Le développement des aciers à haute résistance est demandé par l

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Projets de recherche financés par la
DIVISION DE LA RECHERCHE ET
DE LA COOPERATION SCIENTIFIQUE
dans le cadre du programme de recherche:
CENTRES COLLECTIFS DE RECHERCHE
Exercice 2000
Programme "Centres collectifs de Recherche- Exercice 2000"
CENTEXBEL
Etude du shading des tapis à poils rases
RECHERCHE COLLECTIVE 4C
Budget approuvé:475 955,57 € (19 200 000 FB) Subside R.W : 12 320,31 € (497 000 FB)
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Depuis de nombreuses années, les fabricants de tapis sont confrontés au problème
coûteux du shading des tapis. Ce phénomène, qui consiste en une modification permanente de
l’aspect des tapis de type velours, est perçu comme des taches inégales en surface. Le shading
apparaît après la pose du tapis sous l’action répétée de la marche, lorsque le poil change
radicalement de direction par rapport à sa direction naturelle d’origine acquise lors de la
fabrication. Sa grande complexité le rend difficile à simuler en laboratoire et par conséquent à
analyser.
Dans le cadre de cette recherche, un appareillage de laboratoire a d’abord été développé
et mis au point, de façon à pouvoir mesurer le shading et le produire en laboratoire sur des
échantillons de tapis, en soumettant ceux-ci à différents programmes de pas reproduisant la
marche. L’analyseur permet également de comparer un tapis avant et après avoir été piétinés
dans des conditions normales d’utilisation sur aire de test. Le simulateur permet quant à lui de
déterminer la propension d’un tapis à former du shading.
L’utilisation de cet appareillage pour un grand nombre d’échantillons de tapis velours,
produits avec différents types de fils et différents réglages en fabrication, permettra de
comprendre le mécanisme de formation du shading et de déterminer les paramètres à l’origine de
ce phénomène.
L’objectif principal de cette recherche est donc de permettre aux fabricants de produire
des tapis velours présentant un risque de shading quasi nul.
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Organisation de la Recherche:
Promoteur(s):
Christian BERNARDIN, ir. civil électricien-mécanicien,
Mathieu BELLY, licencié en sciences
Domaine(s) Technologique(s):
automation, électromécanique, textile, informatique
Mots-Clé:
tapis, shading, analyseur,
simulateur
CENTEXBEL
Mélanges de polyoléfines pour des applications textiles. Relation entre les caractéristiques des
matières premières, la morphologie des phases des mélanges, l'aptitude au filage et les propriétés
des fibres.
Budget approuvé: 364 403,48 € (14 700 000 FB) Subside R.W : 9 444,74 € (381 000 FB)
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Jusqu'à présent, l'industrie textile classique a utilisé quasi exclusivement des matières
premières polymères pures. Afin d'améliorer les propriétés de ces produits textiles, l'application
de matières premières adaptées pourrait être indiquée.
Depuis pas mal de temps, des mélanges de plusieurs polymères ont été utilisés avec
succès dans d'autres secteurs (p.ex. dans le domaine du moulage sous pression). L'application de
mélanges de matières premières pourrait également aboutir à des améliorations au niveau du
processus d'extrusion, du filage de fibres ultérieur ou à celui des propriétés finales.
Etant donné que la production textile dans nos contrées est largement basée sur le
polypropylène (PP), les possibilités ainsi que les conséquences d'une application de mélanges PP
avec d'autres polyoléfines, telles que les polyéthylènes, les polybutylènes et les caoutchoucs
polyoléfines, seront examinées au cours de ce projet.
Le projet envisage l'examen approfondi (sur une échelle de laboratoire ainsi
qu'industrielle) de l'aptitude au filage de différents mélanges sur une ligne de filage, lors duquel
la fraction PP sera maintenu en tant que phase matrice. Les fils ainsi obtenus sont évalués sur
leurs propriétés mécaniques, la douceur, résilience, etc. Ensuite, nous examinerons la cause des
différences au niveau de l'aptitude au filage et des propriétés en étudiant le degré de dispersion
du polyoléfine dans la matrice PP (morphologie de phase), les propriétés rhéologiques des
différents matériaux et les différences dans les structures morphologiques. Cet examen est très
important afin d'offrir aux entreprises des points de repère pour des innovations futures.
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Promoteur(s):
Valja EVERAERT, dr. ir. ,Unité Ingénierie de Fils
Matériaux nouveaux, Polymères
Mots-Clé:
Polyoléfines, mélanges, textile,
morphologie des phases, rhéologie
CENTEXBEL
Développement, application et évaluation d'enductions anti-feu exemptes de halogènes.
Budget approuvé:446 208,34 € (18 000 000 FB) Subside R.W : 11 551,84 € ( 466 000 FB)
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L'objectif du projet proposé est le développement de la compréhension et de la
connaissance à propos des systèmes ignifuges de produits textiles ne contenant pas ou peu de
halogène. Cette connaissance permettra d'intervenir de façon efficace afin de développer des
produits conformes aux exigences concernant le comportement au feu et la sécurité. Ce projet de
recherche est orienté spécifiquement vers l'enduction de matériaux textiles.
Le programme de recherche peut être divisé en trois parties. Dans une première partie, les
systèmes FR (= Flame Retardant) intumescents existants, les produits ignifuges sans halogène et
différentes techniques d'enduction seront inventoriés et de nouveaux concepts seront développés.
Dans une deuxième partie, des enductions textiles spécifiques et des laminages seront produits
sur la base de ces nouveaux concepts, et ce sur une échelle de laboratoire et semi-industrielle.
Ces échantillons seront caractérisés et évalués de façon approfondie. Dans une dernière partie de
la recherche, les nouveaux concepts d'enduction et de laminage seront optimisés et vérifiés dans
certains domaines d'application spécifiques.
La réalisation de ce projet de recherche n'est possible que moyennant la participation
active d'un certain nombre d'entreprises textiles et d'un fournisseur spécialisé dans l'élaboration
de pâtes et de formules d'enduction spéciales.
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Promoteur(s):
Bob VANDER BEKE, Lic. Chimie
Polymères, traitement de surface,
ennoblissement
Mots-Clé:
anti-feu; enduction; textile technique; vêtements de
travail; ameublement; sécurité; toxicologie; produits
intumescents
CENTEXBEL
La maîtrise efficace des processus de prétraitement.
Budget approuvé:537 928,95 € (21 700 000 FB)
Subside R.W : 13 931,62 € (562 000 FB)
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Le projet proposé envisage, d'une part, l'élaboration d'un contrôle d'entrée des matériaux
textiles orienté vers le processus (blanchissement, teinture, impression) et, d'autre part, la
maîtrise et l'évaluation du procédé de prétraitement (purification du substrat textile) par des
caractérisations optiques on-line des paramètres de processus spécifiques du matériau textile
prétraité. Ce projet de recherche devrait permettre aux ennoblisseurs d'optimiser leurs procédés
de prétraitement et d'éviter des problèmes spécifiques de qualité provoqués par un prétraitement
inadéquat en teinture.
Le programme de travail est composé de 4 volets. Dans une première tâche, un certain
nombre de procédés de prétraitement et les substrats textiles seront sélectionnés et ensuite
examinés en détail. Lors d'une deuxième phase, des techniques spécifiques de contrôle d'entrée
seront développées permettant d'identifier les produits qui se trouvent dans les matériaux textiles
et qui peuvent avoir une influence négative sur certains procédés de prétraitement. La troisième
tâche comprend une étude et le développement d'un prototype permettant la détermination online des paramètres importants du matériau textile prétraité. La quatrième tâche concerne les
aspects statistiques et l'ajustement de la détection on-line et des techniques d'analyse.
La participation active d'un certain nombre d'entreprises textiles est d'une importance
vitale pour la réalisation de ce projet de recherche.
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Promoteur(s):
Bob VANDER BEKE, Lic. Chimie
ennoblissement, traitement de surface
Mots-Clé:
détection on-line, analyse rapide, méthode de
contrôle, hydrophilité, affinité tinctoriale
CENTEXBEL
Alternatives pour les enductions préalables des tapis avec dossier textile. Etude consacrée aux
dossiers de feutre.
Budget approuvé: 461 081,96 € (18 600 000 FB) Subside R.W : 11948,47 € (482 000 FB)
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L'objectif de cette étude est de trouver des solutions alternatives, écologiques, apte à être
recyclées et économiques pour l'enduction préalable des tapis à dossier secondaire de textile. En
ce moment, il y a une application quasi exclusive de latex (XSBR). Cependant, ce latex est à
l'origine d'un certain nombre de problèmes environnementaux. La plupart des problèmes d'odeur
du tapis ainsi que de l'émission de différents composants organiques volatils sont dus au latex
XSBR. Lors de cette étude, des différentes alternatives seront testées sur des tapis ayant du feutre
comme dossier secondaire. Le feutre est très populaire, mais dû à sa structure dense, il retient les
composants volatils plus longtemps. Par conséquence, les problèmes d'émission et d'odeur
persisteront durant une plus longue période.
