Fenomeni di criccatura superficiale in blumi di elevato spessore colati in continuo

Steel making industry has developed the continuous casting technique, because this process requires only to heat the material once, involving a reduction of energy and time, increasing the productivity and allowing to cast from several different ladles in sequence on the same machine. However, in order to obtain products with high quality and free from defects, the attention must be focused on the variables of the process, for example heat transfer, casting speed, fluid flow during the mould filling and the role of the lubricant powders. The casting of thick blooms on continuous casting machine is a good opportunity for the production of semis to be forged. The benefits obtained from this process come from a shorter casting time than the manufacturing of ingots of this size and by good quality. However, the continuous cast blooms are often affected by problems related to their surface cracking, which causes poor quality and a reduction in mechanical properties. These problems are associated to the chemical compositions of the cast steel and to the adopted operative parameters that influence the thermal exchange and the stress state induced in the semis during casting. Steels more sensitive to surface cracks are peritectic, with a carbon content ranging between 0,14% and 0,17%, because they are affected by volume contraction, involved in the peritectic transformation δ + liquid → δ + γ. By analyzing the structure and the behavior of this type of steel and simulating the dynamic of solidification, the causes that have generated the observed metallurgical defects have been identified. Finally, suggestions to modulate parameters of continuous casting are provided with the intention to achieve the desired quality of the slabs.

Nell’industria siderurgica si sta affermando sempre di più il processo di produzione dell’acciaio mediante colata in continuo, in quanto necessita di un solo riscaldo del materiale, comportando un risparmio sia in termini energetici che di tempo, aumentando la produttività dell’impianto e potendo colare in sequenza il contenuto di più siviere sulla stessa macchina. Tuttavia per riuscire ad ottenere prodotti con elevata qualità ed esenti da difetti, bisogna porre attenzione alle variabili che permettono di regolare il processo come lo scambio di calore, la velocità di colaggio, il flusso del metallo durante il riempimento della lingottiera ed il ruolo delle polveri lubrificanti. Il colaggio di blumi di elevato spessore attraverso la macchina di colata continua rappresenta una buona opportunità per la produzione di semilavorati per il mercato della forgia. I vantaggi ottenuti da questo processo produttivo sono generati da una riduzione del tempo di colaggio rispetto alla fabbricazione di lingotti di tali dimensioni e da una buona qualità. Tuttavia i blumi colati in continuo sono spesso affetti da problemi legati alla loro criccatura superficiale, che causa una scarsa qualità visiva e una diminuzione delle caratteristiche meccaniche. Questi problemi sono associati alla composizione chimica dell’acciaio e ai parametri operativi adottati che influenzano lo scambio termico e lo stato di sforzo indotto nel semiprodotto durante l’operazione di colaggio. Gli acciai più sensibili alle criccature superficiali sono quelli peritettici, ovvero con contenuto di carbonio oscillante tra lo 0,14% e lo 0,17%, in quanto si genera contrazione di volume legata alla trasformazione peritettica δ + liquido → δ+γ. Analizzando la struttura e il comportamento di tale tipologia di acciaio ed effettuando le opportune simulazioni riguardanti la dinamica della solidificazione, si sono identificate le cause che hanno generato i difetti metallurgici osservati e sono state fornite le indicazioni per modulare i parametri del processo di colata continua al fine di riuscire a raggiungere la qualità desiderata nelle bramme prodotte.