Effects of Chemical Composition, Ingot diameter and shape on Solidification and Macrosegregation in Large Size Ingots of High Strength Steels

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Des blocs forgés de grande taille sont utilisés pour la fabrication de composants critiques tels que des arbres des turbines et des matrices dans les industries du transport et de l'énergie. La première étape dans la production de tels composants est la coulée en lingotière. Cependant, en raison de la grande taille des lingots, il se forme des zones chimiquement hétérogènes (macroségrégation) qui ne peuvent souvent pas être éliminées lors des opérations de traitement thermique ou de forgeage ultérieures entraînant des non-conformités et / ou un rejet. Au cours des dernières années, la demande de lingots de plus grande taille (jusqu'à 100 tonnes) n'a cessé d'augmenter et il est donc d'une importance cruciale pour l'industrie de la fonderie / forgeage de lingots de mettre au point des méthodes permettant de produire des lingots de grande taille avec peu ou pas de macroségrégation. . Le problème est encore plus aigu dans le contexte nord-américain, en raison de la concurrence féroce des pays manufacturiers émergents et des nouvelles réglementations qui entraînent une augmentation des coûts. Pour atteindre cet objectif, une connaissance plus approfondie des interactions entre les caractéristiques des matériaux (composition, microstructure, etc.) et les paramètres du processus est nécessaire.La mise au point d'un tel processus de fabrication basée sur la connaissance plutôt que l'expérience, est l'objectif principal du projet de recherche et développement collaboratif (RDC). Lors d'une précédente collaboration avec le partenaire industriel, Finkl Steel-sorel, des résultats très intéressants ont été générés, qui ont entraîné des progrès et des économies significatifs pour le partenaire industriel. Dans le cadre du nouveau projet, les travaux porteront sur l'étude des paramètres non pris en compte au cours de la première phase, l'application des résultats obtenus aux nouveaux alliages et tailles de lingot, ainsi que la mise au point de nouvelles méthodologies permettant de produire des lingots de haute qualité et de préserver et renforcer la position du partenaire industriel parmi les leaders mondiaux dans le traitement de lingots de grande taille.Une étude expérimentale utilisant des équipements de test avancés sera réalisée pour développer des modèles matériaux décrivant l'évolution de la microstructure. Les modèles développés seront implémentés dans les codes commerciaux éléments finis (FE) afin de prédire les zones hétérogènes locales, les microstructures, et les transformations de phase dans les lingots de grande taille. Les résultats de la recherche seront également validés au niveau industriel.