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Transormation des métaux et produits en métal

Par Claude Giguère

L’industrie métallurgique et ses secteurs connexes occupent une place de choix dans le portrait économique industriel. Des milliers d’emplois, des centaines d’entreprises, la nécessité de toujours être à l’affût des avancées technologiques et des soubresauts des marchés mondiaux : voilà en bref ce qui caractérise l’industrie de la transformation des métaux, des produits en métal et de l’usinage.

Au Québec, le ministère responsable des ressources naturelles recense différents minéraux rattachés à l’industrie minière : or, zinc, minerai de fer, amiante, cuivre, granite ouvré et non ouvré et concentré de titane attirent les convoitises. Pour ce qui est de la transformation proprement dites, ce sont principalement l’acier, l’aluminium, l’or, le cuivre, le zinc, le magnésium, les alliages et les poudres métalliques qui alimentent des entreprises actives dans le domaine. Ces métaux sont extraits depuis des exploitations minières que l’on retrouve surtout en région dont l’Abitibi-Témiscamingue, la Côte-Nord, les Cantons de l’Est et la Gaspésie.

Québec et Canada : des leaders

Selon Ressources naturelles Canada, l’exploitation minière a donné directement de l’emploi à plus de 10 000 personnes en 2002, des employés qui peuvent compter sur un salaire supérieur à ce que l’on retrouve dans le reste du monde industriel (moyenne de plus de 50 000 $ / an). Cependant, notons qu’en tant qu’industrie du secteur primaire, l’exploitation minière est tributaire des hausses et des baisses des marchés, ce qui peut parfois faire entrer certains secteurs dans des périodes de dormance et affecter employés et actionnaires. Et ce qui touche l’exploitation des métaux touche par ricochet sa transformation et les industries qui y sont actives.

En 2002, le Québec a produit 37 % de tout le minerai de fer canadien et a assuré 21 % de la valeur de la production canadienne de minéraux non combustibles. De 1981 à 1991, le Canada occupait la première place mondiale en ce qui concerne le niveau d’investissement dans l’exploration minérale. De 1991 à 2001, le pays a occupé la deuxième place derrière l’Australie avant de reprendre la tête l’an dernier. En 2000, il s’est dépensé près d’un demi-milliard $ au Canada pour l’exploration (excluant le pétrole) et la mise en valeur des gisements déjà identifiés.

En plus des États-Unis, le Chili, le Pérou, le Brésil ainsi que certains pays asiatiques talonnent le Canada et l’Australie au classement des plus grands investissements dans l’industrie minière. Notons que les auteurs de ce classement n’ont pu compter sur les données relatives à l’ex-URSS et à la Chine ou des centaines de milliers de travailleurs sont actifs dans le domaine de la métallurgie et des mines.

La transformation au Québec

Selon les chiffres de la Direction des industries chimiques et de la métallurgie du ministère du Développement économique et régional pour l’année 2000, l’industrie métallurgique du Québec employait à ce moment 29 000 travailleurs répartis dans 147 entreprises ou établissements qui sont actifs dans différents secteurs stratégiques de la première transformation des métaux et de la fabrication de certains produits secondaires à partir de ces métaux. Les expéditions totales de l’industrie métallurgique du Québec, en 2000, sont estimées à 12 milliards $. La majorité de la production (8MM $) prend la voie de l’exportation et 90 % (7,5MM $) de ce commerce extrafrontalier se fait avec le voisin états-unien.

Si l’industrie métallurgique compose avec la présence d’entreprises multinationales qui font figure de meneurs dans leurs secteurs respectifs - prenons l’exemple des grands de l’aluminium Alcan et Alouette -, il faut cependant garder en tête qu’une bonne part du dynamisme de ce secteur économique est due à une forte présence de PME parfois ultra-spécialisées et dont les services sont régulièrement requis dans le cadre de contrats octroyés en sous-traitance. Sans ces PME qui gravitent autour des grands conglomérats, que ce soit dans le secteur des pièces automobiles ou dans celui des alliages et poudres métalliques, pour ne nommer qu’eux, la performance de l’industrie métallurgique serait affectée à la baisse. Au Québec, et jusqu’à nouvel ordre, ce sont les industries rattachées à l’aluminium et à l’acier qui continuent de mener l’industrie des métaux.

