Comprendre la sidérurgie
Définition détaillée de la sidérurgie et du processus de fabrication
La sidérurgie désigne toutes les techniques et la filière industrielle liée à la fabrication de fers et d’alliages. En sidérurgie, précisément, on s’intéresse aux alliages suivants : la fonte, le fer et l’acier.
Cette discipline produit différents types de produits :
- Les produits plats : des tôles fortes (de 10 à 420 mm d’épaisseur) ou minces (entre 0,3 et 10 mm d’épaisseur) ;
- Les produits longs : barres, profilés, chemin de fer, poutrelles, etc;
- Les autres produits : pièces en acier moulé ou en fonte
La sidérurgie appartient au domaine de la métallurgie.
Importance de la sidérurgie dans la production industrielle
L’industrie sidérurgique est une industrie de taille dans l’économie mondiale.
Et pour cause : la fonte et l’acier sont des matériaux utilisés dans un grand nombre de secteurs d’activités. On pourra citer :
- La construction navale;
- L’automobile;
- L’aéronautique…
Dans le monde, chaque année, plus de 1,8 milliard de tonnes d’acier sont produites. La production, bien qu’en léger recul depuis 2020, n’a jamais cessé d’augmenter depuis le début du XXème siècle.
Chez Praud Inox, la qualité et l'innovation dans le domaine de la sidérurgie sont au cœur de notre métier. Des aciers inoxydables aux alliages spéciaux, notre gamme de produits reflète notre engagement envers l'excellence.
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Les matériaux clés dans la sidérurgie
L’acier
Définition et processus de production
L’acier se fabrique à partir de plusieurs éléments, avec entre autres : du fer, du charbon, de l’aluminium… Il existe plusieurs processus de fabrication, c’est pourquoi les matériaux utilisés vont varier.
Deux types d’usines fabriquent l’acier :
- Les hauts-fourneaux qui utilisent le minerai de fer et le coke extrait du charbon;
- Les fours électriques qui créent de l’acier à partir d’acier de récupération, on parle alors d’acier recyclé
Les différents types d'acier (acier inoxydable, acier au carbone, acier allié)
Généralement, on distingue trois types d’aciers :
- L’acier au carbone : il est reconnaissable par son aspect mat. Comme son nom l’indique, il contient une petite partie de carbone. Sa fabrication inclut également l’ajout d’autres éléments d’alliages;
- L’acier allié se compose de plusieurs métaux comme le nickel, le cuivre et l’aluminium. On parle d’acier faiblement allié ou fortement allié, en fonction du pourcentage d’alliage présents;
- L’acier inoxydable est l’acier le plus connu sur le marché, notamment pour ses qualités de résistance à la corrosion. Cet acier contient environ 10-20% de chrome.
Les particularités et utilisations de chaque type d'acier
D’une manière générale, l’acier est un matériau très résistant et indestructible. C’est pourquoi il est tant préconisé dans les industries.
L’acier au carbone, précisément, se distingue par sa résistance mécanique. Il est utilisé pour fabriquer des couteaux, des fils haute tension ou encore des éléments de voitures.
L’acier allié, lui, offre une meilleure résistance à la corrosion que l’acier au carbone. Ainsi, il est choisi pour être utilisé dans des pipelines, des bateaux ou dans la construction automobile.
Enfin, l’acier inoxydable est le plus résistant à la corrosion, notamment l’inox 316. Il est employé pour créer des instruments chirurgicaux, des cuves de stockage, des éléments de boulonnerie, d’accastillage ou de tuyauterie.
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La fonte
Définition et processus de production
La fonte est produite à partir d’un alliage de fer et de carbone. Elle est fabriquée dans un haut-fourneau dans lequel on a traité du minerai de fer et du coke métallurgique (charbon).
Après la fusion, le métal produit dans le haut fourneau est versé dans un moule.
La fonte se distingue de l’acier par sa teneur en carbone plus élevée. Elle en contient 2,5% à 4%.
Les différents types de fonte (fonte grise, fonte blanche, fonte nodulaire, etc.)
