Fusion (métallurgie)

Avant la fusion, l'étape de préparation de charge consiste à préparer la matière première (minerai, lingots de matière, déchets métalliques récupérés, etc.) permettant de répondre aux exigences techniques de la pièce finale, notamment concernant la composition.

À cette étape, il est nécessaire de prévoir l’approvisionnement en matières premières, de connaître exactement la nature du minerai présent, et de faire les bons dosages.

Lors de l'étape de fusion, le chargement de la matière première se fait dans des fours de fusion. Dans les grandes fonderies le chargement se fait par des moyens pilotés par informatique. Des prélèvements d'éprouvettes sont effectués et analysés en laboratoire pour pouvoir réajuster les dosages du métal en fusion.

Des fours électriques, fours à arc, fours à gaz ou des cubilots peuvent être utilisés pour la fusion.

Les fours à arc électrique sont utilisés notamment dans les aciéries électriques pour la fusion de la ferraille à recycler.

Le cubilot est un four vertical dans lequel les matériaux à fondre sont en contact direct avec le combustible (coke). Ce contact à haute température entraîne une carburation importante (à des niveaux de 2 à 3 % de carbone) et, pour cela, réserve le cubilot à la production de fonte. Les cubilots ne sont présents que dans les grandes installations où le besoin en métal coulé est important et continu. Un cubilot reste en température 7 jours sur 7, de par sa complexité de mise en température ; il n’est arrêté que pour sa réfection par le fumiste.

Les fours électriques peuvent être utilisés en sidérurgie pour la fusion de la fonte, pour suppléer les cubilots, ou pour les fonderies de moyenne importance.

Une fois la fusion réalisée, les fours électriques de poche, ou four de maintien, de moindre puissance, servent à maintenir le métal à l'état liquide à la température souhaitée.

Dans le cas où un cubilot est utilisé, le four de maintien se situe directement en dessous. Il reçoit le métal en fusion auquel on ajoute alors les éléments d'alliages qui lui conféreront les caractéristiques mécaniques voulues.

Tandis que le métal est encore à l'état liquide, il est acheminé vers le lieu de coulée par poche, ou par d'autres moyens manuels, semi-manuels ou automatiques. Dans les grandes fonderies, les poches, remplies à partir des fours de maintien, sont acheminées le plus souvent, vers le lieu de coulée par un monorail aérien.

Pour les pièces importantes, la coulée se fait directement dans le moule, soit par une manœuvre manuelle soir par un automatisme (cas le plus rare, vu le nombre de paramètres à considérer pour obtenir une bonne coulée).

Pour les pièces plus petites, l’opérateur prélève une quantité de métal avec une louche enduite de poteyage (par exemple pour certaines coulées de l’aluminium).