(1) Une fois le refroidissement terminé, c'est-à-dire lorsque les températures de la couche superficielle et du cœur sont homogènes, la déformation élastique de la couche superficielle et du cœur disparaît et ces derniers retrouvent leur état initial. Bien qu'une contrainte thermique instantanée soit générée pendant le refroidissement, la contrainte thermique résiduelle après refroidissement est nulle.
(2) Bien entendu, il s'agit d'une situation relativement particulière. Étant donné que d'importantes contraintes thermiques se génèrent au début du refroidissement rapide, lorsque l'acier est encore à une température relativement élevée et présente une bonne plasticité, ces contraintes thermiques dépassent la limite d'élasticité du tube en acier de grand diamètre, provoquant une déformation plastique par tension en surface et par compression au cœur, ce qui permet de relâcher les contraintes thermiques.
(3) Au fur et à mesure que le refroidissement se poursuit, la vitesse de refroidissement de la couche superficielle ralentit, tandis que celle du cœur augmente. L'écart de température entre la couche superficielle et le cœur diminue progressivement après avoir atteint une valeur élevée, et les contraintes thermiques agissant sur la couche superficielle et le cœur augmentent et diminuent en conséquence.
(4) Cependant, la déformation plastique pré-générée mentionnée précédemment contribue à réduire les contraintes thermiques importantes. Lorsqu'il subsiste un écart de température significatif, les contraintes thermiques tendent vers zéro. À ce stade, le cœur n'est pas encore refroidi et continuera de se contracter lors de son refroidissement, inversant ainsi les contraintes thermiques et engendrant une contrainte thermique où la couche superficielle est comprimée et le cœur étiré.
(5) Par conséquent, après refroidissement, la couche superficielle présentera des contraintes résiduelles de compression, tandis que le cœur présentera des contraintes résiduelles de traction. Lorsque l'acier en fusion est coulé dans le moule, sa température diminue progressivement en raison de l'absorption de chaleur par le moule, et il passe de l'état liquide à l'état solide entre la ligne de liquidus et la ligne de solidification. Ce processus est appelé solidification, et cette période de transition est appelée solidification.
(6) Lors de la solidification des tubes en acier de grand diamètre, on observe divers phénomènes tels que des cavités de retrait, une porosité de retrait, des fissures thermiques, une ségrégation, des pores de nature diverse et des inclusions. Par conséquent, la compréhension et l'étude des lois de solidification, ainsi que leur maîtrise, sont essentielles pour obtenir des pièces moulées d'excellente qualité et à haute densité.
Date de publication : 24 novembre 2023