[Publication] Procédé de refusion à l’arc sous vide (VAR)

La refusion à l’arc sous vide (procédé VAR pour Vacuum Arc Remelting) vise à répondre aux besoins des secteurs industriels de l’aéronautique, de l’énergie et du nucléaire en alliages métalliques destinés à des applications critiques.Ce procédé est basé sur l’affinage du métal liquide exposé au vide et le contrôle de sa vitesse de solidification. Il s’applique aussi bien aux alliages réactifs de titane ou de zirconium, qu’il purifie sous vide sans contact avec des réfractaires de coulée, qu’aux aciers et superalliages dont il améliore la propreté inclusionnaire. Les lingots refondus, de géométrie cylindrique, ont une masse de plusieurs tonnes.

Le métal fondu, en provenance de la charge primaire (électrode consommable), alimente le lingot secondaire qui se solidifie au contact de la paroi d’une lingotière en Cu refroidie.
La source de chaleur nécessaire à la fusion est un arc électrique entretenu entre l’extrémité de l’électrode et le sommet du lingot qui se constitue progressivement dans la lingotière.
L'arc opère en courant continu de forte intensité (5 à 40 kA) et sous faible tension (quelques dizaines de volts). Dans certains cas (systématiquement pour la fusion de Ti ou de Zr), le four est équipé de bobines pour créer un champ magnétique vertical afin de conférer à l’arc une bonne stabilité.

Ce procédé est étudié intensivement depuis plus de 30 ans par les chercheurs de l’IJL, qui ont fondé et animent un consortium avec les industriels utilisateurs (Aubert&Duval, Timet, Framatome, Aperam Alloys, etc.).
Ce "Club SOLAR", qui porte le nom du modèle de simulation développé à l’IJL et validé par les partenaires, a été le cadre de 11 thèses de Doctorat soutenues (et 2 en cours). La simulation numérique du procédé en vue de son optimisation est la base de ces études, qui associent également des expériences à l’échelle du laboratoire en utilisant le plateau technique d’élaboration de l’IJL et des mesures sur les fours industriels en développant des installations spécifiques embarquées.

Référence :

Titre : Procédé de refusion à l’arc sous vide (VAR)

Auteurs : Alain Jardy (IJL), Isabelle Crassous (Framatome), Sylvain Charmond (Aubert&Duval), Vincent Descotes (Aperam Alloys), Stéphane Hans (Auvert&Duval), Yvon Millet (Timet)

Nom de la revue : Techniques de l’Ingénieur

Date de parution (en ligne) : Janvier 2022

Lien : https://doi.org/10.51257/a-v1-m7822

Légende de l'image : (à gauche) procédé de refusion à l’arc sous vide - schéma de principe ; (à droite) lingots refondus en alliage de Ti