Lors de cette étude, il y aura une recherche de couches alternatives d'enduction préalable,
sur base de hot-melt, de poudre, de laminage et de systèmes à base d'eau ainsi que des différents
types de dossiers de feutre. Les enductions préalables alternatives seront testées sur une échelle
de laboratoire ainsi que sur une échelle industrielle. Les paramètres de processus, les propriétés
physiques et chimiques ainsi que l'impact sur l'environnement seront évalués.
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Promoteur(s):
Wendy JAMBERS, dr. Sc.
Procédé de fabrication de tapis
Mots-Clé: tapis-dossier-recyclage-latex
C.R.A
Mise au point de nouvelles technologies de production d'arbres de noël de qualité
RECHERCHE COLLECTIVE R.W 50% BUDGET
Budget approuvé: 605 166,52 € (24 412 310 FB) Subside R.W : 302 583,26 € (12 206 155 FB)
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Au cours des trente dernières années, la production d'arbres de noël s'est fortement développée en Région
Wallonne. Elle occupe aujourd'hui une superficie d'environ 1600 hectares, assurant une production
annuelle de plus ou moins 6 millions d'arbres dont les trois quart sont exportés.
Les producteurs d'arbres de noël wallons sont cependant confrontés à une concurrence toujours plus rude
: celle des producteurs étrangers bien sûr, mais aussi celle du sapin artificiel. Dans ce contexte, la mise
sur le marché d'un arbre de noël de qualité élevée et homogène constitue certainement pour nos
producteurs la meilleure façon de relever ce défi, en assurant la satisfaction du consommateur tout en
mettant en exergue les caractéristiques de naturel et d'authenticité de leur produit.
C'est pourquoi les producteurs wallons se tournent de plus en plus vers des essences nobles en lieu et
place de l'habituel épicéa (Picea abies). On estime que ces essences devraient représenter 40 % des
plantations d'ici 5 ans.
Au premier rang de ces essences nobles figure le sapin de Nordmann (Abies normanniana), dont les
qualités commerciales (esthétique, faible perte des aiguilles) font une valeur sûre. Il présente cependant
un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels on trouve une croissance lente ainsi qu'une aptitude
réduite à la multiplication végétative (bouturage), conduisant à une grande hétérogénéité dans la qualité
du produit.
Le projet consiste à la mise au point d'un procédé industriel de multiplication qui permette la production
accélérée d'arbres appartenant à des essences nobles utilisables comme arbres de noël. Dans la sélection
des plantes à multiplier, une attention particulière sera accordée à la qualité (forme de l'arbre, couleur du
feuillage) et à la rapidité de croissance.
Afin d'atteindre ces objectifs, il faudra faire recours aux outils biotechnologiques les plus performants,
comme l'embryogenèse somatique (technique de multiplication in vitro conduisant à la production de
"semences artificielles"), qui seront intégrés aux techniques horticoles plus traditionnelles (greffage,
bouturage).
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Promoteur(s):
Bernard WATILLON, Chef du Département
Biotechnologie du CRAGx.
Biotechnologie, Culture in vitro, Horticulture,
Mots-Clé:
Arbre de noël, embryogenèse somatique,
multiplication végétative, sapin de
Nordmann, verger à graines
C.R.A
Biotechnologie et amélioration des ligneux
RECHERCHE COLLECTIVE R.W 50% BUDGET
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Les principales ressources naturelles de la Wallonie sont constituées par l'eau et le bois. La forêt
wallonne s'étend sur un peu plus de 500.000 hectares, ce qui représente environ 30% de son territoire.
Les pouvoirs publics, conscients de l'importance de cette richesse pour notre région, ont entrepris d'en
préserver les fondements biologiques au travers d'une politique de soutien à la recherche en matière de
génétique des essences forestières. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux en cours dans notre
Département en matière de biotechnologie des ligneux forestiers.
Ces travaux ont par exemple conduit à la mise au point de techniques de multiplication in vitro à grande
échelle d'arbres sélectionnés dans les différentes forêts wallonnes (arbres d'élite, ou "arbres +"), et ce pour
différentes espèces. En merisier par exemple, plus de 100 individus, provenant pour la plupart de l'EntreSambre-et-Meuse, ont été sélectionnés et introduits in vitro. Chaque année, une dizaine de milliers de
merisiers issus de micropropagation (microbouturage in vitro) et répartis sur un minimum de 30 clones,
sont produits au laboratoire et élevés en pépinière par des professionnels avant d'être vendus et transférés
en forêt.
La constitution de vergers à graines au sein desquels sont introduits des individus sélectionnés et à partir
desquels sont produites les semences destinées au reboisement constitue une autre façon de préserver et
d'accroître le potentiel génétique de la forêt wallonne. Les outils biotechnologiques qui seront développés
maintenant visent à accroître l'efficacité et la rentabilité de ces vergers à graines en favorisant une
production accrue et plus précoce de semences, obtenue sur des arbres plus petits. Pour cela il sera fait
appel aux techniques de culture in vitro, mais aussi aux techniques de greffage génétique ou de
transformation. Dans tous les cas, il sera question à ce que les modifications génétiques, limitées aux
porte-greffes utilisés dans les vergers à graines, conduisent à augmenter la productivité de ceux-ci sans
altérer les caractéristiques génétiques des semences destinées à la forêt.
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Promoteur(s):
Bernard WATILLON, Chef du Département
Biotechnologie du CRAGx.
Philippe DRUART, Chef de Section au
Département Biotechnologie du CRAGx.
Biotechnologie, Culture in vitro, Génétique
moléculaire, Sylviculture
Mots-Clé:
Amélioration génétique, essences forestières,
micropropagation, transformation génétique,
verger à graines.
C.R.I.B.C.
Optimisation de la cuisson des produits céramiques contenant des matières organiques,
Budget approuvé: 421 841,22 € (17 017 000 FB) Subside R.W : 66 658,70 €
( 2 689 000 FB)
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Les nouvelles techniques de cuisson adoptées par l’industrie du secteur céramique pour
réduire leur bilan énergétique et améliorer leur performance induisent l’apparition de défauts
dans les produits finis liés à une mauvaise combustion des matières organiques présentes
naturellement dans/ou ajoutées au mélange de matières premières.
L’objectif des travaux était d’une part de réduire l’apparition de ces défauts dans le cas de
la cuisson de produits à base argileuse et d’autre part de limiter les émissions gazeuses
indésirables lors du traitement thermique.
L’analyse des fumées sur site industriel, des matières premières et des produits mis en
forme avant et après cuisson a permis de corréler la nature des émissions à celle des matières
organiques présentes dans les mélanges et de sélectionner pour ensuite tester les agents
« gloutons » adaptés à la dégradation partielle des matières organiques ajoutées au cours des
étapes de mélange et de séchage des produits. Le challenge consistait à permettre aux matières
organiques de remplir leur fonction (par exemple :créer une porosité optimale) tout en assurant
une décomposition complète de celles-ci lors du traitement thermique évitant ainsi la formation
de défauts de couleur (cœur noir) et une fragilisation du produit.
Les travaux en cours se focalisent sur la réduction des rejets de composés organiques volatiles, mis
en évidence lors de la première étape des travaux, de manière à les abaisser en dessous des limites
acceptables. Les solutions à l’étude privilégient l’adaptation des mélanges de base qui ne nécessiteront
donc pas de modification des installations industrielles existantes.
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Promoteur(s):
Francis CAMBIER, Dr
• Procédé de fabrication de matériaux
en terre cuite
• Technologie propre
Mots-Clé: traitement thermique, COV, cœur noir,
argile, additifs organiques, oxydants, terre cuite,
défauts
C.R.I.B.C.
Développement de techniques innovantes de contrôle non-destructif applicables aux différentes étapes de
l'élaboration des produits céramiques.
Budget approuvé: 508 182,7 € (20 500 000 FB) Subside R.W :80 292,87 € ( 3 239 000 FB)
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Les industriels belges de la céramique tendent de manière continue vers une augmentation
de la productivité et une réduction des coûts de production, tout en visant une amélioration de la
qualité de leurs produits. Dans ce contexte, une attention régulière est portée aux méthodes
d’évaluation non-destructive susceptibles de s’intégrer dans une démarche de contrôle total de la
qualité des produits. De nombreuses techniques sont connues mais aucune n’apporte une réponse
parfaitement adaptée au(x) problème(s) spécifique(s) des industriels de la céramique. De plus, la
tendance va vers un contrôle continu des pièces tout au long de la chaîne de fabrication c’est à
dire avant et après traitement thermique des pièces céramiques afin de réduire globalement le
taux de rebut en fin de chaîne.
Les travaux de recherche entrepris visent le développement de méthodes innovantes
d'évaluation non-destructive rapides intégrables, à l'échelle industrielle, dans une chaîne
automatique de contrôle de conformité, tant en fin de chaîne de fabrication, qu'aux étapes
précédant le traitement thermique des produits.
