisseur sous vide (Décarburation par l'oxygène sous vide - VOD). L'oxygène est insufflé dans la fonte pour oxyder et éliminer le carbone. La chambre à vide facilite l'évacuation du gaz monoxyde de carbone, ce qui pousse la réaction de décarburation en avant sans entraîner de pertes excessives de chrome, qui est un élément précieux. Ce procédé permet un contrôle précis pour atteindre les teneurs en carbone souhaitées.

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