Extensive research has been done over the years and has contributed quite a lot to the development of 3CR12 stainless steel. Nevertheless, there is still much to be understood about the behaviour of this steel during its production. One of the problems that are occasionally encountered is the side bulging effect i.e. the unconstrained narrow faces of the strand plastically bulge due to ferrostatic pressure from the liquid core of the strand at high temperatures. In general, this problem is prevalent in ferritic stainless steels as they exhibit a weaker hot strength than austenitic stainless steels. Coupled with side bulging, there is also strand width variation at high temperatures i.e. when the steel is in the ferrite-austenite dual phase region. Both of these dimensional changes to the slab profile create some processing problems in subsequent hot rolling operations when unacceptable width variations are encountered. This work was, therefore, motivated by the requirement to quantify the role that the metallurgical behaviour of this steel plays with regard to the above width variation problem. The research work involved studies of the <font face="symbol">d</font>-ferrite to austenite phase change during continuous cooling (simulating cooling during continuous casting) and the establishment of CCT diagrams, the influence of chemical composition on the austenite start temperature and the hot ductility and hot strength visà-vis the side bulging effect. The casting conditions in the mould are crucial to ensure that the solidification shell is thick enough to withstand the ferrostatic pressure exerted on the unconstrained narrow sides of the strand as it exits from the mould. Therefore, part of the solution lies in the study of the optimisation of the cooling rate, mould flux properties, casting speed, mould taper angle and the chemical composition of this steel, among other factors. Additions of austenite formers, within the specification range of 3CR12, should be favourable for a stronger solidification shell since austenite exhibits superior hot strength to <font face="symbol">d</font>-ferrite. The good hot ductility observed in 3CR12 may also provide a leeway for increasing the secondary cooling rate in order to form a thicker solidification shell soon after emerging from the mould. This may reduce the side bulging effect. This can be achieved without a risk of transverse cracking if the cooling is adjusted carefully. As long as the <font face="symbol">d</font>-ferrite to austenite phase ratio keeps fluctuating due to variations in (i) the chemical composition within the specification range and (ii) the cooling rate in the dual phase region from cast to cast, the strand width variation effect will persist. This is simply because of the effect these have on the ferrite to austenite phase ratios through the differences between the lattice structures of these two phases. Ferrite being less dense than austenite, occupies more volume than austenite, thereby affecting the slab width. The remedy to this problem is to control within stricter chemical composition limits in order to reduce or completely avert this width variation effect. / Dissertation (MSc (Metallurgy))--University of Pretoria, 2006. / Materials Science and Metallurgical Engineering / unrestricted

The European Water Framework Directive commits the member states to achieve the good ecological status for all waterbodies. For this purpose on the level of the national states monitoring programs are established with the aim to verify the actual status by means of regular surveys. Already in the past remote sensing data in conjunction with methods of geospatial data analysis revealed the added value in terms of monitoring strategies regarding the European Water Framework Directive. Depending on the type of data they can be used for example for the determination of several parameters of rivers and streams. The present analyses show how it is possible to determine the parameter of width variation of small and medium rivers based on digital orthophotos. Because this parameter strongly depends on the geometric quality of the riverbank line, its determination is given particular attention. It turns out that mainly riparian vegetation has a large impact on the visibility of the riverbank line. In a multi-stage process different methods for the identification of affected areas are developed with the aim to reconstruct the true riverbank line in a second step. Finally these data form the basis for the determination of river width variations.

Une zone d’élargissement/rétrécissement (ZER) du chenal principal de la Loire moyenne (France), incluant une bifurcation asymétrique, est étudiée par courantométrie, bathymétrie multifaisceaux et jaugeages solides. Elle offre une morphologie dont l’évolution est influencée par la morphodynamique des barres sédimentaires. Les forçages induits par les variations de largeur du chenal et la configuration des barres structurent les flux liquides et solides qui, par rétroaction, conditionnent l’évolution des barres. En crue, les relations entre l’hydrodynamique, le charriage et la dynamique des dunes s’ajustent aux variations de débit et engendrent l’érosion du lit en montée des eaux puis son aggradation en décrue. En période de basses eaux, la forte mobilité des sédiments favorise une active morphogenèse. Le charriage total est estimé à 480 000 t pour 2010. La bifurcation module la structure des écoulements seulement après submersion totale du seuil d’entrée du chenal secondaire. L’exportation de la charge de fond vers l’annexe hydraulique semble facilitée par l’érosion du seuil d’entrée ainsi que par la présence d’une barre au pied de cette même marche. / A widening/narrowing area (ZER) of the main channel of the middle reaches of the Loire River (France), including an asymmetrical bifurcation, are studied from hydraulic measurements, multibeam bathymetries and sediment sampling. The evolution of the ZER’s morphology is influenced by the morphodynamics of bars. The forcing effects induced by channel width variations and by bars configuration determine the structure of water and sediment fluxes which affect, in turn, the bars evolution. During floods, the links between hydrodynamics, bedload transport and dunes dynamics adjust to discharges variations and cause bed erosion before the flood’s peak and bed aggradation after. Due to the high sediment mobility, the low flow periods highly affect the morphological evolution of the ZER. In 2010, the total bedload transport reached 480 000 t. The bifurcation influences the flow structure only after the total submersion of the inlet step of the secondary channel. The exportation of the bed-material load toward the secondary channel becomes probably significant after the erosion of the inlet step as well as by the presence of a bar in front of this step.