Les deux objectifs principaux sont de démontrer la faisabilité de la méthode de
spectroscopie d'impédance en tant que technique de contrôle non-destructif applicable aux
composants céramiques, (avant et après l’étape de traitement thermique) et de démontrer les
bénéfices d'un système de classification « intelligent et apprenant » qui, sur base de nombreuses
données (à collecter/enregistrer) de corrélation entre la présence de défauts inacceptables et les
caractéristiques significatives des signaux enregistrés par la technique de résonance acoustique
d’une part et par la technique de spectroscopie d'impédance d’autre part pourra sans
l’intervention subjective de l’homme permettre un rejet fiable des pièces défectueuses.
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Promoteur(s):
Francis CAMBIER, Dr
• Contrôle qualité des produits
céramiques
• Techniques non-destructives
Mots-Clé: NDT, contrôle, spectroscopie
d’impédance, résonance acoustique, céramique
C.R.I.F.
Pastool: développement de systèmes intégrés d'outillages à l'aide de matériaux pâteux
Budget approuvé: 562 719,38 € (22 700 000 FB) Subside R.W : 23 574,72 € ( 951 000 FB)
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Le projet Pastool se fixe comme but de maîtriser une nouvelle technique de fabrication par addition de
matière et de la développer dans le domaine des pièces fonctionnelles et des outillages. Il s’agit d’évaluer
et de rendre utilisable la technique de photo-polymérisation de pâtes (procédé Optoform) pour la
réalisation de moules devant produire une présérie limitée de pièces dans un temps et moyennant un
investissement réduit.
Le besoin couvert par ce travail est celui des développeurs de produits qui veulent obtenir le plus
rapidement possible une présérie de pièces en « bonne matière ». Le cadre du travail se limite ici à 5
catégories de besoins:
A.- Fabrication directe par procédé Optoform de 1-50 pièces quasi bonne matière.
B.- Fabrication de 50-500 pièces bonne matière.
C.- Fabrication de 5000 pièces bonne matière.
D.- Fabrication de 50-500 pièces en cire pour la fonderie cire perdue.
E.- Fabrication de 1-50 pièces par emboutissage de tôles et thermoformage.
Chacun de ces besoins requiert une solution spécifique se caractérisant par un coût et un délai qui ne
dépassent pas 20 à 40% des normes habituelles reconnues pour la fabrication des outils de production en
série. Cette analyse des besoins repose sur de nombreux contacts industriels belges et internationaux,
mais aussi sur les conclusions du programme de recherche européen Raptec orienté directement vers
l’industrie automobile avec BMW, Rover, Fiat et Mercedes.
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Promoteur(s):
Thierry DORMAL, Ingénieur civil Electronicien Ulg
1
Mots-Clé: Prototype, Injection plastique, Laser
C.R.I.F.
Développement d'un logiciel capable de calculer les résistances dans des pièces coulées en fonte
lamellaire et l'analyse du transfert thermique aux interfaces.
Budget approuvé: 659 398,04 € (26 600 000 FB) Subside R.W : 27 640,18 €
(1 115 000 FB)
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Dans le cadre de cette recherche le CRIF développe un logiciel capable de calculer les résistances
réelles à chaque endroit des pièces coulées. Il est connu que les propriétés mécaniques de la fonte
lamellaire dépendent d’une manière significative de la massivité (vitesse de refroidissement) de la pièce.
En reliant les caractéristiques mécaniques mesurées aux vitesses de refroidissement calculées par le
logiciel nous voulons simuler ces caractéristiques à chaque endroit de la pièce coulée.
Un deuxième sujet traité dans cette recherche concerne la simulation de l’action des masselottes
exothermiques. La mesure directe des caractéristiques qui interviennent dans l’action d’une masselotte
exothermique est extrêmement difficile et onéreuse (températures très élevées >1600°C). Pour cette
raison ces caractéristiques seront définies à l’aide d’une comparaison entre résultats expérimentaux et
résultats de simulation.
La troisième partie de cette recherche concerne la parallellisation de la simulation du remplissage
des moules. Cette recherche a pour but de réduire considérablement les temps de calcul actuels en
distribuant les calculs sur plusieurs processeurs.
Enfin il sera proposé d’utiliser le meilleur non-orthogonal, développé dans la précédente biennale,
pour des applications réelles afin de résoudre les problèmes restants qui sont, le plus souvent, liées aux
imperfections des fichiers stéréolithografiques.
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Organisation de la Recherche :
Promoteur(s) :
Frans MAMPAEY, Dr ir.
Domaine(s) Technologique(s) :
Métallurgie
Mots-Clé : simulation – fonderie
C.R.I.F.
La physique des transformations loin de l'équilibre comme base fondamentale de la métallurgie des fontes
à graphite
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Aux cours des dernières décennies, on a vu le développement de la physique des transformations
loin de l’équilibre qui s’applique à tous les systèmes dissipatifs (Prigonine). La fonte grise est un exemple
type de tels systèmes.
Des recherches menées préalablement au Centre de Fonderie ont démontrées que le facteur
décisif dans la création de ces degrés de surfusion spécifiques est l’activité de l’oxygène dans la fonte au
moment de la solidification.
Dans la recherche proposée le CRIF étudie l’effet des éléments titane, zirconium et cérium sous trois
atmosphères différentes : air, azote et argon.
Un deuxième volet de cette recherche comprendra l’étude de l’influence des éléments tensioactifs :
souffre, bismuth et antimoine. On sait en effet (recherche préalable) que ces éléments jouent un rôle actif
dans la naissance et la croissance du graphite et sur la structure de la matrice lors de la transformation
eutectoïde.
Le CRIF profite également de ces essais pour valider son logiciel de simulation de façon à rendre
possible, à partir de l’accouplement entre les structures et les vitesses de solidification (qui influencent
également le degré de surfusion lors de la solidification) simulées, la prédiction des structures dans les
différentes massivités d’une pièce coulée quelconque.
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Promoteur(s):
Frans LIETAERT, Dr ir
Métallurgie
Mots-Clé: transformations loin de l’équilibre,
métallurgie des fontes
C.R.I.F.
Utilisation pertinente des technologies de l'information et de la communication
comme support à la nouvelle économie des réseaux (abbrév. "TIC-NER")
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Dans la Nouvelle Economie des Réseaux (NER), les Technologies de l'Information et de la
Communication (TIC) jouent le rôle important de support au partage et à l'échange d'information entre
entreprises travaillant en réseau. Une telle application des TIC est appelée "e-business". Une fois
l'infrastructure e-business bien choisie, bien configurée et utilisée à bon escient, il est possible de voir
naître des nouvelles idées, des innovations, des nouvelles collaborations ou des nouvelles opportunités
d'affaire.
Ce projet de recherche se concentre sur les applications TIC business-to-business (entre entreprises)
orientées NER et dédicacées aux réseaux d'entreprises se partageant des données d'ingénierie. Il a pour
but de développer des méthodes relatives à:
• la détermination de stratégies TIC au sein de la NER;
• l'adaptation des réseaux traditionels vers les réseaux e-business;
• l'évaluation et la quantification de la valeur ajoutée de l'investissement TIC.
Le projet se consacre avant tout aux aspects technologiques, mais ne néglige pas les aspects
organisationnel, économique et socio-culturel.
Les résultats les plus attendus sont:
• Un inventaire et méthode d'analyse de l'implantation de l'e-business et des applications TIC de
support
• Un "centre de test" où des technologies TIC seront appliquées à l'e-business
• Des études de cas dans quelques entreprises pilotes
• Un manuel de guidance à l'intention des entreprises
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Promoteur(s):
Herman DERACHE, ir.
Pieter KESTELOOT, ir.
Mots-Clé:
"business-to-business", "économie des réseaux", "e-marketplace
(ou marché électronique)", "travail en collaboration",
"e-procurement", "mécanique", "électrotechnique"
e-business (ou business électronique)
C.R.I.F.
Techniques d'amélioration de la fiabilité de livraison dans les entreprises "engineering-to-order"
Budget approuvé: 493 309,06 € (19 900 000 BF) Subside R.W : 20 674,36 € (834 000 FB)
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Ce projet s’adresse aux entreprises qui ont adopté une production de type Engineering–To-Order.
Ce type de production ne permet pas de stabiliser de façon formelle une production, aussi, l’organisation
doit être capable de prendre en compte de nombreuses et importantes perturbations, tant intérieures
qu’extérieures.
En plus de la complexité de gestion inhérente à la production de type Engineering–To-Order, les
entreprises la combine avec d’autres types de production tels que Make-To-Stock et Make-To-Order.
La répercussion de la combinaison de ces différents types de production sur la capacité disponible et les
délais réalisés seront étudiés dans ce projet.
Un modèle de planification structuré et opérationnel sera développé et testé, afin de fiabiliser le délai de
livraison .
Ce modèle comprend différents horizons de temps et s’affine en fonction de la disponibilité des
informations, il se base sur :
• Une planification de projets à grosses mailles de la capacité afin de réserver la capacité
des ressources-clés .
• Une planification des besoins en matière selon la disponibilité progressive des données
techniques.
