Influence de la vitesse de refroidissement sur l'évolution de la macroségrégation dans les lingots de grande taille

Résumé

Les lingots de grande taille (40 t) sont l’objet d’une hétérogénéité chimique appellee macroségrégation. Celle-ci doit être considérée et identifiée afin d’avoir une meilleure connaissance des propriétés mécaniques au sein du lingot et de certifier la qualité. L’identification expérimentale de la macroségrégation exige énormément de ressources en termes de temps et de coût, ce qui encourage le développement d’outils numériques permettant de prédire les cartes de macroségrégation des lingots de grande taille. Cependant, la bonne prédiction de ces techniques numériques dépend des propriétés du matériau. Dans le cadre d’un partenariat de recherche avec Finkl Steel (Sorel), un projet d’amélioration de la prédiction de la macroségrégation dans les lingots de grande taille a été mis en place. Ces améliorations ont pour objectif de considérer la cinétique de refroidissement sur les paramètres étudiés (températures de transition de phase et espace interdendritique secondaire (SDAS)). Ainsi deux méthodologies permettant de mesurer expérimentalement ces paramètres en fonction de la cinétique de solidification sont mises en place. Une analyse microstructurale à l’aide d’un microscope optique bifocal AmScope et une analyse thermique grâce à une a DSC Netsch 404 (températures de transition de phase) ont été élaborées. Puis, deux modèles numériques ont été développés, un modèle de solidification unidirectionnelle et un modèle d’un lingot 40 t. Cela, dans le but d’observer l’influence de l’adaptation de ces paramètres en fonction de la vitesse de refroidissement sur la macroségrégation. Des résultats expérimentaux ont permis de développer une loi de comportement des SDAS en fonction des vitesses de refroidissement lors de la solidification. Puis le comportement des températures de transition a été mesuré montrant que leurs variations sont négligeables pour l’ordre de grandeur des vitesses de refroidissement dans les lingots de grande taille. Pour la partie numérique, le modèle de solidification unidirectionnelle a permis de montrer que l’adaptation des SDAS en fonction de la vitesse de refroidissement a une influence faible sur la macroségrégation pour des SDAS entre 50 et 350 μm. Enfin, des méthodes d’amélioration du logiciel Thercast® ont été illustrées afin de simuler au mieux la macroségrégation dans les lingots de grande taille.

Date	24 août 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Mohammad Jahazi (Directeur(-trice))