Afin d'optimiser la mise aux milles au laminage à froid, la thèse consiste à développer un modèle prédictif de variation de largeur à la fois précis et rapide pour des utilisations en temps réel. Des efforts ont commencé en 1960s en développant des formules empiriques. Par la suite, la Méthode des Bornes Supérieures (MBS) est devenue la plus connue. [Oh 1975] utilisant le champ de vitesse 3D "simple" prédit bien la variation de largeur au laminage en conditions d'un tandem finisseur. [Komori 2002] a proposé une combinaison des champs fondamentaux et obtenu une structure informatique peu dépendante aux champs de vitesse. Néanmoins, seuls deux champs fondamentaux ont été introduits qui forment un sous-ensemble de la famille 3D "simple". [Serek 2008] a étudié des champs de vitesse quadratique qui inclue la famille "simple" et donne des meilleurs résultats avec un temps de calcul plus long. Le premier résultat de la thèse est un modèle 2D (MBS) avec des champs de vitesse oscillante. Ce modèle aboutit à une vitesse optimale qui oscille spatialement le long de l'emprise. Les résultats (puissance, vitesse...) sont plus proches des ceux de Lam3-Tec3 que la MBS 2D "simple". Pour une modélisation 3D, nous avons choisi la MBS avec la vitesse 3D "simple" et obtenu un très bon accord avec les expériences réalisées sur des produits étroits à Arcelor Mittal [64]. En outre, un nouveau modèle MBS est développé pour une bande bombée et des cylindres droits. Les résultats montrent que la variation de largeur diminue avec la bombée de la bande et correspondent bien à ceux de Lam3-Tec3. Cependant, la MBS admet un comportement rigide-plastique tandis qu'au laminage des bandes larges les déformations élastique et thermique ont des impacts importants sur la déformation plastique. Les modèles existant prenant en compte ces phénomènes [23,64] sont couteux en temps de calcul. Ainsi, l'idée est de décomposer la variation de la largeur de plastique en trois termes : les variations de largeur totales, élastique et thermique à travers la zone de plastique déterminés par trois nouveaux modèles simplifiés. Les deux premiers permettent d'estimer les variations de largeur élastique et plastique avant et après l'emprise. Ils donnent aussi les conditions aux limites au modèle d'emprise qui est en effet la MBS avec le champ de vitesse 3D "simple" permettant d'estimer la variation de la largeur totale. En outre, avec les puissances de déformation et de dissipation plastique de frottement données par le même modèle, la variation de largeur thermique est également obtenue. Le modèle de variation de largeur est donc appelée UBM-Slab combiné, très rapide (0,05 s) et prédit avec précision la largeur de variation par rapport à Lam3-Tec3 (<6%) / In order to save material yields in cold rolling process, the thesis aims at developing a predictive width variation model accurate and fast enough to be used online. Many efforts began in the 1960s in developing empirical formula. Afterward, the Upper Bound Method (UBM ) became more common. [Oh 1975]'s model with 3D "simple" velocity field estimates well the width variation for finishing mill rolling conditions. [Komori 2002] proposed a combination of fundamental ones to obtain a computer program depending minimally on the assumed velocity fields. However, only two fundamental fields were introduced and formed a subset of the "simple" family. [Serek 2008] studied a quadratic velocity family that includes the "simple" one and leads to better results with a higher computing time. Focusing on UBM , the first result of the thesis is a 2D model with an oscillating velocity field family. The model results to an optimum velocity that oscillates spatially throughout the roll-bite. The optimum power and the velocity field are closer to Lam3-Tec3 results than the "simple" one. For 3D modelling, we chose the 3D "simple" UBM and carried a comparison to the experiments performed at Arcelor Mittal using narrow strips [64]. A very good agreement is obtained. Further, a new UBM model is developed for a crowned strip with cylindrical work-rolls. It shows that the width variation decreases as a function of the strip crown and the results match well those of Lam3-Tec3 . However, the UBM considers only a rigid-plastic behaviour while in large strip rolling, the elastic and thermal deformations have important impacts on the plastic one. There exist some models considering these phenomena [23,64] but they are all time-consuming. Thus, the idea is to decompose the plastic width variation into three terms : total, elastic and thermal width variations through the plastic zone that are determined by three new models. The simplified roll-bite entry & exit models allow estimating the elastic and plastic width variations before and after the roll-bite. They give equally the longitudinal stresses defining the boundary conditions for the roll-bite model which is indeed the 3D "simple" UBM approximating the total width variation term. Moreover, with the plastic deformation and friction dissipation powers given by the same model, the thermal width variation term is also obtained. The width variation model, called UBM-Slab combined is very fast (0.05s) and predicts accurately the width variation in comparison with Lam3-Tec3 (<6%)