• Une méthode de régulation de la charge de travail lancée dans chaque département afin
de maintenir le lead-time dans chaque département constant ; ce qui autorise les
planifications ci-dessus.
L’objectif de cette recherche est de traduire les techniques ‘state-of-the-art’ dans un guide technologique
afin que les résultats soient directement exploitables dans les entreprises.
Ce guide décrira :
• Les règles d’élaboration d’un bon modèle de planification.
• Les réserves en capacité et délai à prévoir pour tenir compte des incertitudes et des perturbations.
• Les méthodes de travail.
• Les documents de travail.
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Organisation de la Recherche: CRIF / WTCM
Promoteur(s):
Marc BOGAERT, Ingénieur Civil
Domaine(s) Technologique(s):Planification Mots-Clé: Planification, Engineering–To-Order ,work
load control, gestion de projet, load-oriented
de projets
manufacturing control, lead time,
C.R.I.F.
Etude des propriétés caractéristiques des nano-composites thermoplastiques: apport dans la conception de
produits
Budget approuvé : 589 987,72 € (23 800 000 FB) Subside R.W : 24 715,04 € (997 000 FB)
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Le but du projet est d'étudier les propriétés caractéristiques des polymères thermoplastiques renforcés de
nanocharges. Les charges étudiées dans le cadre du projet sont :
• les nanoargiles (de type montmorillonite ou bentonite, plaquettes d’épaisseur de l’ordre du
nanomètre, autres dimensions avoisinant le micron, aspect ratio : de l’ordre de 1/1000, surface
efficace : 750 m²/gr) et,
• les nanotubes de carbone à parois multiples (nanofibres, dérivés de la technologie des nanotubes
mais n’en présentant pas les caractéristiques remarquables, 8 couches graphitiques enroulées,
diamètre 0.01 µm, longueur 1 à 10 µm, aspect ratio : de l’ordre de 1/1000, surface efficace : 250
m²/gr)
L'avantage majeur d'ajouter ces matériaux aux thermoplastiques est de pouvoir leur offrir des propriétés
semblables ou même améliorées par rapport à celles que peut apporter une charge traditionnelle comme la
fibre de verre, le talc ou le noir de carbone par exemple, mais pour un taux de charge nettement inférieur
(de quelques % en poids contre plusieurs dizaines de %).
Les aspects innovants du projet se situent à 3 niveaux distincts :
• D’abord, il s’agit de mettre à disposition la base de connaissances la plus étendue à ce jour,
concernant les performances des polymères thermoplastiques renforcés de nanocharges.
• Ensuite, il s’agit pour la première fois d’établir les lois de comportement (au point de vue
mécanique, rhéologique, électrique, thermique, résistance au feu, propriétés barrière,...) des
polymères renforcés à base de nanocharges.
• Enfin, il s’agit d’étudier des comportements croisés, à savoir comment une combinaison de
nanocharges en quantités très faibles (mélangeant par exemple nanoclays et nanofibres) peut
permettre de formuler de manière simple des familles d’hyper-composites présentant un panel de
propriétés inconciliables actuellement dans les polymères thermoplastiques conventionnels.
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Promoteur(s):
Ir Eric BEECKMAN
Pôle “ Engineering des Matériaux ”
Polymères, Connaissance des matériaux
Développement de produits
Mots-Clé: thermoplastiques, nanoclays, nanofibres,
compounding, polymères, propriétés mécaniques,
propriétés électriques, propriétés thermiques, propriétés
barrière
C.R.M.
Marche du haut-fourneau à très haute productivité.
Budget approuvé: 208 230,56 € (8 400 000 FB)
Subside R.W : 35 498,35 € (1 432 000 FB)
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La recherche des hautes productivités se justifie pour des raisons économiques : les
augmentations de productivité se traduisent par une diminution des frais fixes par tonne de fonte
qui sont très importants dans l’industrie sidérurgique en raison du coût élevé des investissements.
Les accroissements de productivité sont nécessaires pour rester compétitifs. Depuis de
nombreuses années, le niveau de productivité du haut-fourneau a pu être augmenté, mais cette
croissance se ralentit maintenant en raison de limitations physiques apparaissant à plusieurs
endroits.
L’objectif de ce projet consiste à analyser les facteurs limitant l’accroissement de la productivité
du haut-fourneau et à définir des règles et des conditions opératoires permettant de réaliser de
très hautes productivités en même temps que de faibles mises au mille de coke.
Les limitations de production situées au gueulard (du fait de la fluidisation des matières solides),
dans la cuve (du fait des pertes de charges) ainsi que dans les étalages (du fait des pertes de
charges et par engorgement) seront analysées et quantifiées en termes d’améliorations
potentielles de productivité. L’influence de nombreux paramètres sur ces phénomènes limitatifs
sera déterminée (effet de la distribution granulométrique des matières chargées, du diamètre
moyen, de la répartition radiale, de la ségrégation granulométrique, de l’épaisseur des couches)
et les remèdes seront examinés. L’influence de l’enrichissement du vent en oxygène sera
également quantifiée. De plus, une analyse globale de la marche de nos hauts-fourneaux
industriels sera effectuée en vue de trouver les solutions les plus efficaces pour augmenter la
productivité.
Cette étude utilisera essentiellement le modèle mathématique complet du haut-fourneau
développé antérieurement. Les données opératoires des hauts-fourneaux belges seront utilisées
comme point de départ des simulations.
Dans le cadre de ce travail, le CRM disposera de résultats expérimentaux de mesures
industrielles faites par l’IRSID. Ils permettront une validation plus complète des résultats du
calcul.
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Promoteur(s):
Stéphan WILMOTTE, Ingénieur Civil
Gérard DANLOY, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: haut-fourneau, fonte, productivité
C.R.M.
Faisabilité d'un nouveau procédé de haut-fourneau consommant moins de 80 Kg de coke par
tonne de fonte
Budget approuvé:386 731,90 € (15 600 000 FB) Subside R.W : 65 939,68 € (2 660 000 FB)
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Le coke est la principale préoccupation actuelle en sidérurgie car il nécessite des investissements énormes
lorsqu’il faut reconstruire des batteries de fours à coke et il pose de gros problèmes d'épuration des
fumées. C’est pourquoi la recherche de procédés alternatifs au haut-fourneau s’est considérablement
développée au cours des dernières années. Cependant, la plupart des nouveaux procédés proposés ont
révélé des inconvénients majeurs, soit techniques, soit économiques. Le haut-fourneau reste l’engin le
plus compétitif, mais son principal problème repose sur le fait qu’il a besoin de coke.
En combinant de façon optimale différentes techniques proposées antérieurement, le CRM a conçu un
nouveau procédé de haut-fourneau consommant moins de 80 kg de coke par tonne de fonte, ce qui est
nettement inférieur aux 340 kg de la moyenne belge de 1998 et au record annuel de 286 kg établi par le
haut-fourneau A de SIDMAR en 1998. Une consommation de coke aussi faible débarrasserait la
sidérurgie du problème coke pour de nombreuses décades.
Ce procédé propose de modifier le procédé du haut-fourneau de la façon suivante :
- réduire complètement la charge à l’état solide à 900°C environ (cette température permet d’éviter la
réaction de Boudouard qui consomme du coke et requiert beaucoup d’énergie),
- produire le gaz chaud nécessaire à la fusion en brûlant du charbon avec de l’oxygène froid dans la
zone tourbillonnaire des tuyères,
- recycler une grande partie du gaz de gueulard dans la région supérieure des étalages (ou dans le bas
de cuve) après élimination du CO2 et réchauffage vers les 900°C.
Avant de se lancer dans une démonstration technique en installation pilote, il est nécessaire d’étudier la
faisabilité du procédé. C’est l’objet de ce projet
Le programme de recherche se subdivise en 5 sous-projets :
1.
Etude détaillée du procédé d’un point de vue thermodynamique en prenant en compte le
recyclage du gaz (température, volume, composition).
2.
Faisabilité aérodynamique, hydrodynamique, chimique et thermique.
3.
Evaluation économique au moyen de modèle complet du haut-fourneau modifié.
4.
Essais de laboratoire (combustion, perméabilité).
5.
Elaboration des étapes ultérieures permettant d’atteindre le stade industriel en minimisant les
risques encourus.
Ce travail s’appuie d’une part sur la modélisation mathématique et, d’autre part, sur des essais de
caractérisation en laboratoire.
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Promoteur(s):
• Stéphan WILMOTTE, Ingénieur Civil
• Gérard DANLOY, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: haut-fourneau, énergie, CO2, recyclage, mise
au mille de coke
C.R.M.
Production de fer préréduit à partir de poussières d'aciérie et d’agglomération.
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Le traitement des différents résidus sidérurgiques qui sont produits aussi bien par la voie « intégrée »
(haut-fourneau) que par la voie « électrique » est un problème qui n’est pas encore résolu à l’heure
actuelle.
