Simulation numérique de la fatigue thermique d'un cylindre revêtu par un dépôt en acier inoxydable martensitique

摘要

The main objective of this study is to simulate the behavior of a continuous casting roll submitted to thermal fatigue. This modelling needs an experimental fatigue simulation, which reproduces exactly the industrial thermal loading. A roll of 25CrMo4 steel, coated with 2 mm thickness of X12Cr13 alloy, was chosen to make the experimentation. The thermal evolution was measured using several thermocouples for the bulk temperatur and an infrared pyrometer for the surface temperatures. In fact, the thermal loading was determined by the resolution of an inverse process where the parameters of thermal laws (the heat flow and the heat convection parameters) were optimized. After this optimization process, the mechanical modelling by the finite element method was carried out by applying the thermal optimized loading and by using the laws of elastoviscoplastic behaviour. This modelling constitutes a technological means to choose a type of a coating material, its optimum thickness and to test different thermal loadings (for example, the roll in stand by...).%Lobjectif principal de cette étude est de simuler le comportement en fatigue thermique d'un rouleau de coulée continue. Cette modélisation a nécessité la mise en place d'un banc de simulation expérimentale reproduisant les conditions réelles de fonctionnement. Le cylindre testé a été revêtu d'un acier inoxydable martensitique déposé par torche plasma sur un acier de nuanc'e 25CrMo4. L'évolution thermique du cylindre a été enregistrée en fonction du temps par des thermocouples et par un pyromètre infrarouge. Le champ thermique est ensuite calculé numériquement par la résolution d'un problème inverse où sont optimisés les paramètres des lois de la thermique (flux thermique et coefficients de convection). Un calcul mécanique anisotherme de la structure par la méthode des éléments finis est ensuite effectué en utilisant le chargement thermique optimisé et la loi de comportement élastoviscoplastique des deux matériaux. Cette simulation numérique constitue un outil de choix technologiques, quant au type de revêtement à utiliser et à son épaisseur optimale. Elle permet également de tester l'outillage dans des conditions particulières comme un ralentissement ou un arrêt du rouleau.