Recettes de fabrication
Un coup d’œil derrière le rideau du développement des produits en acier.
Texte : Ian VanDuzer
Photographie : Sandra Mulder
L’acier est statique. L’industrie sidérurgique ne l’est pas. Encore plus d’innovations et d’améliorations dans l’espace sont essentielles, en particulier dans un contexte de normes et d’attentes de plus en plus strictes concernant les changements climatiques et la teneur en carbone incorporé. De l’utilisation de procédés de fabrication d’acier respectueux de l’environnement à la production d’acier plus durable, l’industrie sidérurgique évolue plus que jamais.
Mais comment ces changements sont-ils faits ? Comment sont développés les nouveaux produits ? Que font les plus grands producteurs d’acier d’Amérique du Nord avec leurs ressources pour rechercher d’autres innovations ?
Pour ArcelorMittal Dofasco, les réponses sont étonnamment simples : entre autres, ils accordent la priorité à leurs clients et développent des solutions en acier qui répondent à leurs besoins et relèvent leurs défis actuels et futurs.
L'avenir de Future Steel
Future Steel Buildings achète son acier Galvalume🅪 d’ArcelorMittal Dofasco depuis plus de trente ans, depuis que l’aciérie d’Hamilton a commencé à produire ce métal. « C’est un excellent partenariat, déclare Lorenzo Turi, vice-président des opérations chez Future Steel. Nous avons été parmi les premiers à utiliser le Galvalume🅪 de Dofasco », un acier revêtu de 55 % d’Al-Zn reconnu pour sa performance supérieure en matière de corrosion.
Future Steel fabrique des bâtiments préfabriqués en acier. La plupart de leurs bâtiments servent de garages, d’ateliers ou d’autres dépendances, bien qu’ils aient également adapté leur style semi-circulaire à des projets résidentiels, commerciaux et industriels. La majorité de leurs projets utilisent Galvalume🅪 dans des jauges en fonction des besoins de l’acheteur. Mais au cours des trois dernières décennies, des problèmes sont apparus en fonction des matériaux dont ils disposaient. « On avait une sorte de poche gênante avec nos épaisseurs de matériaux, explique M. Turi. Nous avions du Galvalume🅪 de nuance 80 jusqu’au calibre 20 (0,038 po), mais seulement de nuance 50 pour le calibre 18 (0,048 po). Et ce calibre 18 était un produit un peu mort pour nous, car il n’y avait aucun avantage en termes de résistance par rapport au coût plus élevé du passage à l’acier plus épais. Il faudrait passer au calibre 16 (0,060 po) pour constater une différence notable de résistance. »
La qualité d’acier correspond à la limite d’élasticité minimale que l’acier doit présenter. Pour la nuance 50, la limite d’élasticité minimale est de 50 ksi, tandis que la catégorie 80 nécessiterait que l’acier ait une limite d’élasticité 60 % supérieure.
En 2023, Will Khuu, du groupe Recherche et développement (R&D) d’ArcelorMittal basé à Hamilton, a rencontré M. Turi pour mieux comprendre les défis liés aux produits qui empêchent Future Steel de croître et de mieux concurrencer les autres types de bâtiments. À l’époque, l’offre de produits de nuance 80 d’ArcelorMittal Dofasco était limitée à un calibre maximum de 0,038 po. M. Turi a indiqué que Future Steel serait en mesure de produire des structures plus grandes si elle avait accès à des produits de nuance 80 de calibre plus lourd. La conception des bâtiments serait également plus efficace, car un substrat plus fin à limite d’élasticité améliorée pourrait être utilisé par rapport au substrat de catégorie 50. Le travail a donc commencé au sein de la R&D pour élargir l’offre de produits de nuance 80 d’ArcelorMittal Dofasco.
Comment étendre les capacités d’un produit
« Le principal problème associé à la vente d’un produit non recuit à des épaisseurs plus importantes est le risque de recristallisation pendant la galvanisation, explique M. Khuu. Nous pouvons atténuer une partie du risque en sélectionnant une composition chimique d’acier avec une teneur en carbone plus élevée par rapport à la composition chimique type que nous appliquerions sur des commandes d’acier de calibre plus léger de nuance 80. »
Cela ne s’est pas fait du jour au lendemain. Les changements et les succès ont été progressifs, car de nombreux essais ont été effectués pour valider la capacité du produit à des épaisseurs plus élevées. « Je recevais des courriels disant : « Ok, nous avons obtenu du calibre 18 avec la nuance 80, se souvient M. Turi. Et puis plus tard, j’ai reçu d’autres mises à jour et améliorations, jusqu’à ce que nous arrivions enfin au point où nous pouvons proposer du Galvalume🅪 de nuance 80 pour chaque calibre entre 22 et 14 (0,072 po) ».