La présente recherche, menée en collaboration avec l’IRSID, vise à développer une nouvelle voie de
traitement pour tous les déchets de la sidérurgie, qui permettrait de récupérer leur contenu en fer, zinc et
plomb à faible coût. Plus précisément, cette nouvelle voie de traitement devra remplir trois conditions :
1. accepter les différents types de déchets (pailles huileuses, boues grasses, boues et poussières) tout en
réduisant au minimum les coûteuses opérations de préparation des matières (séchage, broyage,
mélangeage, briquetage, boulettage, etc…) ;
2. produire une éponge de fer de taille et de résistance mécanique suffisante pour pouvoir être chargée
directement dans les engins de fusion existants (haut-fourneau, convertisseur ou four électrique) pour
récupération du fer ;
3. lorsque des poussières ou des boues contenant du zinc et du plomb sont traitées, permettre de
récupérer ces métaux sous la forme d’un co-produit séparé et vendable.
Dans le cadre de cette biennale, il s'agira d'un premier projet reprenant les étapes principales suivantes :
1. Modification de l’installation pilote du CRM en vue d’y ajouter des filtres à manches pour la
récupération des poussières riches en zinc et en plomb, et de remplacer le système de chauffage
électrique par des brûleurs radiants au gaz naturel afin de simuler correctement tous les phénomènes
observables dans un four industriel.
2. Essais dans l’installation pilote avec les deux types de poussières (poussières d'agglomération et de
four électrique), dans différentes conditions opératoires (temps de séjour, température) et avec
différents niveaux d’addition de minerai de fer fin, suivis d’une caractérisation complète des éponges
de fer produites (analyse chimique, résistance mécanique, réductibilité, porosité et fusion) et des
poussières récupérées dans les filtres à manches (analyses chimique et granulométrique).
3. Evaluation des possibilités d’utilisation directe des éponges de fer dans les engins de fusion existants
et établissement d’un prix de revient complet de ces voies de recyclage.
4. Evaluation de la valeur d’usage des poussières récoltées dans les filtres à manches par comparaison
avec les autres procédés de récupération du zinc et du plomb.
Evaluation technique et économique de l’intérêt d’utiliser une aspiration séparée d’une fraction des
fumées du four de réduction afin de récolter une poussière plus riche en zinc et en plomb.
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Promoteur(s):
§ Stéphan WILMOTTE, Ingénieur Civil
§ Jean BORLEE, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: recyclage de poussière, DRI, four à sole
tournante
C.R.M.
Réduction de la fragilité des brames à haute teneur en silicium.
Budget approuvé : 483 392,37 € (19 500 000 FB) Subside R.W : 82 424,60 € (3 325 000 FB)
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Certains aciers alliés ou spéciaux, notamment les aciers au silicium se caractérisent par une grande sensibilité à la
fissuration lors de leur processus d’élaboration au niveau de la coulée continue et du laminage à chaud. Des mesures
particulières sont prises pendant la coulée pour remédier à ces défauts ; elles handicapent toujours fortement le
niveau de productivité de l’aciérie sans toujours résoudre tous les problèmes de qualité.
Dans ce projet le CRM se propose d’appliquer de nouvelles techniques et de définir de nouvelles procédures de
coulée permettant de supprimer la fissuration pour ces nuances d’acier :
- réaliser un affinement de la structure primaire de solidification,
- réduire les contraintes thermo-mécaniques de la brame lors du refroidissement secondaire.
L’affinement de la structure de solidification sera effectué grâce à l’utilisation d’une busette HJN (“Hollow Jet
Nozzle”) comprenant :
- un échangeur de chaleur pour réduire la surchauffe de l’acier avant son entrée dans la lingotière ;
- un injecteur de poudre permettant également de réduire la surchauffe et agissant comme agent de nucléation
pour obtenir une structure très fine.
Un modèle mathématique sera utilisé pour optimiser le refroidissement secondaire de la coulée continue de
SIDMAR et réduire ainsi les contraintes thermo-mécaniques durant la solidification des brames.
Le programme de recherche comprend quatre parties principales :
• Des essais sur la ligne pilote de coulée continue du CRM (format 430 x 115 mm) : étude de l’influence de la
composition de l’acier, de la surchauffe et de l’intensité du refroidissement secondaire sur la fissuration des
brames à haut silicium. La busette HJN sera utilisée pour atteindre les basses surchauffes visées.
• La caractérisation, la modélisation et l’optimisation du refroidissement secondaire de la CC de SIDMAR. Ceci
comprendra principalement des mesures sur site de la température du brin de coulée, la caractérisation de
l’efficacité thermique des gicleurs utilisés sur la ligne de CC grâce à une sonde spécialement développée pour
cet usage (sonde Cryotron), la modélisation thermique complète du brin et l’essai d’une stratégie optimisée de
refroidissement sur la ligne industrielle.
• La réalisation d’essais industriels à la CC de SIDMAR pour tester la technique de coulée à surchauffe faible
avec injection de poudre. Après étude et réalisation de l’équipement industriel, 4 essais industriels sont
programmés avec des nuances définies préalablement lors des essais pilotes CRM.
• La caractérisation complète des produits bruts de coulée du CRM et de SIDMAR (analyses spectrographiques,
macro et micrographies, analyses SEM, tests Charpy, etc…).
Les connaissances et l’expérience acquises durant cette biennale devraient permettre de définir des conditions de
production optimisées pour les aciers à haut silicium et ouvrir de nouvelles perspectives pour la production de
nuances encore plus critiques.
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Promoteur(s):
• Stéphan WILMOTTE, Ingénieur Civil
• Paul NAVEAU, Ingénieur Industriel
Domaine(s) Technologique(s): Sidérurgie Mots-Clé: coulée continue, aciers au Si, grain fin
C.R.M.
Optimisation des propriétés mécaniques d'aciers réalisés à partir de mitraille recyclée
Budget approuvé:247 893, 52 € (10 000 000 FB) Subside R.W : 42 265,85 € (1 705 000 FB)
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Pour des raisons économiques et environnementales, les fours électriques sont de plus en plus
fréquemment utilisés pour la production d’acier à partir de mitrailles. Un problème important engendré
par le recyclage de ces mitrailles est le contrôle des éléments résiduels en vue d’assurer les propriétés
d’emploi des produits finis. L’IRSID (Usinor group) a proposé dans le cadre du programme commun
CRM-IRSID, une nouvelle recherche dans le but d’améliorer la qualité des mitrailles par une meilleure
préparation et ségrégation des mitrailles. Cette préparation amène à constituer différentes fractions avec
des teneurs basses ou hautes en éléments résiduels.
En complément à ce projet, le CRM propose de définir les teneurs optimales en éléments résiduels en
fonction de la nuance d’acier en vue de :
§ produire les aciers respectant au mieux les spécifications et présentant des dispersions de propriétés
les plus faibles,
§ tirer avantage de la présence des éléments résiduels, en particulier dans les aciers de résistance,
§ maximiser la consommation des différentes qualités de mitrailles (basses et hautes teneurs en
éléments résiduels).
Ces résultats permettront de tirer le meilleur avantage des nouvelles méthodes de tri pour dédicacer au
mieux la constitution des mitrailles enfournées en fonction de la nuance d’acier visée.
Le programme de travail comprend l’examen des résultats actuellement disponibles sur l’influence des
éléments résiduels. Les résultats de la littérature seront complétés par l’analyse d’une banque de données
industrielles reprenant les détériorations, améliorations et dispersions crées par la présence d’éléments
résiduels. Cette banque de données sera établie par ProfilARBED dans son aciérie de Differdange. Elle
couvrira le plus large éventail des nuances produites au cours d’un mois de production. Cette analyse
couvrira plus particulièrement le domaine des aciers de résistance. Une étude de laboratoire sera
également consacrée à ces aciers de résistance pour lesquels les résultats de la littérature sont encore très
incomplets : aciers microalliés, aciers biphasé (Dual phase steel), aciers avec austénite résiduelle,… Des
aciers synthétiques seront élaborés. Ces aciers de résistance seront étudiées au cours d'essais de
dilatométrie et de laminage sur installation pilote. Les microstructures et les propriétés mécaniques
(traction, dureté, résilience) des aciers laminés seront caractérisées.
Un des buts poursuivi est de déterminer des familles d’acier susceptibles d’accepter des teneurs élevées
en éléments résiduels
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Promoteur(s):
§ Stéphan. WILMOTTE, Ingénieur Civil
§ Boris DONNAY, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: recyclage de mitrailles, éléments résiduels,
acier de résistance
C.R.M.
Contrôle de la rugosité de surface des bandes à chaud.
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Le marché des bandes à chaud pour utilisation directe est en pleine expansion, surtout depuis l’apparition
des bandes à chaud minces (~1 mm), qui se présentent comme substitut des tôles laminées à froid et
recuites. De ce fait, de nouvelles propriétés sont maintenant exigées après laminage à chaud. Pour
l’application finale (mise en forme, revêtements, mise en peinture directe,…), la rugosité de surface après
décapage doit être maîtrisée. Il est bien connu que l’opération de skin-passage permet de modifier cette
rugosité de surface. Cependant, cette procédure n’est pas disponible dans toutes les lignes. De plus, un
skin-pass se fait toujours aux détriments des propriétés mécaniques (coefficient d’écrouissage,
vieillissement). Un contrôle direct de la rugosité via les paramètres de process est souhaité.