Afin d'optimiser la mise aux milles au laminage à froid, la thèse consiste à développer un modèle prédictif de variation de largeur à la fois précis et rapide pour des utilisations en temps réel. Des efforts ont commencé en 1960s en développant des formules empiriques. Par la suite, la Méthode des Bornes Supérieures (MBS) est devenue la plus connue. [Oh 1975] utilisant le champ de vitesse 3D "simple" prédit bien la variation de largeur au laminage en conditions d'un tandem finisseur. [Komori 2002] a proposé une combinaison des champs fondamentaux et obtenu une structure informatique peu dépendante aux champs de vitesse. Néanmoins, seuls deux champs fondamentaux ont été introduits qui forment un sous-ensemble de la famille 3D "simple". [Serek 2008] a étudié des champs de vitesse quadratique qui inclue la famille "simple" et donne des meilleurs résultats avec un temps de calcul plus long. Le premier résultat de la thèse est un modèle 2D (MBS) avec des champs de vitesse oscillante. Ce modèle aboutit à une vitesse optimale qui oscille spatialement le long de l'emprise. Les résultats (puissance, vitesse...) sont plus proches des ceux de Lam3-Tec3 que la MBS 2D "simple". Pour une modélisation 3D, nous avons choisi la MBS avec la vitesse 3D "simple" et obtenu un très bon accord avec les expériences réalisées sur des produits étroits à Arcelor Mittal [64]. En outre, un nouveau modèle MBS est développé pour une bande bombée et des cylindres droits. Les résultats montrent que la variation de largeur diminue avec la bombée de la bande et correspondent bien à ceux de Lam3-Tec3. Cependant, la MBS admet un comportement rigide-plastique tandis qu'au laminage des bandes larges les déformations élastique et thermique ont des impacts importants sur la déformation plastique. Les modèles existant prenant en compte ces phénomènes [23,64] sont couteux en temps de calcul. Ainsi, l'idée est de décomposer la variation de la largeur de plastique en trois termes : les variations de largeur totales, élastique et thermique à travers la zone de plastique déterminés par trois nouveaux modèles simplifiés. Les deux premiers permettent d'estimer les variations de largeur élastique et plastique avant et après l'emprise. Ils donnent aussi les conditions aux limites au modèle d'emprise qui est en effet la MBS avec le champ de vitesse 3D "simple" permettant d'estimer la variation de la largeur totale. En outre, avec les puissances de déformation et de dissipation plastique de frottement données par le même modèle, la variation de largeur thermique est également obtenue. Le modèle de variation de largeur est donc appelée UBM-Slab combiné, très rapide (0,05 s) et prédit avec précision la largeur de variation par rapport à Lam3-Tec3 (<6%) / In order to save material yields in cold rolling process, the thesis aims at developing a predictive width variation model accurate and fast enough to be used online. Many efforts began in the 1960s in developing empirical formula. Afterward, the Upper Bound Method (UBM ) became more common. [Oh 1975]'s model with 3D "simple" velocity field estimates well the width variation for finishing mill rolling conditions. [Komori 2002] proposed a combination of fundamental ones to obtain a computer program depending minimally on the assumed velocity fields. However, only two fundamental fields were introduced and formed a subset of the "simple" family. [Serek 2008] studied a quadratic velocity family that includes the "simple" one and leads to better results with a higher computing time. Focusing on UBM , the first result of the thesis is a 2D model with an oscillating velocity field family. The model results to an optimum velocity that oscillates spatially throughout the roll-bite. The optimum power and the velocity field are closer to Lam3-Tec3 results than the "simple" one. For 3D modelling, we chose the 3D "simple" UBM and carried a comparison to the experiments performed at Arcelor Mittal using narrow strips [64]. A very good agreement is obtained. Further, a new UBM model is developed for a crowned strip with cylindrical work-rolls. It shows that the width variation decreases as a function of the strip crown and the results match well those of Lam3-Tec3 . However, the UBM considers only a rigid-plastic behaviour while in large strip rolling, the elastic and thermal deformations have important impacts on the plastic one. There exist some models considering these phenomena [23,64] but they are all time-consuming. Thus, the idea is to decompose the plastic width variation into three terms : total, elastic and thermal width variations through the plastic zone that are determined by three new models. The simplified roll-bite entry & exit models allow estimating the elastic and plastic width variations before and after the roll-bite. They give equally the longitudinal stresses defining the boundary conditions for the roll-bite model which is indeed the 3D "simple" UBM approximating the total width variation term. Moreover, with the plastic deformation and friction dissipation powers given by the same model, the thermal width variation term is also obtained. The width variation model, called UBM-Slab combined is very fast (0.05s) and predicts accurately the width variation in comparison with Lam3-Tec3 (<6%)