Secteurs stratégiques au Québec

Acier, aluminium, cuivre et sous-produits (métaux précieux), magnésium, métaux de superalliage, (lithium, niobium, tantale, titane, vanadium et zirconium), métaux communs non ferreux (antimoine, bismuth, cadmium, cobalt, étain, manganèse et tungstène), nickel, plomb, silicium et ferro-alliages (ferrochrome, ferroniobium, ferrovanadium, ferromanganèse, ferrosilicium et silicomanganèse).

Qu’est-ce qui est produit au Québec ?

Métaux primaires, recyclés, traités thermiquement, extrudés, forgés, frittés ou moulés, poudres métalliques, produits longs ou plats, fils et câbles, tubes et tuyaux, revêtements, éléments de charpente, matériel de transport, machinerie.

De la mine aux marchés mondiaux :

un long parcours

La métallurgie moderne plonge ses racines dans les mines. Après que l’ingénierie humaine, la machinerie et les explosifs aient rendu possible l’extraction des minéraux du sol, des étapes cruciales doivent encore être traversées avant qu’un matériau ayant subi une ou des transformations ne soit mis en marché pour usage industriel ou grand public, et de nombreuses entreprises sont partie prenante du processus. Tributaire des marchés mondiaux et de la disponibilité des technologies, l’industrie métallurgique emprunte tout un parcours pour se rendre de la mine jusqu’aux marchés mondiaux.

Avant et pendant leurs premières transformations, certaines caractéristiques des métaux font l’objet d’une attention particulière selon l’usage qui leur est destiné. Par exemple, pour ce qui est de la fonte à base de fer, les facteurs suivants seront mis sous la loupe tout au long du processus : la coulabilité, l’usinabilité, l’amortissement des vibrations, le durcissement de la surface, l’élasticité, la résistance aux impacts, à la corrosion, au poids ou à l’usure ainsi que le coût de fabrication. Voilà autant d’éléments du matériau qui doivent être contrôlés.

Parmi la multitude d’entrepreneurs et de multinationales actives en métallurgie au pays, une fois le stade de l’extraction passé, les économistes soulignent l’importance des activités de ceux qui font dans la fusion et l’affinage, la fabrication de produits semi-ouvrés et ouvrés et le recyclage. Il faut aussi citer de nombreux fournisseurs d’équipements et de services qui sont utilisés par l’industrie (banques, cabinets de droit ou d’assurance, consultants en environnement ou informatique, sciences naturelles, etc.), des cols blancs qui sont tout aussi nécessaires que les ouvriers.

Les étapes de la transformation des métaux

Du côté des usines et des ateliers, les employés spécialisés comptent sur une gamme impressionnante de machineries et d’équipements leur permettant d’effectuer les premières transformations des métaux. Une fois les coulées faites à la fonderie, vient le temps du pressage, du moulage, du laminage, du forgeage, du tréfilage, du soudage et de la maîtrise de la métallurgie des poudres. À ce sujet, de nombreuses entreprises québécoises sont aussi actives dans la distribution de machineries de transformation des métaux qui proviennent de partout au monde et dont certaines sont fabriquées ici même.

Des entreprises d’ici excellent aussi dans la conception et la production de logiciels informatiques qui permettent la conception et la fabrication assistées par ordinateur (CAO / FAO) et la gestion des ressources, ce qui vient appuyer de façon précise l’automatisation des travaux de première transformation des métaux. Qu’il s’agisse de NB Automation, de Bromont, dont le logiciel AutoFab permet une meilleure gestion des ressources de production, ou encore de SolidXperts qui distribue le logiciel SolidWorks, ces puissants outils informatiques appuient entre autres les constructions en 2D ou 3D et les logiciels de CAO / FAO, et en passant par CNC Logic, chacune de ces entreprises spécialisées constituent autant de maillons essentiels de la chaîne de l’industrie métallurgique et de la transformation des métaux. D’autres, comme Solutions m2i, se sont plutôt spécialisées dans les logiciels de maintenance, un aspect très important quand on parle de machineries qui sont parfois actives 24 h sur 24.