La recherche vise à étudier les conditions de process qui peuvent agir sur la rugosité de surface des
bandes à chaud décapées. La formation de la rugosité et sa modification à travers le laminage à chaud et
pendant le décapage seront analysées. Les paramètres investigués seront les températures au train
finisseur, les réductions, l’usure des cylindres, leur dégradation et par conséquent la position au sein
d’une campagne, la formation d’oxydes, le brise-oxydes de la ligne de décapage, le temps de décapage et
la position dans le coil. Cette étude se fera sur une population d’échantillons (une centaine) prélevés en
milieu de coils après décapage dans les installations de SIDMAR.
L’objectif final est de définir des lignes de conduites permettant de contrôler la rugosité de surface sans
utiliser d’équipements spécifiques tels qu’un skin-pass de bandes à chaud. Les paramètres les plus
influents seront sélectionnés et leur influence sera vérifiée sur une nouvelle population d’échantillons
industriels.
L’application d’un nouveau capteur on-line pour mesurer la rugosité de surface à la sortie de la décaperie
sera étudiée. Ce capteur a été développé dans le cadre de la caractérisation des revêtements galvannealed.
Il sera préalablement modifié puis testé off-line et comparé avec les capteurs traditionnels.
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Promoteur(s):
§ Xavier CORNET, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: bande à chaud, rugosité, application directe
C.R.M.
Bandes à chaud à haute résistance et haute ductilité à partir d'acier à moyen carbone.
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Dans de nombreuses applications, l’augmentation de la résistance de l’acier (jusqu’à des niveaux de 1200 MPa)
permet une diminution des épaisseurs des tôles et l’allégement des pièces et des structures. Le sidérurgiste a
développé différentes approches en vue d’atteindre ces niveaux de résistance en bandes à chaud, tout en garantissant
une formabilité acceptable : le durcissement par solution solide, le durcissement par précipitation et le durcissement
par seconde phase. Ces techniques nécessitent la présence d’éléments d’addition et le contrôle du chemin de
refroidissement sur la table de sortie du train finisseur. Leur utilisation entraîne une augmentation du prix de revient
de l’acier et une l’augmentation des efforts de laminage limitant les diminutions d’épaisseurs et la productivité.
Augmenter la teneur en carbone est probablement un meilleur moyen d’augmenter le niveau de résistance sans faire
appel à l’ajout d’éléments d’addition et, par conséquent, pour un plus faible coût. La métallurgie des aciers
eutectoides a été largement étudiée et appliquée dans le domaine des rails et des fils, conduisant à d’excellentes
propriétés en termes de compromis résistance ductilité.
L’objectif de ce projet est d’étendre le domaine d’application des aciers perlitiques aux produits plats mais avec un
contenu en carbone inférieur à la composition eutectoide (0.8 %). Ainsi, par exemple, la production d’aciers
complètement perlitiques est possible pour une teneur en carbone aussi faible que 0.2 % si la vitesse de
refroidissement sur la table de refroidissement est supérieure à 100°C/s. De telles vitesses de refroidissement sont,
aujourd’hui, très facilement réalisables industriellement grâce à la technologie UFC notamment.
Dans ce projet, toutes les possibilités offertes par l’addition de carbone en termes de microstructures et de propriétés
seront explorées pour des teneurs en carbone comprises entre 0.1 et 0.8 % en poids et différentes teneurs en
manganèse. La gamme de résistance visée se situe entre 700 et 1300 MPa pour des structures de type complètement
perlitique.
L’étude qui sera faite en laboratoire comporte les étapes suivantes :
§
établissement des diagrammes de transformation CCT par dilatométrie et caractérisation des phases
métallographiques,
§
étude du comportement de laminage par des essais de compression et de torsion,
§
essais de laminage à chaud en laboratoire en étudiant l’influence de la température de laminage, de la vitesse de
refroidissement et de la température de bobinage,
§
caractérisation des structures métallographiques obtenues et des propriétés mécaniques (formabilité, résilience,
vieillissement, fatigue, soudabilité).
En particulier, l’étude de la soudabilité de ces aciers représentera une part importante de cette caractérisation.
Il est prévu de faire un essai de laminage industriel pour valider les résultats obtenus en laboratoire.
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Promoteur(s):
§ Astrid DERO, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: acier perlitique, acier à haute résistance, bande
à chaud
C.R.M.
Bandes à froid formables micro-alliées à haute résistance produites à partir de bandes à chaud,
laminées en phase ferritique.
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Il existe un grand intérêt du secteur automobile pour les aciers de haute résistance. Divers aciers de haute
résistance (DP, TRIP, ferrite-bainite) ont été développés, mais la formabilité de ces aciers est
généralement faible. Afin d'étendre l'utilisation de ces aciers, il faut développer de nouvelles qualités
combinant haute résistance et bonne formabilité.
L'objectif principal du projet est d’appliquer la stratégie du laminage à chaud en phase ferritique pour
produire des aciers de résistance formables, microalliés au Nb et Nb/Ti. Il s'agit de définir la composition
chimique et les paramètres process adéquats permettant la production d'un acier combinant une résistance
à la traction minimale de 500 MPa, un coefficient r de 1.4 et une anisotropie planaire faible (∆r ≅ 0).
Le programme comporte des essais faits en laboratoire et des caractérisations de produits. Il comporte les
étapes suivantes :
§ Coulée des aciers à étudier dans le domaine de compositions : C : 0,015-0,060 ; Mn : 0,2-0,6 % ; Nb
: 0,02-0,05 % ; Ti : 0,05 % max - calmé Al.
§ Caractérisation de ces aciers dans des essais de dilatométrie et dans des essais de torsion.
§ Essais de laminage à chaud : les paramètres étudiés seront le taux de réduction, les températures de
début et de fin de laminage, la lubrification et la température de bobinage. La caractérisation des
bandes portera sur la microstructure, la texture et la dureté.
§ Essais de laminage à froid en variant le taux de réduction suivis de recuit.
§ Caractérisation des propriétés des produits (résistance, formabilité, emboutissabilité et texture) et
comparaison avec des aciers conventionnels.
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Promoteur(s):
Griet LANNOO, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: bande à froid, acier à haute résistance,
C.R.M.
Nuances laminées à froid et recuites provenant de bandes à chaud processées avec UFC.
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La technologie Ultra Fast Cooling, appliquée après le train finisseur, confère des propriétés intéressantes
aux aciers pour utilisation directe. En effet, le refroidissement affine le grain et modifie les
microstructures (précipités, 2è phase). Ces modifications de la microstructure de la bande à chaud doivent
après laminage à froid et recuit améliorer les propriétés mécaniques finales et notamment la résistance de
nombreux aciers.
L’objectif principal de ce projet consiste à évaluer l’impact des nouvelles microstructures produites par
UFC sur les étapes de laminage à froid et recuit. Cela signifie une étude des cinétiques de recristallisation,
une analyse de la dissolution des carbures, l’évolution de la microstructure et des propriétés mécaniques
résultantes. Le CRM étudiera les aciers de résistance (aciers C-Mn et microalliés Nb et Nb/Ti) et en
parallèle, l’IRSID se concentrera sur les aciers à haute emboutissabilité.
Les matières utilisées dans les essais de laminage en laboratoire seront prélevées sur des lignes
industrielles après dégrossisseur. Elles couvriront 2 familles d’acier C-Mn et microalliées Nb/Ti.
Le programme d’essais comportera :
§ simulations de laminage à chaud :
- pour réaliser l’affinement maximum du grain ferritique ;
- pour modifier la distribution et la nature des précipités et/ou de la seconde phase ;
§ simulations de laminage à froid et recuit :
- étude de l’influence du taux de réduction,
- étude de la cinétique de recristallisation pendant le recuit ;
§ caractérisation des produits : microstructures finales et propriétés mécaniques.
Ces essais doivent aboutir à l’établissement d’un schéma de fabrication pour produire des aciers laminés à
froid dotés de limite élastique plus élevée.
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Promoteur(s):
§ Xavier CORNET, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: Bande à froid recuite, UFC
C.R.M.
Développement d'aciers laminés à froid à haute résistance dans les lignes de recuit utilisant des
technologies à haute vitesse de refroidissement.
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Les objectifs de la présente recherche sont principalement orientés vers le développement d'aciers de résistance par
le procédé de recuit continu, au départ d'une bande à chaud relativement douce et possédant par conséquent une
bonne aptitude au laminage à froid. Ces nouveaux aciers sont principalement destinés à l'industrie automobile, ils
doivent combiner une bonne résistance à la traction et une formabilité optimale.
Dans ce projet, deux types d'aciers seront étudiés :
1. Des aciers de résistance (résistance à la traction entre 600 et 800 MPa) basés sur une microstructure dual-phase
ou multiphase : lors du refroidissement, la phase austénitique formée au cours du recuit intercritique est
partiellement transformée en martensite et/ou bainite.
