Optimization strategies for reducing rhomboidity in billets from continuous casting

Continuous casting of steel is a mature and widely adopted process that has progressively evolved to enhance productivity and improve product quality. Among the various defects that can affect billet production, rhomboidity - defined as the deviation of the billet cross-section from an ideal square to a rhomboidal shape - remains one of the most critical issues. This geometric imperfection can significantly affect subsequent processing steps, compromise rolling efficiency, and ultimately deteriorate the quality of the final product. Therefore, precise control of the billet geometry is essential to ensure process reliability and product consistency. The objective of this study is to identify optimal operating conditions aimed at minimizing rhomboidity, thereby providing operators with robust guidelines for process parameters adjustments. To this end, an extensive set of process variables (e.g., productivity, primary and secondary cooling conditions, lubrication, chemical composition, and component wear) was systematically analyzed to evaluate their influence on rhomboidity formation. This investigation leveraged billet geometry data obtained from a high-precision, real-time, non-contact monitoring system, enabling comprehensive and accurate assessment. The resulting dataset was processed and analyzed using multivariate regression techniques implemented in Minitab statistical software. The developed predictive model demonstrated high reliability within the identified significant process conditions. Consequently, optimal operational ranges were defined, and practical recommendations for process adjustments aimed at minimizing rhomboidity are presented in this work.

La colata continua dell’acciaio è un processo maturo e ampiamente consolidato, che si è evoluto progressivamente per incrementare la produttività e migliorare la qualità del prodotto. Tra i vari difetti che possono compromettere la produzione delle billette, la losangatura - definita come la deviazione della sezione trasversale della billetta da una forma ideale quadrata a una forma romboidale - rappresenta una delle problematiche più critiche. Questa imperfezione geometrica può influenzare in modo significativo le fasi successive di lavorazione, compromettere l’efficienza della laminazione e, in ultima analisi, abbassare le caratteristiche di qualità del prodotto finale. Di conseguenza, un controllo preciso della geometria delle billette risulta essenziale per garantire l'affidabilità del processo e la costanza qualitativa. L’obiettivo di questo studio è identificare le condizioni operative ottimali finalizzate alla minimizzazione della losangatura, fornendo così agli operatori linee guida robuste per la regolazione dei parametri di processo. A tal fine, è stato analizzato in modo sistematico un ampio insieme di variabili di processo (e.g., produttività, condizioni di raffreddamento primario e secondario, lubrificazione, composizione chimica e usura dei componenti), al fine di valutarne l'influenza sulla formazione della losangatura. Tale analisi ha integrato i dati geometrici delle billette, acquisiti tramite un sistema di monitoraggio ad alta precisione, in tempo reale e senza contatto, permettendo una valutazione completa e accurata. Il database risultante è stato elaborato e analizzato mediante tecniche di regressione multivariata, utilizzando il software statistico Minitab. Il modello predittivo sviluppato ha dimostrato un'elevata affidabilità nelle condizioni di processo individuate come significative. Sono stati quindi definiti i range operativi ottimali e presentate indicazioni pratiche per le modifiche di processo necessarie a minimizzare il fenomeno della losangatura.