Il existe plusieurs types de fonte :
- La fonte grise se caractérise par un aspect gris créé par des molécules de graphite en forme de flocon intégrées dans le métal;
- La fonte blanche se distingue par la présence de carbure de fer dans sa composition;
- La fonte nodulaire ou ductile, est composée de magnésium dans son alliage.
Les particularités et utilisations de chaque type de fonte
La fonte est un matériau très polyvalent qui est employé dans le domaine de la construction depuis des siècles.
La fonte grise, précisément, a une résistance de traction inférieure aux autres. Par contre, elle se révèle être une matière avec de bonnes qualités de conductivité thermique et un bon niveau d’amortissement de vibrations. On l’emploie donc pour la confection de tuyaux et de canalisations ou encore pour les bâtis de machines-outils.
La fonte blanche est dure et sera cassante si l’on tente de la mouler. Elle est cependant très résistante aux abrasions. Ce type de fonte est principalement utilisé pour fabriquer de l’acier ou des équipements (dents de pelle rétrocaveuse, barre de soulèvement…).
Enfin, la fonte nodulaire se distingue par ses propriétés mécaniques (haute élasticité, résistance aux chocs solides, etc). Elle est employée pour créer des tuyaux ou des raccords.
Le fer
Définition et processus de production
Le fer est présent en grande quantité sur la Terre. Mais il est couplé à d’autres minéraux.
Son processus de fabrication industrialisé consiste donc à séparer le fer des autres minéraux comme la magnétite ou les oxydes. Puis, le tout est déposé dans un haut fourneau : le fer se transforme donc en fonte brut ou en acier au contact du monoxyde de carbone.
Les différents types de fer (fer pur, fer doux, fer forgé)
En sidérurgie, on présente le fer sous différents termes :
- Le fer pur qui s’oxyde naturellement en surface. Cela permet au matériau de se créer une couche protectrice
- Le fer forgé se distingue car il a été travaillé au marteau. On le relie souvent au travail du ferronnier ou du forgeron;
- Le fer doux est un fer pur dans lequel on a ajouté du silicium. On parle aussi d’acier doux.
Les particularités et utilisations de chaque type de fer
Le fer pur est utilisé pour ses qualités : il a une bonne soudabilité et des propriétés mécaniques et magnétiques intéressantes. Cependant, il peut avoir tendance à s’oxyder.
Ses applications traditionnelles ont donc évolué. Pour un chauffage, une cheminée, un lampadaire, d’autres matériaux sont désormais utilisés.
En revanche, travailler le fer est toujours nécessaire aujourd’hui. Celui-ci est beaucoup employé, notamment dans sa forme forgée. Ses qualités esthétiques sont inégalables. On l’utilise pour créer des grilles, des charnières ou encore des meubles.
Les alliages : types et utilités
En métallurgie, un alliage est un mélange homogène constitué d’un métal et d’autres éléments chimiques. De fait, l’acier ou le fer sont des alliages car il s’agit d’un mélange.
Différents éléments sont utilisés pour constituer des alliages. On pourra citer :
- Le chrome : c’est l’un des principaux éléments d’alliage préféré en sidérurgie, notamment pour la fonte et l’acier. Il a plusieurs rôles. Son ajout permet par exemple de maximiser la résistance à l’abrasion ou à l’inoxydabilité;
- Le nickel est aussi un élément très employé. L’addition de nickel dans un mélange renforce la résistance mécanique, la résistance au chaud ou à la corrosion;
- Le molybdène est employé en tant qu’alliage pour les aciers ou les fontes. Il permet de les durcir et de les rendre plus résistants aux fortes températures ou à la corrosion. Ainsi, les pièces peuvent être utilisées dans des environnements sous fortes contraintes.
Autres produits de la sidérurgie
Présentation de matériaux moins courants ou spécialisés
Les ferroalliages sont d’autres matières utilisées en sidérurgie en tant qu'ingrédients. Leur composition est variable. On peut retrouver dans ce type de composés du fer, du carbone, du silicium ou encore du calcium. Leurs noms sont divers : ferromanganèse, ferrochrome, ferroniobium…
Parmi les autres produits de la sidérurgie, on retrouve aussi le pig iron ou la fonte brute. La fonte brute est une matière première destinée à produire d’autres éléments comme l’acier ou la fonte de moulage.
