Les caractéristiques de l’acier pour le béton précontraint

Bruno, Mani

Voici un extrait gratuit du GRAND GUIDE DE LA MACONNERIE :

Composantes de l’acier

L’acier est un alliage de fer et de carbone dont la teneur en carbone est comprise entre 0,12% à 2%.
Le fer : c’est un métal composé ferreux contenant moins de 0,12% de carbone. On ne trouve pas le fer à l’état natif, on trouve des gangues et les principaux minerais sont :

  • Fe_{3}O_{4} : Oxyde magnétique
  • Fe_{2}O_{3} : Oxyde ferrique
  • 2Fe_{2}O_{3}, 3H2O
  • FeS_{2} : Pyrite de fer

La fonte : les fontes sont des alliages Fer + carbone dont la teneur en carbone est supérieure à 2% et inférieur à 5%.

Les principales étapes de l’obtention de l’acier

Ce sont :

  • Préparation des matières premières,
  • Élaboration de la fonte,
  • Élaboration de l’acier.

Préparation des matières premières

Les minerais après leur extraction sont traités afin que leur réduction dans le haut fourneau soit facilité, pour cela les minerais sont broyés et mélangés à du coke (combustible qui à haute température ne donne pas de cendre) pour être ensuite envoyé dans le haut fourneau où le combustible est allumé.


Élaboration de la fonte

La fonte est élaborée dans un four à cuve généralement de grandes dimensions appelées haut-fourneau. La forme de ce haut-fourneau est étudiée pour offrir des conditions optimales aux réactions chimiques.

Le haut-fourneau est chargé de minerais et du coke et on brûle. Dans le haut-fourneau, tous les oxydes de fer sont réduits d’abord et donne du fer. Par l’intermédiaire du carbone à haute température, ce fer se carbure et à cause de l‘abaissement du point de fusion consécutif à son alliage avec le carbone il s’écoule dans le creuset. Les produits obtenus sont le laitier qui nage sur la fonte et la fonte qui contient généralement 94% de Fe. 2 à 5% de carbone et le reste c’est du silicium, manganèse et de très faible concentration de soufre et de phosphore. Ces autres composants chimiques à part le carbone sont à éliminer dans le mélangeur.

Schéma de la cuve de préparation de la fonte

Élaboration de l’acier

L’acier est élaboré à partir de la fonte provenant des haut-fourneau. Cette élaboration consiste essentiellement en une décarbonation de la fonte par oxydation des carbones mais après élimination des autres éléments. L’épuration de la fonte commence dans des grands réservoirs garnis de produits réfracteurs appelés mélangeurs. La fonte y est débarrassée des autres éléments tels que silicium, manganèse, soufre et phosphore (A titre d’exemple : le soufre est éliminé par addition de manganèse et la teneur en silicium est abaissée par addition de chaux vive).

Après le mélangeur, la fonte est envoyée dans le four appelé convertisseur qui varie suivant la nature de la fonte et de la qualité de l’acier que l’on désire obtenir. On choisit divers procédés tels Bessemer (revêtement siliceux), procédé Thomas (revêtement de dolomie) ou procédé Martin. Dans les procédés Bessemer et Thomas, on fait traverser la masse liquide de fonte par un[...]

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