Dans la sidérurgie, le soufre est considéré comme l’une des impuretés les plus nocives. Alors que le soufre peut se dissoudre à l’infini dans l’acier liquide, sa solubilité dans le fer solide est extrêmement faible, de l’ordre de 0,015 à 0,020 % seulement. Lors de la solidification de l’acier en fusion, le soufre précipite sous forme de FeS (sulfure de fer), qui se combine ensuite avec le fer pour former un composé eutectique Fe-FeS à bas point de fusion. Ces composés se répartissent le long des joints de grains selon un réseau continu ou discontinu, rendant l’acier vulnérable à la fissuration lors du travail à chaud.
Si l’acier fondu contient des concentrations élevées de FeO, le FeS peut se combiner avec le FeO pour former un autre composé eutectique dont le point de fusion est encore plus bas, à 940 °C, ce qui accroît le risque de brisure à chaud. Le soufre ayant tendance à se séparer lors de la solidification finale, la formation de ces composés devient plus prononcée, ce qui réduit considérablement la qualité de l’acier.
Les effets nocifs du soufre dans l’acier
Le soufre peut causer de multiples problèmes dans les produits en acier, notamment :
- Propriétés mécaniques réduites – Les inclusions de soufre et de sulfure affaiblissent les performances mécaniques transversales de l’acier, réduisant notamment la ténacité aux chocs.
- Corrosion accélérée – Dans l’acier résistant aux intempéries et l’acier résistant à la corrosion, les sulfures sont la cause principale de la corrosion par piqûres localisées.
- Propriétés magnétiques altérées – Dans les matériaux ferromagnétiques, le soufre augmente la perte de fer et diminue la perméabilité magnétique.
- Mauvaise soudabilité – Les inclusions de sulfure de manganèse peuvent provoquer des déchirures à chaud dans la zone affectée thermiquement des soudures, réduisant ainsi la soudabilité de l’acier.
Dans la coulée continue, une teneur élevée en soufre peut également conduire directement à des fissures transversales dans les billettes, ce qui pose de sérieux défis à la stabilité de la production.
Sources de soufre dans l’acier
Le soufre pénètre dans l’acier principalement par l’intermédiaire des matières premières, notamment :
- Métal chaud (fonte brute)
- Coke
- Ferroalloys
- Matériaux de scories
- Ferraille d’acier
Un contrôle efficace du soufre dans les matières premières est donc essentiel pour produire de l’acier de haute qualité.
Pourquoi la désulfuration est-elle impossible sans scories ?
Dans la fabrication de l’acier au four électrique et l’affinage secondaire, la plupart des réactions de désulfuration se produisent par interaction entre l’acier en fusion et le laitier. Le laitier absorbe le soufre et réagit avec les agents désulfurants injectés, formant des gouttelettes riches en sulfures qui se séparent de l’acier. Une plus petite partie du soufre est éliminée sous forme de sulfures gazeux.
Cela signifie que les scories jouent un rôle irremplaçable dans le processus de désulfuration. Sans elles, il serait extrêmement difficile d’obtenir une élimination efficace du soufre lors de la fabrication de l’acier.
