– CRACRACKS

Le phénomène de rupture à chaud affecte gravement certains aciers coulés en lingots ou en continu. L'enjeu industriel est important en termes de qualité (opérations de scarfing, ou rebuts) et de productivité (la sensibilité des aciers auto à très haute résistance limite les vitesses des coulées continues). Or la prédiction des défauts de surface et internes associés reste hors de portée, empêchant une optimisation rationnelle des procédés, et ce pour deux raisons essentielles: - * En coulée de lingots, le phénomène survient pendant le remplissage, dans une phase où aucun logiciel de simulation n'est capable de fournir un état de contraintes correct. - * Le phénomène est encore mal compris et les différents critères proposés jusqu'ici sont notoirement insuffisants. - - En conséquence, on définit quatre objectifs majeurs pour permettre la simulation complète et prédictive de ces procédés: - 1. Progresser dans la connaissance des différents phénomènes physiques mis en jeu, en s'appuyant sur la simulation numérique aux petites échelles (microstructure de solidification) de façon à préciser la nature des critères de rupture macroscopiques. - 2. Mettre en place une méthodologie d'identification des paramètres rhéologiques d'aciers sélectionnés, ainsi que des paramètres des critères de rupture, en utilisant une palette étendue d'essais instrumentés. - 3. Etendre les capacités de la simulation numérique en modélisant le couplage fluide-structure en condition de solidification, pour prédire un état thermomécanique pertinent pendant le remplissage des lingots ou dans les fines peaux solides en lingotière de coulée continue. - 4. Développer une méthodologie d'amélioration des procédés en utilisant cette simulation numérique enrichie. - - La méthodologie est la suivante: - A. La caractérisation de trois aciers sélectionnés fournit les données aux simulations micro et macroscopiques. Elle comporte notamment l'identification rhéologique à haute température et à l'état semi-solide au moyen d'essais de traction avec chauffage par effet Joule. - B. La simulation numérique couplée micro-macro, appliquée à l'analyse de divers essais instrumentés de rupture à chaud (solidification contrariée, sous tension additionnelle) permet d'identifier la nature et les paramètres de critères macroscopiques. - C. Ces critères sont implantés dans le logiciel THERCAST, lui-même équipé d'un nouveau solveur permettant la résolution couplée de la mécanique des fluides (écoulement de remplissage de lingots, jet de busette en coulée continue) et de la mécanique du solide (contraintes-déformations dans les peaux solides). - D. L'application de ce nouveau solveur à des procédés industriels tests, dans le cadre d'un plan d'expérience, permet de valider les concepts à l'échelle industrielle et d'effectuer une démonstration d'amélioration de procédés. - - Le consortium est compact, robuste et équilibré. Il rassemble toutes les compétences adéquates: 3 industriels, 1 centre technique, 1 société de logiciel et 2 labos de recherche. Tous sont des acteurs majeurs dans chacune des problématiques industrielle, technique et scientifique. Le projet est ainsi à même d'apporter des innovations majeures dans trois domaines de l'AXE 3 de l'appel d'offre: - * Simulation numérique multi-physique: couplage fluide-structure (liquide-solide) en solidification - * Caractérisation rhéologique des aciers à très haute température et à l'état semi-solide - * Modélisation numérique multiéchelle en solidification - ...