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Modélisation et simulation des fours de cémentation gazeuse à basse pression

Publication scientifique

La cémentation à basse pression est un processus thermochimique qui vise à renforcer la surface des métaux en augmentant leur concentration en carbone. Il s’agit d’une procédure complexe comportant trois étapes principales, à savoir des réactions homogènes en phase gazeuse, une réaction de surface hétérogène produisant du carbone solide et la diffusion de ce dernier dans des métaux tels que l’acier. Le mode opératoire actuel utilisé pour la cémentation consiste en une alimentation en hydrocarbures discontinue, avec des températures de fonctionnement comprises entre 900 ° C et 1050 ° C. Les étapes de cémentation ou l’acétylène est introduit dans le réacteur et où la réaction de surface a lieu, sont suivies par les étapes de diffusion, dans lesquelles un gaz inerte est introduit dans le réacteur et où seule la diffusion du carbone dans le métal a lieu. Dans cette étude, la modélisation numérique de la cémentation à basse pression est décrite. L'acétylène est choisi comme gaz réactif et sa pyrolyse, décrite par un mécanisme cinétique détaillé, est étudiée dans un réacteur à cuve parfaitement agitée. Une attention particulière est portée aux interactions fluide-solide; l'adsorption est décrite en utilisant une approche de Langmuir et on suppose une réaction de surface de premier ordre dans l'acétylène. La diffusion du carbone dans l’acier est modélisée au moyen de la deuxième loi de Fick et résolue numériquement à l’aide d’une méthode aux volumes finis. Toutes les simulations sont effectuées à l'aide de l'environnement MATLAB.

Disciplines de recherche
Ingénierie des procédés
Etudes Publications Communications
Ingénierie de conception
Etudes Publications Communications
Génie des procédés
Etudes Publications Communications