Les marchés

Dans sa plus récente analyse économique du marché des minéraux et des métaux (1), Ressources naturelles Canada met en valeur l’importance de ce secteur pour l’économie du pays. Plus de 376 000 emplois seraient directement liés à ces activités qui représentent près de 4 % du produit intérieur brut annuel. On recense au Canada pas moins de 190 mines en ne comptant que les ouvrages principaux, ce qui représente autant de sources d’approvisionnement et de travail pour les entreprises qui gravitent dans le monde de l’industrie de la métallurgie.

Le Canada est un grand exportateur de produits de l’industrie des mines et de la métallurgie. Ce qui est moins connu, c’est que nous importons également des quantités importantes de produits en provenance d’un peu partout dans le monde. Il reste que, globalement, 80 % de notre production de minéraux est exportée. Dans le cas de la catégorie « produits métalliques ouvrés », le Canada a importé (25 milliards $) plus de produits qu’il n’en a exporté (15 milliards $) en 2002. Les «produits semi-ouvrés», pour leur part, sont exportés et importés dans une proportion semblable (15MM $). Les métaux fondus et affinés, pour leur part, sortent plus qu’ils n’entrent du pays (23MM $ contre 5MM $) et c’est avec la production des mines que l’on retrouve un plus grand déséquilibre au profit du Canada, 45MM $ de notre production étant exportée contre 16MM $ d’importations.

Les secteurs du zinc et du cuivre ont connu des ralentissements notables récemment dans le monde, les coûts de production en arrivant à dépasser les capacités de la marge bénéficiaire. Le Canada n’a pas échappé au phénomène.

L’exploration minière, depuis quelques années, semble se concentrer sur les métaux précieux. Par exemple, le tiers des dépenses mondiales d’exploration de filons diamantaires en 2002 aurait été fait au Canada. Le marché mondial des métaux et de ses produits, s’il a globalement subi une baisse sentie depuis le début de la décennie 1990, connaît un certain regain depuis le creux de la fin de 2001. Malgré tout, le prix des métaux continue d’être considéré comme peu élevé, ce qui se fait ressentir dans l’industrie qui a dû dans certains cas procéder à des mises à pied.

(1) Inclut l’extraction et la concentration, la fusion et l’affinage, la fabrication des produits semi-ouvrés à base de métaux et de non-métaux et la fabrication des produits ouvrés à base de métaux. Inclut aussi l’uranium et l’exploitation minière du charbon.

* Données de 2001. Les données excluent le secteur des services et des équipements utilisés par l’industrie minière.

Producteurs en ordre d’importance : Ontario, Québec, Colombie-Britan-nique, Saskatchewan, Alberta, Terre-Neuve et Labrador, Territoires du Nord-Ouest, Manitoba, Nouveau-Brunswick, Nouvelle-Écosse, Nunavut, Yukon, Ile-du-Prince-Édouard.

Métallurgie et environnement :

DANGER !

L’industrie métallurgique ne fait pas dans la dentelle et certains risques environnementaux lui sont rattachés: rejets polluants et consommation excessive d’énergie. Voilà les périls potentiels qui sont sous la loupe des observateurs qui tentent de trouver des façons plus propres et moins énergivores de transformer et de traiter les métaux.

Plusieurs entreprises du secteur de la métallurgie rejettent de façon significative des eaux usées par divers contaminants : matières en suspension, huiles et graisses, métaux, cyanures, fluorures, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Au chapitre des mesures appliquées pour réduire les conséquences sur l’environnement, le ministère de l’Environnement du Québec met de l’avant celles de « la recirculation et du traitement des eaux de refroidissement pour réutilisation, le remplacement des systèmes d’épuration des gaz par voie humide par des systèmes d’épuration à sec ainsi que la mise en place de systèmes de surveillance à divers endroits stratégiques à l’intérieur du procédé qui permettent de détecter rapidement toute perte anormale. » Au nombre des industries métallurgiques qui se sont engagées dans une lutte contre les rejets polluants, on cite les alumineries les plus récemment construites: la Société canadienne de métaux Reynolds, l'usine Norsk-Hydro ainsi que QIT Fer et Titane.