2. Des aciers de haute résistance (résistance à la traction entre 800 et 1400 MPa) basés sur une structure
monophasée, bainite, martensite ou perlite : le recuit s'effectue dans le domaine austénitique et lors du
refroidissement l'austénite se transforme complètement en la phase désirée.
La recherche sur les aciers de résistance laminés à froid était jusqu'à présent focalisée sur les lignes de recuit continu
avec une section conventionnelle de refroidissement primaire, dans laquelle la vitesse de refroidissement est limitée
à environ 30°C/s. Actuellement, il existe des technologies de refroidissement permettant d'atteindre des vitesses de
refroidissement nettement plus élevées. De ce fait, des aciers plus faiblement alliés peuvent également être utilisés
car, en plus de leur faible coût d'alliage, ces aciers offrent d'autres avantages, comme une résistance à la
déformation plus faible lors du laminage à chaud et à froid et des propriétés plus isotropes. L'optimisation de ces
aciers était jusqu'à présent principalement orientée vers le bilan résistance-ductilité (résistance à la traction x
allongement). Dans ce projet, d'autres propriétés d'emploi importantes (expansion de trou, soudabilité, aptitude au
pliage, résistance aux chocs, spring back,…) seront également investiguées et prises en compte.La majeure partie du
programme sera réalisée en laboratoire :
§
les échantillons étudiés seront soit prélevés dans des lignes industrielles, soit coulés, laminés à chaud et à froid
en laboratoire ;
§
laminage à chaud, à froid, suivis de simulation de revenu. Les paramètres étudiés seront la composition
chimique de l’acier (C, Mn, Si, P, Cr), la température et la durée du recuit, les conditions de refroidissement, un
traitement de vieillissement ;
§
caractérisation détaillée des produits.
Il est prévu de faire des essais sur une ligne industrielle équipée d’un dispositif de refroidissement ultra
puissant pour valider les essais de laboratoire et produire des aciers de type dual-phase.
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Promoteur(s):
§ Annick DE PAEPE , Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots-Clé: aciers laminés à froid, acier à haute résistance,
recuit continu, trempé
C.R.M.
Nouveaux cycles thermiques pour des aciers de résistance galvanisés au trempé
Budget approuvé: 260 288,20 € (10 500 000 )FB Subside R.W :44 372,94 € (1 790 000 FB)
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Le développement des aciers à haute résistance est demandé par l'industrie automobile, ces aciers de
résistance doivent offrir une protection suffisante contre la corrosion donc ils doivent être galvanisés.
Ce projet de recherche vise à déterminer la composition chimique et les conditions de process optimales
(température de recuit, vitesse de refroidissement avant et après le bain de zinc, durée de maintien dans le
bain de zinc) pour la production d'un acier galvanisé de haute résistance. La gamme de résistance visée
est de l'ordre de 500 à 1000 MPa.
Tenant compte du cycle thermique dans les lignes de galvanisation conventionnelles, l'obtention de ces
qualités d'aciers exige l'addition de quantités importantes d'éléments d'alliage adéquats. Il est clair que
l'addition d’éléments d'alliage augmente significativement le prix de revient de ces aciers. Le but de ce
projet est de rechercher de nouveaux cycles thermiques associés à de nouvelles qualités d'acier pour
produire des aciers galvanisés de haute résistance avec une teneur limitée en éléments d'alliage. Le
programme de la recherche porte sur l’étude en laboratoire des relations entre, d'une part, la composition
chimique et le cycle thermique et, d'autre part, la microstructure et les propriétés mécaniques. Les
paramètres étudiés dans les essais sont les suivants :
§ composition chimique ; C : 0,08 - 0,8 % ; Mn : 0,5 - 1,4 % ; Cr ; Mo ; P ; Si ;
§ taux de réduction appliqué au cours du laminage à froid ;
§ le cycle thermique associé à la galvanisation au trempé
- vitesse de refroidissement avant galvanisation (y compris Zn quench),
- durée de maintien dans le bain de galvanisation,
- vitesse de refroidissement à la sortie du bain.
L’étude inclut une caractérisation détaillée des produits : microstructures, aspect de surface et adhésion du
revêtement, propriétés mécaniques complètes incluant expansion de trou, vieillissement, soudabilité,
formabilité.
Sur base des résultats de cette recherche, les conditions de process optimales seront définies pour la
production d'un acier galvanisé de haute résistance avec une teneur limitée en éléments d'alliage.
Il est prévu de faire un essai de galvanisation d’un acier à moyen C sur une ligne industrielle pour valider
les résultats obtenus en laboratoire.
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Promoteur(s):
§ Griet LANNOO, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots - Clé: acier galvanisé au trempé, acier de résistance,
cycles thermiques
C.R.M.
Vieillissement des aciers multiphases.
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Dans de nombreux domaines d’application, de hauts niveaux de résistance (jusqu’à 1200 MPa de charge
de rupture) sont requis pour les produits laminés à chaud et à froid. Différents mécanismes de
durcissement peuvent contribuer à augmenter le niveau de résistance. Parmi ces mécanismes, le
durcissement par seconde phase qui consiste à transformer l’austenite en une phase ductile la ferrite et en
une seconde phase dure de type bainitique ou martensitique est le plus approprié pour atteindre les
niveaux de résistance requis. Grâce aux nouvelles technologies de refroidissement rapide tel que l’UFC
(Ultra Fast Cooling) dans le train de laminage à chaud ou dans les lignes de recuit continu, des aciers
hautes résistances de type multiphase peuvent être produits avec des compositions peu chargées en
éléments d'alliage, et, par conséquent, pour un coût faible. Ces aciers sont caractérisés par une excellente
formabilité attribuée à leur ductilité élevée, à l’absence de palier dans la courbe de traction, à une basse
limite élastique,… Toutefois, le comportement de ces aciers en termes de vieillissement est peu connu. Le
vieillissement (apparition d’un palier dans la courbe de traction, diminution du coefficient n,
augmentation de la limite élastique,…) peut se dérouler durant le décapage des bobines à chaud, après le
passage de la bande dans le level-flex ou encore durant le stockage de l’acier après skin pass que ce soit
pour les produits à chaud ou à froid. Le vieillissement peut être influencé par de nombreux paramètres
tels que la composition chimique, la taille de grain, le type et le pourcentage de seconde phase, la vitesse
de refroidissement, une déformation (skin-pass ou traction)…
L’objectif de ce projet est d’étudier et de quantifier l’influence de ces paramètres sur le vieillissement des
aciers à hautes résistances laminés à chaud et à froid. Les microstructures étudiées sont les structures de
type ferrite bainite, ferrite martensite et ferrite bainite martensite avec différents pourcentages de seconde
phase. La gamme de résistance des aciers investigués s’étend de 600 à 1200 MPa.
Sur base des résultats, la relation entre la composition chimique, la vitesse de refroidissement et le chemin
de refroidissement nécessaire pour produire un acier non vieillissant sera établie.
Dans un premier temps, l’étude du vieillissement sera menée sur des aciers à froid recuits avec différentes
teneurs en carbone, manganèse, silicium et chrome, d’origine industrielle.
Par la suite, une étude similaire sera menée sur les produits à chaud obtenus par différents chemins
thermomécaniques avec des teneurs en manganèse, chrome et silicium variables.
Ces produits seront coulés et laminés en laboratoire.
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Promoteur(s):
§ Astrid DE RO, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots - Clé: aciers à haute résistance, aciers multiphase,
vieillissement
C.R.M.
Nouveau procédé de galvanisation flexible et application aux aciers de résistance.
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Ce projet propose d’utiliser une nouvelle technique de galvanisation au trempé, la galvanisation sur coussin
de zinc, pour appliquer un refroidissement par trempe lors de l’immersion dans le bain de zinc
(refroidissement de type zinc quench).
La galvanisation sur coussin de zinc a été développée dans un projet antérieur au CRM. Elle a été testée sur
la ligne pilote du CRM.
Le refroidissement rapide à l’entrée du bain de zinc devrait permettre de produire des aciers à haute
résistance, galvanisés dans des conditions optimales.
La technique du coussin de zinc, qui demande la circulation forcée d’un faible volume de zinc se prête bien
au contrôle de la vitesse de refroidissement.
Le programme de travail comporte 4 parties. Il vise à évaluer la faisabilité de cette nouvelle technique de
trempe :
§ Définition des cycles thermiques à appliquer par des essais de simulation Rhesca. Les aciers étudiés
seront de type dual phase, mais aussi des nuances plus conventionnels. Ces essais seront suivis de la
caractérisation des propriétés mécaniques et du revêtement. Il est prévu d’évaluer l’incidence d’un
traitement d’oxydation préalable.
§ Modification de l’installation de galvanisation sur coussin de zinc pour réduire la longueur de bande
immergée et pour extraire la chaleur dégagée.
