doctorat L'étudiante Camila Gomez a imité le processus de refroidissement des hauts fourneaux de Tata Steel en laboratoire et a découvert qu'il est préférable de refroidir avec de l'eau plus chaude.

Le refroidissement de l'acier chauffé au rouge après l'avoir laminé à plat en brames de l'épaisseur souhaitée est une opération assez délicate. doctorat la candidate Camila Gomez a copié le processus de refroidissement des hauts fourneaux de Tata Steel dans son laboratoire, et appris que l'utilisation d'eau plus chaude peut être meilleure.

Dans les hauts fourneaux de Tata Steel à IJmuiden, des brames d'acier épaisses d'une température d'environ 1200 degrés Celsius sont laminées à plat en plusieurs étapes à partir de brames d'une épaisseur d'environ 20 centimètres à quelques centimètres seulement. En quelques secondes, ces dalles doivent être refroidies à un point tel qu'elles puissent être roulées en quelque chose qui ressemble à un énorme rouleau de papier toilette.

Pour refroidir l'acier, les dalles passent sous l'eau qui coule à grande vitesse, Camila Gomez explique. "L'eau qui tombe sur l'acier commence à bouillir et extrait rapidement la chaleur du matériau. La vitesse exacte et l'uniformité avec lesquelles la brame se refroidit détermineront les caractéristiques éventuelles du matériau, c'est donc un processus assez délicat."

Grande vitesse

Pendant le processus de laminage, les brames d'acier grandissent en longueur de 20 à plus de 200 mètres, c'est aussi pourquoi la vitesse à laquelle ils se déplacent est décuplée. "À la fin, l'acier traverse les jets d'eau à une vitesse de près de 80 kilomètres à l'heure; puisque le processus de refroidissement se déroule ainsi à une vitesse extrêmement élevée, c'est difficile de l'étudier à l'usine."

Toujours, afin de mieux ajuster le process industriel à la production de nouveaux types d'acier, il est important de savoir exactement ce qui arrive à l'eau de refroidissement près de la surface de l'acier. Alors Gomez, qui est né en Argentine et a émigré en Espagne à l'âge de 10 ans, a été demandé dans le cadre d'une collaboration entre le NWO, Tata Steel et TU/e ​​pour faire une configuration de test pour analyser en détail comment l'eau de refroidissement commence à bouillir une fois qu'elle entre en contact avec de l'acier chaud.

"Jusqu'à maintenant, il n'y avait eu que des expériences utilisant des configurations stationnaires et lentes, " dit Gomez. " Nous avons maintenant construit une configuration dans le laboratoire de Gemini qui nous permet de déplacer un morceau d'acier chaud sous un jet d'eau à une vitesse de près de 30 kilomètres par heure pendant que nous faisons des enregistrements près de la surface en utilisant caméras à grande vitesse. » Elle a utilisé un endoscope pour cela, comparable à un endoscope pour examen médical interne du corps, qu'elle plaça dans les jets d'eau.

Elle a découvert que l'eau de refroidissement peut entrer en contact avec de l'acier à une température d'au moins 900 degrés. "C'était une sorte de mystère, parce que vous vous attendriez à ce que l'eau se réchauffe rapidement à 300 degrés, après quoi il s'évapore de manière explosive. Nous avons maintenant vu que la formation de bulles de vapeur se produit effectivement localement, mais que ces bulles implosent par la suite parce que l'eau froide leur tombe dessus. Cela se produit jusqu'à 40, 000 fois par seconde, un processus que vous ne pouvez détecter que lorsque vous enregistrez à une fréquence d'images élevée et que vous étudiez ces images une par une."

Cette découverte est le plus grand résultat scientifique de son projet de doctorat, en ce qui la concerne. Cependant, en plus de ça, il y a une autre découverte qui pourrait avoir de sérieuses implications pratiques. Lorsque la surface ne se refroidit pas uniformément en raison d'explosions de vapeur locales constantes, il en résulte des imperfections et un acier de moindre qualité. "Par conséquent, vous voulez refroidir l'acier aussi uniformément que possible. Nos mesures montrent qu'une eau de refroidissement plus chaude vous permet de créer une couche de vapeur d'eau stable au-dessus de l'acier. Certes, qui ralentit le processus de refroidissement, but it does produce a better result."

When Gomez raised the water temperature from 25 to 60 degrees, she was able to cool the steel in her test setup a further 50 degrees without entering the unstable regime. This is knowledge that could be of high value to steel manufacturers, she says, since the water temperature can be easily adjusted without having to alter the entire production line.