Leur processus de production et utilisations
Les ferroalliages sont généralement conçus dans des fours à arc électrique ou en haut fourneau. Ils sont commercialisés en tant que matière première pour créer des alliages en sidérurgie.
La fonte brute, elle, est le métal obtenu en sortie de processus dans les hauts fourneaux. Elle a une haute teneur en carbone et en silicium. Elle est donc très cassante. Elle est employée ensuite pour fabriquer de l’acier
Impact et innovation de la sidérurgie
L'importance de la sidérurgie dans différentes industries
La sidérurgie est une industrie lourde qui permet de travailler l’acier et différents matériaux et alliages. À partir du XXème siècle, la sidérurgie a contribué au développement de certains pays, notamment de l’Europe.
Les produits de la sidérurgie sont utilisés dans un grand nombre de secteurs. À titre d’exemple, en Europe, voici les principaux secteurs qui ont besoin de la sidérurgie :
- Le secteur de la construction;
- L’industrie automobile;
- La production d’équipements mécaniques;
- La fabrication d’articles en métal;
- La fabrication de gros tubes soudés et tuyauteries.
L'impact économique de la sidérurgie
La France est le quatrième producteur d’acier en Europe et quinzième à un rang mondial.
La sidérurgie, en France, a été marquée par de grandes transformations au cours des 30 dernières années. D’abord, cette industrie a connu la concurrence asiatique. Désormais, il y a aussi deux gros défis majeurs autour des coûts de production et de l’impact environnemental des activités.
Malgré cela, la sidérurgie en France est un secteur porteur et important. En 2021, on estime que l’industrie pèse plus de 16 milliards d’euros de chiffre d’affaires. Par ailleurs, la sidérurgie emploie plus de 25 000 personnes.
Les innovations récentes dans la sidérurgie
Pour rester compétitive et à la pointe de la technologie, de nombreuses innovations sont intégrées chaque jour dans les entreprises de sidérurgie.
On pourra citer quelques transformations récentes, déployées depuis une dizaine d’années dans le secteur :
- Simulation numérique pour optimiser les process de fabrication;
- Intégration progressive de la e-maintenance, utilisation de la réalité augmentée et de capteurs et outils numériques;
- Mutation des métiers : en production on recherche moins d’opérateurs manuels et plus de surveillants en ligne. On recrute également sur de nouvelles fonctions (roboticiens, automaticiens, big data analystes…);
- Intégration d’outils de contrôle automatisés;
- Intégration des produits recyclés dans les processus de production et optimisation énergétique des process…
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FAQ sidérurgie
Quelle différence entre sidérurgie et métallurgie ?
Les deux notions sont souvent confondues, pourtant, elles ne désignent pas la même chose. Nous l’avons vu dans cet article, la sidérurgie s’intéresse à la fabrication du fer et des alliages. Par contre, la métallurgie, elle, se réfère à la fabrication des métaux de façon générale.
Acier ou fer : quel est le plus solide ?
Le fer entre dans la composition de l’acier. On ajoute ensuite d’autres éléments tels que le silicium ou le manganèse. De fait, le fer et l’acier ont de profondes différences. L’acier est par exemple beaucoup plus résistant à la corrosion que le fer. Ensuite, l’acier a une densité supérieure que le fer. Il est donc plus résistant et peut supporter des contraintes de tractions plus importantes. C’est pourquoi, aujourd’hui, l’acier est utilisé dans de multiples constructions (bâtiments, etc).
Quel est le meilleur acier inoxydable ?
L’inox est une matière devenue indispensable dans des secteurs d’activités variés et qui se distingue par ses qualités (solidité, durabilité, recyclabilité…). Les deux formes les plus utilisées sont l’inox 304 et l’inox 316. Il n’y a pas de meilleur inox, cela dépend simplement de l’usage qu’on en fait. Par exemple, l’inox 316, qui contient du molybdène, est plus résistant contre les rouilles dans des milieux iodés ou agressifs.