« Nous avons eu plus que ce que nous avions demandé, c’est sûr. »
« Bien que nous n’ayons constaté aucun cas de recristallisation lors des essais sur plusieurs lignes, nos équipes d’exploitation ont eu du mal à assurer une couverture de revêtement acrylique bord à bord sur l’acier plus dur lors des essais sur les épaisseurs plus importantes, explique M. Khuu. C’était certainement une expérience enrichissante, mais nous avons pu ajuster notre configuration de coucheuse à rouleaux. »
La qualité supérieure de l’acier a permis de renforcer le matériau. « Nous adorons cela, se réjouit M. Turi. En fait, nous pouvons proposer nos bâtiments à moindre coût, car nous pouvons utiliser des matériaux plus fins sans compromettre la résistance. Cela nous profite, cela profite à nos clients et cela profite à ArcelorMittal Dofasco, car nous pouvons leur renvoyer les données des utilisateurs. »
« Cela fait partie de notre proposition de valeur pour nos clients de longue date, explique M. Khuu. Lorsque les clients passent une commande auprès d’ArcelorMittal Dofasco, ils n’achètent pas seulement de l’acier, mais ont accès à une gamme complète de services tels que des conseils techniques de nos experts métallurgistes, des essais de produits par notre laboratoire de co-ingénierie R&D et un soutien promotionnel par le biais de notre publication Construction métallique. Ces services peuvent considérablement augmenter l’offre de produits de nos clients et c’est ce qui nous distingue de la concurrence. »
Première qualité
Mais la nuance 80 n’était pas le seul objectif de l’élargissement de l’offre de produits Galvalume🅪. « Will est venu nous voir et nous a dit : « Vous avez demandé la nuance 80, mais qu’en est-il de la classe 3 ?, explique M. Turi. Cela a représenté une valeur ajoutée considérable pour nous. »
La norme AISI S100-16 est la norme nord-américaine qui régit la conception des structures en acier formées à froid. Selon la norme AISI S100-16, les structures utilisant de l’acier sans allongement minimal ne peuvent être conçues qu’à 75 % de la limite d’élasticité prescrite, tandis que les aciers avec un allongement minimal de 3 % peuvent être conçus à 90 % de la limite d’élasticité prescrite.
« Après avoir discuté avec Lorenzo et avoir mieux compris ce que Future Steel cherchait à réaliser, j’ai pu revenir en arrière et examiner les normes AISI et ASTM pour identifier la spécification de la nuance 80 de classe 3, qui a un allongement minimal de 3 % qui correspond bien aux conditions AISI régissant la résistance de conception des bâtiments, se souvient M. Khuu. Il est certain que proposer la classe 3 impliquait un plus grand champ de travail pour valider la capacité d’ArcelorMittal Dofasco à respecter systématiquement l’exigence d’allongement minimal. Il semblait que cela en valait la peine compte tenu de l’augmentation de 20 % de la limite d’élasticité que Future pouvait concevoir, par rapport aux 60 ksi auxquels ils étaient auparavant limités. »
Vérification des calculs
M. Turi veut préciser qu’ils ne se contentent pas de croire ArcelorMittal Dofasco sur parole. « Nous devons effectuer nos propres essais indépendants sur le nouvel acier, dit-il. C’est juste pour vérifier toutes leurs déclarations, et aussi pour que nous puissions aller voir nos clients et leur dire que, oui, nous pouvons garantir que nous pouvons faire cela avec cet acier. »
Les essais sont en cours, avec une évaluation de la capacité des panneaux Quonset de Future au laboratoire de co-ingénierie d’ArcelorMittal Dofasco à Hamilton. Selon M. Turi, cela souligne vraiment leur confiance dans leur acier, qu’ils fournissent les installations pour effectuer les essais.
« C’est un énorme pas en avant pour Future Steel, déclare M. Turi. Et c’est vraiment grâce à la prévoyance et au partenariat avec Dofasco. »
CARACTÉRISTIQUES
MÉTAL:
ArcelorMittal Dofasco, Future Steel Buildings
PRODUIT:
Acier revêtu de Galvalume🅪
