Contrôle du phosphore dans la fabrication de l’acier

Le phosphore est généralement désigné par [P] dans la fabrication de l’acier.

Effets du phosphore sur les propriétés de l’acier

Effets nocifs :

1. Réduit la soudabilité de l’acier.
2. Diminue la plasticité et la ténacité, ce qui entraîne une fragilité à froid, c’est-à-dire une baisse significative de la résistance aux chocs à basse température.
3. Pour la plupart des nuances d’acier, le phosphore est considéré comme un élément nocif et doit être minimisé.

Effets bénéfiques (dans des cas limités) :

1. Améliore la fluidité de l’acier en fusion, facilitant ainsi les processus de coulée.
2. Améliore la résistance à la corrosion de certains aciers alliés.
3. Améliore la perméabilité magnétique dans les aciers au silicium électriques.

Conditions et méthodes de déphosphoration

L’élimination du phosphore est un processus crucial dans la fabrication de l’acier. Une déphosphoration efficace repose sur plusieurs conditions clés :

1. Alcalinité et fluidité du laitier : Le laitier doit avoir une basicité élevée, généralement autour de 2,5, pour faciliter la capture du phosphore. Une fluidité adéquate du laitier est également essentielle pour assurer un transfert de masse et une réaction efficaces avec le phosphore.
2. Oxydation des scories : Un environnement de scories fortement oxydant favorise la formation de composés phosphatés stables, contribuant à l’élimination du phosphore de l’acier en fusion.
3. Contrôle de la température : Bien que les basses températures favorisent thermodynamiquement la réaction de déphosphoration, elles peuvent entraver la dissolution de la chaux et ralentir la diffusion. Par conséquent, la température de fusion doit être soigneusement contrôlée : ni trop élevée pour éviter une inversion de la réaction, ni trop basse pour éviter une diminution de l’efficacité de la réaction.
4. Volume de scories : Un grand volume de scories augmente la capacité d’absorption du phosphore, améliorant ainsi l’effet global de déphosphoration.

Rephosphorisation

La rephosphoration désigne l’augmentation indésirable de la teneur en phosphore lors des dernières étapes de l’affinage de l’acier, ce qui produit souvent un produit final contenant plus de phosphore que lors des premières étapes de l’affinage de l’acier. Plusieurs raisons peuvent expliquer ce phénomène :

1. Température excessive du four : des températures élevées peuvent inverser la réaction de déphosphoration, provoquant le retour du phosphore du laitier vers l’acier.
2. Désoxydation lors du taraudage : L’ajout d’alliages de fer lors du taraudage peut réduire considérablement la teneur en FeO du laitier. Combiné à des produits de désoxydation comme le SiO₂, ce phénomène réduit la basicité du laitier et favorise la rétroaction du phosphore dans l’acier en fusion.
3. Phosphore dans les alliages : Certains alliages de fer introduits lors de la métallurgie secondaire peuvent contenir du phosphore, ce qui augmente directement la teneur en phosphore de l’acier.