fonte brute

La fonte en gueuse est le produit brut qui sort d'un haut fourneau après que le minerai de fer, le coke et le calcaire ont été fondus ensemble. Elle contient environ 92 à 94 % de fer en poids, le reste étant principalement composé de carbone (3 à 4 %), de silicium (1 à 3 %), de manganèse, de phosphore et de soufre. Cette composition la rend dure et cassante : la teneur en carbone empêche la structure cristalline de s'aligner de manière à permettre une déformation plastique. Le fer ne peut pas être martelé ou laminé dans cet état, ce qui explique précisément pourquoi il existe en tant que produit intermédiaire plutôt qu'en tant que métal fini.

Le nom vient de la méthode de coulée. Le fer en fusion s'écoule du haut fourneau dans un canal central en sable, avec des canaux plus petits se ramifiant de chaque côté, ressemblant à des porcelets tétant une truie. Une fois refroidis, ces blocs solides de fer brut sont appelés gueuses. Une gueuse typique pèse de 900 à 1200 kg et mesure environ 1 mètre de long et 0,3 mètre de haut. Le canal central lui-même est parfois appelé la truie.

La fonte en gueuse sert deux voies principales dans l'industrie. La majorité entre dans une aciérie, où elle est refondue dans un convertisseur (four à oxygène basique ou four à arc électrique) pour brûler l'excès de carbone et ajuster la composition de l'alliage, produisant ainsi de l'acier. La deuxième voie mène aux opérations de coulée : les fonderies utilisent la fonte en gueuse comme matière de charge car sa teneur élevée en carbone abaisse le point de fusion à environ 1150 degrés Celsius, bien en dessous des 1538 degrés nécessaires pour faire fondre le fer pur, et le carbone confère une fluidité qui remplit complètement les moules. Les blocs-moteurs, les bâtis de machines et les sections de tuyaux en fonte sont produits de cette manière.

Qualités et contaminants

La qualité de la fonte en gueuse varie selon le minerai d'origine et la pratique de fusion. Le phosphore, un contaminant courant, rend le métal cassant à froid. Le soufre et l'oxygène créent une fragilité supplémentaire et réduisent la résistance à la fatigue. La fonte en gueuse de qualité fonderie est sélectionnée ou ajustée pour équilibrer la fluidité et la résistance : trop de carbone donne des pièces de fonderie paresseuses qui se solidifient avant de se remplir ; trop peu sacrifie la qualité et l'économie de la coulée. La teneur en silicium influence la résistance et la dureté de la pièce finale. La fonte en gueuse basique, utilisée pour la fabrication de l'acier, exige une teneur en phosphore plus faible car l'acier peut être utilisé dans des applications exigeantes.

Les hauts fourneaux modernes produisent de la fonte en gueuse en continu, le métal étant coulé toutes les quatre à huit heures. Historiquement, les gueuses étaient refroidies dans de longs lits et séparées manuellement. Aujourd'hui, de nombreuses opérations utilisent des wagons-poches pour transporter le fer en fusion directement à l'aciérie, évitant entièrement l'étape de la gueuse solide. Cela réduit les coûts de réchauffage et minimise l'oxydation. Pour l'expédition ou le stockage, cependant, les gueuses solides restent la forme standard, chargées sur des wagons de chemin de fer ou empilées dans des parcs. La fonte en gueuse est une matière première : la production mondiale dépasse 1,2 milliard de tonnes par an, les prix suivant ceux du minerai de fer et les coûts de l'énergie.