Grands consommateurs d’énergie

Un autre facteur qui est pris en considération dans le bilan environnemental de l’industrie métallurgique est sa forte consommation d’énergie. En effet, selon certaines sources, les industries de la première transformation des métaux consommeraient jusqu’à 45 % de toute l’électricité requise par le domaine industriel et plus de 25 % du gaz naturel.

Si des progrès sont observables en ce qui concerne les mesures de réduction de la consommation d’énergie, il faut avouer que la possibilité de faire des économies motive autant les entreprises que l’amélioration de leur bilan environnemental. Mais peu importe la motivation, le résultat demeure le même, et c’est ce qui prime pour plusieurs. Avec l’application des accords de Kyoto, dans le but de réduire les émissions de gaz à effet de serre, cette démarche devient encore plus pertinente au sein de l’industrie.

Les métiers des industries métallurgiques

L’activité économique dans les domaines liés à la transformation des métaux ne devrait pas connaître d’expansion notable dans les années à venir, ce qui ne veut pas dire que le milieu saura se passer d’une relève qualifiée. Dans ce cas, les emplois qui se libéreront seront le fait de remplacements dus à des départs à la retraite plutôt que la conséquence de la création de nouveaux postes. Avec une moyenne d’âge d’environ 50 ans dans certains secteurs, les bancs d’école ne se rempliront pas pour rien.

Le Comité sectoriel de la main-d’œuvre dans la fabrication métallique industrielle (CSMOFMI) estime que ce secteur, catégorie qui inclut dans ce cas la deuxième transformation des métaux, emploie 10 % de la main-d’œuvre manufacturière au Québec. Se basant sur la classification type des industries de Statistiques Canada, le CSMOFMI s’intéresse à l’emploi dans divers secteurs d’activité : tôle forte et éléments de construction en métal, tôle fine, fils métalliques, matrices et moules, matériel de chauffage, ateliers d’usinage et autres industries de produits en métal, instruments aratoires, machineries et équipements industriels, matériel ferroviaire roulant, construction et réparation de navires.

« L’industrie québécoise de la fabrication métallique produit « sur commande et sur mesure » et elle excelle - comparativement à ses consœurs canadienne et américaine - dans des projets uniques et complexes en raison de notre petit marché, ce qui facilite sa position sur les marchés d’exportation », estime le CSMOFMI.

Des dizaines de milliers d’emplois

En 1999, Emploi Québec recensait 34 000 emplois dans le secteur de la première transformation des métaux, 35 000 autres dans la fabrication de produits métalliques, 22 000 dans la fabrication de machines et 61 000 dans la fabrication de matériel de transport et de construction. Présentement et pour les années à venir, 7 professions en particulier ont été identifiées dans ce secteur parfois moribond et pour lesquels de bonnes perspectives de placement sont prévues : assembleur et ajusteur de plaques et de charpentes, machinistes et vérificateurs d’usinage et d’outillage, opérateurs de machines à travailler les métaux, outilleurs-ajusteurs, peintres et enduiseurs, soudeurs et opérateurs de machines à souder ainsi que des technologues en dessin.

Si certains programmes de formation sont réservés aux institutions de certaines régions au Québec, d’autres sont disponibles partout ou presque comme c’est le cas de « Soudage-montage » au niveau professionnel. Au collégial, le programme technique « Procédés métallurgiques » amènera l’étudiant à compléter près d’une trentaine de cours qui lui feront maîtriser autant d’aspects de la métallurgie dont les alliages, le soudage de métaux ferreux ou non-ferreux, la corrosion, la lecture de plans, les fonderies, la protection des métaux ou le collage. Pour revenir au niveau des études professionnelles, notons en plus du soudage, les diplômes (ASP et DEP) en assemblage de structures métalliques, chaudronnerie, ferblanterie-tôlerie, fonderie, montaged’acier de structure et pose d’armature de béton.