§ Campagnes d’essais sur la ligne pilote pour évaluer la faisabilité du procédé : traitement d’aciers
conventionnels IF et d’aciers dual phase.
§ Caractérisation des échantillons prélevés dans les coils traités sur la ligne pilote : propriétés mécaniques
(traction, formabilité), adhérence et analyse des revêtements réalisés.
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Promoteur(s):
§ Yves HARDY, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots - Clé: coussin de zinc, galvanisation, trempé
C.R.M.
Utilisation de brûleurs pour le traitement de revenu rapide.
Budget approuvé: 446 208,34 € (18 000 000 FB) Subside R.W : 76078,52 € (3 069 000 FB)
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Le recuit des bandes d'acier après laminage à froid est une étape importante pour l'obtention des
propriétés mécaniques et de l'état de surface final. Le traditionnel recuit sous cloche est souvent remplacé
par le recuit continu qui assure un temps de traitement beaucoup plus réduit (quelques minutes au lieu de
2 à 3 jours), une homogénéité plus grande des caractéristiques et un état de surface supérieur.
Actuellement apparaît la notion de recuit compact, qui réduirait encore la durée du recuit et permettrait de
réaliser des installations moins coûteuses et plus flexibles.
Le système de chauffage est un volet important du recuit compact. Des méthodes de chauffage rapide
basées sur l'utilisation de l'induction ont été testées en laboratoire et proposées pour des lignes
industrielles. Il s'avère cependant que l'induction est coûteuse d'utilisation et ne peut généralement pas se
justifier pour le recuit des aciers à bas carbone.
Le présent projet veut mettre au point un composant basé sur un brûleur à gaz, pour le chauffage à haute
densité. Le concept consisterait à assurer l’homogénéité par un grand nombre de brûleurs ; chacun d'entre
eux serait piloté en flamme réductrice, ce qui correspond à une combustion avec défaut d'air. Cette
technique devrait améliorer le guidage de la bande et sa planéité.
Outre les aspects de densité de puissance de chauffage, l'oxydation de la bande pendant le chauffage
rapide est un point critique qui sera donc étudiée en détail.
Le programme de travail comprendra :
- analyse en laboratoire, sur un simulateur à construire, de brûleurs spécifiques : définition des limites
d’oxydation ;
- évaluation de groupes de brûleurs (puissance, homogénéité du chauffage, extraction des fumées) ;
- première estimation des possibilités d'application : contrôle de la puissance de chauffage et de la
largeur chauffée.
Les enjeux de ce projet sont tout d'abord une meilleure connaissance des conditions d'oxydation à chaud,
dans les conditions d'impact pour lesquelles l'aspect cinétique a une importance primordiale. La maîtrise
de brûleurs à effet d'impact peut être un atout important pour des développements futurs, comme le recuit
compact. Ils peuvent aussi trouver une application directe dans les augmentations de capacité de lignes
existantes ; ces améliorations sont en effet au programme chez tous les sidérurgistes belges.
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Promoteur(s):
L. BORDIGNON, Docteur ChimiePhysique
Sidérurgie
Mots - Clé: recuit continu, brûleur, chauffage rapide
C.R.M.
Contrôle du refroidissement au trempé.
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L’industrie automobile demande des aciers de haute résistance emboutissables. Ces qualités sont réunies
dans des aciers multiphases qui pourraient être produits par un refroidissement rapide dans le recuit
continu. Toutefois, il n’existe pas aujourd’hui de système industriel de refroidissement permettant
d’assurer des vitesses de refroidissement très élevées et de garantir la planéité et le bon état de surface de
la tôle.
Le CRM propose de développer une nouvelle technique de refroidissement rapide adaptée aux lignes de
recuit continu qui est basée sur la pulvérisation d’eau par gicleurs.
Ce projet concerne la définition du système de refroidissement en se basant sur des modélisations
mathématiques et des essais de laboratoire. Il se poursuivra dans un second projet qui visera à appliquer le
système de refroidissement d’abord sur la ligne pilote du CRM et ensuite sur une ligne industrielle. Ce
second projet sera financé dans le programme CECA, pilote et démonstration.
Le présent programme comportera les phases suivantes :
- définition d’un cycle de refroidissement optimal pour éviter les tensions internes excessives :
modélisations numériques (code Abaquus) et essais de laboratoire ;
- caractérisation de l’effet thermique produits par des gicleurs à eau pulvérisée en fonction de la
température ;
- conception et évaluation d’ensemble de gicleurs pour produire l’effet de refroidissement souhaité ;
- première estimation des possibilités d’application industrielle : influence des oxydes de surface,
planéité de la tôle, contrôle du refroidissement.
L’étude de l’influence de l’état de surface (oxydation) inclura une comparaison entre échantillons de
laboratoire et des échantillons (2 nuances d’acier) prélevés sur une ligne industrielle avant et après
décapage.
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Promoteur(s):
§ Philippe KLINKENBERG, Ingénieur Civil
Sidérurgie
Mots -Clé: recuit continu, refroidissement au
trempé
I.B.S.
Soudabilité, résistance à la rupture et résistance à la corrosion de nouveaux aciers fortement alliés: acier
inoxydable supermartensique 13Cr, acier inoxydable duplex 22Cr et acier à 9Ni de forte épaisseur
Budget approuvé: 765 990,99 € (30 900 000 FB) Subside R.W :49 801,81 € (2 009 000 FB)
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Cette recherche sur les nouveaux aciers fortement alliés a pour objectif de développer non
seulement l’acier inoxydable supermartensitique 13Cr et l’acier inoxydable duplex exempt de
Mo mais également l’acier 9Ni en fortes épaisseurs. Cette s’attachera principalement à la
soudabilité de ces aciers fortement alliés.
De nouveaux métaux d’apport seront développés pour les deux aciers supermartensitiques
13%Cr pour la production de joints longitudinaux et circulaires dans des tubes de grand
diamètre. Des assemblages réels dans des tôles de 20 mm d’épaisseur des deux nuances seront
réalisés et examinés, éventuellement soudés par laser de forte puissance. Ce procédé de soudage
offre la possibilité d’améliorer la vitesse de production de tubes soudés longitudinalement par
rapport au soudage à l’arc submergé conventionnel. Enfin, dans les deux aciers
supermartensitiques, de nombreux joints circulaires soudés en MIG, TIG et à l’arc submergé
seront réalisés et examinés dans des tubes de 20″.
Dans un deuxième volet, les propriétés mécaniques, mais surtout la résistance à la corrosion de
l’acier inoxydable duplex type 2304 exempt de Mo seront comparées à celles de l’acier
inoxydable austénitique 316L contenant du Mo.
Enfin, le soudage d’aciers à 9%Ni de forte épaisseur est d’une grande importance pour la construction
d’appareils à pression et de citernes de stockage où, en raison de la pression, l’acier inoxydable
austénitique courant de résistance plus faible donnerait des épaisseurs de paroi trop fortes. La garantie
d’avoir la résistance et ténacité exigées sur toute l’épaisseur de la tôle dans des tôles de forte épaisseur ne
peut être obtenue qu’en adaptant la composition chimique ce qui pourrait influencer négativement la
soudabilité. Avant de pouvoir utiliser l’acier à 9%Ni pour de telles applications cryogéniques, il faut
également étudier la soudabilité et la ténacité de cet acier
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Promoteur(s):
Eddy DELEU – Ir
Alfred DHOOGE – Prof. Ir.
Domaine(s) Technologique(s): Soudage Mots-Clé:
I.B.S.
ALU 2000- Soudage à haut rendement d'aluminium et des alliages d'aluminium
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L’objectif de ce projet est d’améliorer la productivité et la qualité lors du soudage de
l’aluminium et de ses alliages. Ceci se fera en améliorant les procédés de soudage
conventionnels TIG et MIG, entre autres en utilisant des mélanges de gaz (avec addition
d’hélium et/ou d’azote), au lieu de l’argon pur comme gaz de protection. De plus, on appliquera
également de nouvelles techniques pour le soudage de l’aluminium telles que le soudage au
plasma, le soudage friction stir et le soudage au laser
Dans ce projet, quatre alliages d’aluminium seront examinés, à savoir les alliages EN AW-5083
(AlMg4,5Mn0,7) et EN AW-7020 (AlZn4,5Mg1), non durcissables par traitement thermique, et
les alliages EN AW-6061 (AlMg1SiCu) et EN AW-6082 (AlSi1MgMn), durcissables par
traitement thermique.
Les joints réalisés seront des soudures homogènes bout à bout ainsi que des soudures
hétérogènes et des cordons d’angle. La qualité et la résistance mécanique de tous les joints seront
déterminées à l’aide de techniques de contrôle non destructif et d’essais destructifs. De plus, le
comportement à la corrosion, dans un milieu maritime et un milieu industriel, ainsi que la
résistance à la fatigue des soudure seront examinés.
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Promoteur(s):
Carine COUSSEMENT - Ir
Domaine(s) Technologique(s): Soudage Mots-Clé:

Le développement des aciers à haute résistance est demandé par l

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