Les lingots d’acier

Après la conversion de la fonte en acier, ce dernier, sous forme liquide, est coulé dans des lingotières, moules parallélépipédiques en forme de pyramides tronquées, à base rectangulaire. Là, le métal en fusion se solidifie progressivement, et on obtient lors du démoulage le brut de coulée ou lingot. En fonction des besoins, la masse des lingots varie de quelques centaines de kilogrammes jusqu’à plusieurs centaines de tonnes pour les grosses pièces de forges. Ces derniers sont ensuite réchauffés à 1200°C et écrasés dans différents laminoirs pour être transformés en brames (futurs produits plats) ou en blooms (futurs produits longs).

Les coupes longitudinales des lingots conservés au Féru des sciences, permettent de visualiser les processus physico-chimiques à l’œuvre lors de la solidification de l’acier dans les lingotières. Celle-ci s’effectue des bords vers le centre créant une structure en trois couches verticales (colonnaire sur les bords, dendritique et équiaxe au centre). De plus, le refroidissement induit une diminution du volume du métal. On observe alors en haut du lingot, qui est à l'air libre, un creux appelé « retassure ».

                                                           
                                                                Coupe longitudinale d'un lingot de 35 tonnes

Différents paramètres peuvent induire des défauts de moulage avec pour conséquence de rendre impropre l’usage ultérieur de l’acier : défauts dus au retrait de solidification, défauts dus au gaz, défauts dus au matériau et au remplissage du moule. Si certains défauts peuvent être réparés, d’autres amènent à envoyer les lingots au rebut.
Depuis 1840, les premiers essais de coulée continue ont été réalisés pour la production de métaux non ferreux alors que le procédé industriel n’est devenu effectif dans la sidérurgie que depuis les années 1970. Le processus en continu consiste à recueillir le métal refroidit à une extrémité du moule, simultanément à son remplissage par le métal liquide de l’autre. Il est donc théoriquement possible de couler des ébauches de profilés de longueur infinie, destinées au laminage. Dans les faits, l’apport du procédé est d’optimiser la longueur des pièces plus grandes que la lingotière, et surtout d’obtenir une production au format le plus proche de celui souhaité à la sortie de l’usine sidérurgique. L’avantage supplémentaire réside dans la simplification des gammes et du nombre de laminages, obligatoirement établi en deux étapes avec la coulée en lingotière. 

                                                                        
                                                                 Coupe longitudinale d’un lingot de 5 tonnes

La surface du métal a été polie et attaquée pour faire ressortir la structure macroscopique. On peut observer les diverses formes de cristallisation du métal : grosses et moyennes dendrites, zones de cristaux globulaires fines.

Sandrine Derson, 2024.