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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Jeudi 24 janvier 2019 : Soutenance de thèse de Edgar CASTRO : Study of calcium cored wire injection in an industrial steel ladle

 

Edgar CASTRO Doctorant au sein de l'équipe "Procédés d'élaboration" de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse intitulée :

 "Study of calcium cored wire injection in an industrial steel ladle"

 

Date et lieu :
Jeudi 24 janvier 2019 à 9h30
Ecole des Mines
Campus Artem
Salle A-006

 

Composition du jury :

Directeur de thèse :

- M. Jean-Pierre BELLOT       
Institut Jean Lamour

Co-directeur de thèse :

- M. Alain JARDY       
Institut Jean Lamour

Rapporteurs :

- Mme. Annie FOURNIER-GAGNOUD       
SIMAP        

- M. Hani Henein
University of Alberta  

Examinateurs :

-M. Michel Vilasi        
Institut Jean Lamour
- M. Frédéric Gruy      
Ecole de mines de Saint-Etienne        

- M. Sébastien GERARDIN     
Affival SAS

- M. Benjamin BOISSIERE       
ArcelorMittal Research Maizières    

 

 

Résumé :
Afin d'améliorer la coulabilité de certaines nuances d'acier, du calcium est ajouté pour modifier et contrôler la nature des inclusions d'oxydes et des sulfures présentes dans l'acier. Grâce au traitement au calcium, les inclusions solides provoquant l'obstruction des buses de coulée sont converties en inclusions liquides qui ne bouchent pas les buses. L'injection du fil fourré est devenue l'une des technologies de pointe pour les ajouts de calcium, car elle offre une récupération de calcium plus élevée que d'autres méthodes et son fonctionnement est simple et peu coûteux. Ce travail est divisé en deux axes principaux. Le premier clarifie les mécanismes de dissolution du fil fourré lors de son injection dans le métal liquide. Le deuxième traite  du transport du calcium une fois qu'il est libéré dans l'acier, ainsi que de la modification chimique des inclusions par cet élément.


Le premier axe s'articule autour de DissolFil, un modèle numérique décrivant les phénomènes thermiques présents au cours du processus d'injection d'un fil fourré dans un bain d'acier liquide. Celui-ci est complété par une étude expérimentale de l'immersion de fils fourrés dans des bains d'acier statiques utile à la validation du modèle. Les résultats de simulation ont mis en évidence l'importance de la vitesse d'injection du fil en tant que paramètre à adapter en fonction de la conception du fil et de la surchauffe du bain d'acier afin d'optimiser la profondeur de libération du calcium dans la poche.

Le deuxième axe comprend un modèle de dissolution et du transport du calcium dans une poche d'acier et la modification des inclusions, couplant la mécanique des fluides et la thermodynamique à l'aide des codes de calcul Ansys Fluent (mécanique des fluides) et CEQCSI (thermodynamique). Le modèle a été validé à partir des prélèvements d'acier réalisés lors d'essais industriels spécifiques. Nous montrons que le transfert de masse en couche limite à partir des bulles de calcium vers l'acier liquide est le mécanisme dominant pour la dissolution du calcium. De plus, la modification globale des inclusions solides et liquides dépend fortement du mélange et de l'homogénéisation de la poche et de la composition chimique de l'acier.

Mots-clés : Calcium, Injection du fil fourré, modification d'inclusions, acier