Modélisation et optimisation des procédés de traitement thermique de surface pour une réduction des émissions de HAP – Application à la cémentation gazeuse basse pression
Etude
La cémentation gazeuse basse pression est un traitement thermique dont le but est d’enrichir en carbone la surface de pièces métalliques afin d’augmenter leur dureté. Ce traitement s’est révélé être lors d’une précédente étude une source importante d’exposition aux HAP lors d’opérations de maintenance et de nettoyage des installations (EL 2012-020). L’objectif a été de modéliser et d’optimiser le protocole opératoire actuellement utilisé en industrie afin de réduire la génération de HAP et de suies. Après avoir développé un modèle chimique de 1255 réactions et 363 espèces, une réduction de sa taille s’est imposée pour réduire le temps de calcul associé à la résolution du système différentiel. Il a aussi été rajouté à ce modèle la formation des suies et du pyrocarbone. La modélisation du procédé et son optimisation sur pilote industriel a permis de proposer un nouveau protocole aux industriels. Il permet de minimiser la génération de suies et de HAP produits sur l’ensemble du procédé tout en garantissant une qualité des pièces cémentées. La masse totale des HAP est réduite de plus de 50% pour une réduction de plus de 40% de la quantité d’acétylène utilisée tout en garantissant la qualité de cémentation des pièces métalliques. Les résultats seront disséminés auprès des industriels afin d’une part de les convaincre de l’intérêt d’utiliser cette méthodologie et d’autre part d’appliquer les protocoles optimisés. Enfin, cette méthodologie pourra être appliquée à d’autres procédés de pyrolyse comme la densification en carbone des disques de frein, très génératrice de HAP (EL 2012-020)..
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Fiche technique
Fiche technique
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Année de lancement
2019 -
Discipline(s)
Ingénierie des procédés - Ingénierie de conception - Génie des procédés -
Responsable(s)
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Participant(s)
MARCHAL M., KUNZ-IFFLI J., MATAMOROS MARIN F., RASTOIX O. -
Collaboration(s) extérieure(s)
Laboratoire Réaction et Génie des Procédés (LRGP) CNRS-Université de Lorraine - Institut de Recherche et de Technologie - Matériaux Métallurgie Procédé (IRT M2P) -
Référence
ET2019-001
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Publications et communications
Publications et communications
- MATAMOROS F., BOUNACEUR R., MONNIER H., GLAUDE P.A., LATIFI A. Réduction d'un mécanisme cinétique détaillé de la pyrolyse de l'acétylène 5/11/2023-ORLANDO-AIChE 2023
- MATAMOROS F., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., MONNIER H., LATIFI A. Fonctionnement optimal d'un four industriel de cémentation gazeuse à basse pression 18/6/2023-ATHÈNES-ESCAPE 33
- MATAMOROS MARIN F., BOUNACEUR R., VALETTE J., MARCHAL M., KUNZ-IFFLI J., CHINI M.R., KUCMENT S., MONNIER H., M. LATIFI A., GLAUDE P.A. Cémentation gazeuse basse pression : proposition d’une « recette » optimale validée expérimentalement sur un four industriel 8/6/2022-NANTES-48ème Congrès A3TS Nantes 2022
- MATAMOROS F., MONNIER H., BENSABATH T., MARCHAL M., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., LATIFI A., BARDIN-MONNIER N. Risque HAP en cémentation gazeuse basse pression - Évaluation des expositions, modélisation et optimisation du procédé Traitements & Matériaux 475 Mars-Avril 2022, pp. 39-44
- MATAMOROS F., LATIFI A., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., MONNIER H. Optimisation dynamique du procédé de cémentation basse pression Acte de congrès - In 2021 23rd International Conference on Process Control (PC) (pp. 72-77). IEEE. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9447496
- MATAMOROS F., LATIFI A., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., MONNIER H. Optimisation dynamique du procédé de cémentation basse pression 1/6/2021-ŠTRBSKÉ PLESO -23ème Conférence internationale sur le contrôle des procédés
- BENSABATH T., MATAMOROS F., MARCHAL M., MONNIER H., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., LATIFI A., BARDIN-MONNIER N. Étude de la formation d'hydrocarbures aromatiques polycycliques lors de la pyrolyse de l'acétylène en cémentation gazeuse basse pression - Evaluation, Expériences, Modélisation 24/11/2021-MARSEILLE-47e congrès du traitement thermique et des traitements de surface (A3TS)
- MATAMOROS F., BENSABATH T., MONNIER H., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., LATIFI A., BARDIN-MONNIER N. Réduction des HAP et des suies en cémentation gazeuse basse pression - Modélisation, simulations et optimisation des cycles 24/11/2021-MARSEILLE-47e congrès du traitement thermique et des traitements de surface (A3TS)
- MATAMOROS F., GLAUDE P.A., BOUNACEUR R., MONNIER H., LATIFI A. Modélisation et simulation des fours de cémentation gazeuse à basse pression Proceedings of the 30th ESCAPE30, May 24-27, 2020, Milan, 361-366