Divers programmes universitaires sont aussi disponibles pour ceux que l’ingénierie intéresse. Encore une fois, les perspectives de carrière sont variées et certains profils mènent à des emplois d’ingénieur des mines, d’ingénieur minéralugiste ou métallurgistes extractif et d’ingénieur en matériaux. Définitivement, il y a de tout pour tous.

La recherche et les partenariats en métallurgie

Comme pour tous les secteurs économiques importants, celui de la métallurgie profite de plusieurs appuis dans la communauté scientifique afin de soutenir les percées technologiques. De nombreux centres de recherche, des incubateurs d’entreprises où des transferts technologiques sont effectués, des laboratoires publics accessibles aux entreprises désireuses d’innover : l’éventail des possibilités de collaborations entre chercheurs et entrepreneurs est impressionnant. Nous vous présentons ici quelques-uns des pôles en recherche et développement dans le monde de métallurgie québécoise.

À l’Université Laval, le département de Génie des mines, de la métallurgie et des matériaux est une vraie pépinière de connaissances. On y retrouve entre autres le Centre de recherche en sciences et ingénierie des macromolécules, lequel s’attarde aux mélanges et composites ainsi qu’aux macromolécules naturelles et polymères orientés. Le Groupe de recherche appliquée sur les matériaux industriels de pointe est pour sa part actif, entre autres, dans la métallurgie des poudres et dans les composites à matrice d'aluminium et de magnésium.

Les autres recherches en cours au département concernent la métallurgie du magnésium, des alliages, les traitements de surface (revêtements métalliques), l’usure des matériaux, l’extraction électrochimique des matériaux, la corrosion, la rupture et la résistance des métaux, les nanotechnologies et le soudage. Un bureau du développement des partenariats et des transferts technologiques est présent dans plusieurs des grandes universités afin de mousser la collaboration entre les entreprises et les chercheurs et de favoriser les transferts technologiques.

Des services variés pour les entrepreneurs

Au Centre intégré de fonderie et de métallurgie, à Trois-Rivières, des laboratoires présentés comme étant à la fine pointe de la technologie sont accessibles aux entreprises désireuses de réaliser divers projets : caractérisation des métaux, traitements thermiques, contrôles de la qualité par essais destructifs et non-destructifs, soudage, fusion et moulage à la cire perdue et au plâtre, pour ne nommer que les principaux pôles. Les installations du CIFM, dont la valeur totale dépasserait les 7 millions de dollars, comptent même une fonderie !

Divers laboratoires permettent aussi de mener à des expériences pouvant à terme améliorer les techniques de production des entreprises associées : salles de découpage et de préparation des échantillons, salle de microscopes, laboratoires d’études de la corrosion, de soudage et d’analyse chimique des matériaux, ateliers d’usinage des éprouvettes, d’essais mécaniques, de traitements thermiques ou de fonderie expérimentale.

Le Centre de recherche industrielle du Québec, qui a des bases physiques à Québec et à Montréal, est aussi principalement actif dans la recherche et le développement (développement d’équipements industriels, automatisation et robotique, technologies de l’environnement) et dans les services aux entreprises (laboratoire d’essais et de qualification, Bureau de normalisation du Québec, information industrielle et technologique). Dans le cadre des nombreux projets en cours, le CRIQ assume une part des risques, en partenariat avec les entreprises accompagnées, dans le cadre de démarches de recherche et de développement visant l’amélioration de la productivité et de l’efficacité.

Les divers centres de recherche et développement ainsi que les experts en transferts technologiques viendront rarement chercher par la main les entrepreneurs susceptibles de profiter de leurs services. Ainsi, il revient à vous de rester informés des possibilités offertes en visitant les sites Internet de ces institutions, en lisant leurs publications et en participant aux activités de maillage organisées sporadiquement. 

Ressources :

Centre de recherche industrielle du Québec : www.criq.qc.ca

Université Laval, Département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux : www.gmn.ulaval.ca

Sources : Ressources naturelles Canada, 2002

Centre intégré de fonderie et de métallurgie : www.cifm.net

Industrie Canada : http://strategis.ic.gc.ca