Modelling of thermofluidic behaviour and mechanical deformation in thin slab continuous casting of steel: an overview

ABSTRACT

The thin slab continuous casting (TSCC) process has emerged as one of the most potential technologies, growingly used in several developed nations, since last two decades. Although a good number of works have been published in the field of continuous casting by pioneering research groups headed by Samarasekera, Brimacombe, Thomas, etc. there is a huge scope of improvement in the physical understanding and modelling aspects of the TSCC process. The higher velocities, higher aspect ratio and funnel shape of the mould in this process have been found to pose major challenges. This work is aimed at compiling the essential summary from literature and providing a comprehensive overview for carrying forward this technology to the next level. The thermal, fluid flow and mechanical aspects of this process have been investigated in detail from the available literature and presented in a lucid form for gaining an in-depth understanding of its state-of-the-art technology.

RÉSUMÉ

Dans le passé, Samarasekera, Brimacombe, Thomas et d’autres chercheurs pionniers ont compilé des revues détaillées sur divers aspects du processus de coulée continue. Depuis la mise en œuvre réussie du processus de coulée continue dans la dernière moitié du 19^ième siècle, il y a eu de nombreux développements dans la technologie de coulée, le développement de modèles et son application dans la production d’une grande gamme de produits finis. Dernièrement, le processus de coulée de forme quasi nette a connu une demande énorme dans l’industrie, par rapport au processus de coulée conventionnel, pour atteindre des objectifs économiques et environnementaux. En particulier, le processus de coulée continue de brames minces a émergé comme étant l’une des technologies potentielles des plus importantes, de plus en plus utilisée dans plusieurs pays développés, depuis les deux dernières décennies. Bien qu’un grand nombre de travaux aient été publiés dans ce domaine, il y a une grande zone d’amélioration dans la compréhension physique et les aspects de modélisation de ce processus. Le présent travail vise à compiler le résumé essentiel de la littérature et à fournir un aperçu d’ensemble pour avancer cette technologie au niveau suivant. Les aspects thermiques, d’écoulement et mécaniques de ce processus ont été étudiés en détail à partir de la littérature disponible et présentés sous une forme lucide afin de gagner une compréhension en profondeur de sa technologie de pointe. En particulier, on a trouvé que les vitesses plus élevées, le rapport d’aspect plus élevé et la forme d’entonnoir du moule dans ce processus posaient des défis majeurs pour le maintien d’une bonne qualité de production, et les mêmes facteurs sont également responsables de la complexité de la modélisation numérique. On a indiqué plusieurs défis impliqués dans la modélisation mécanique précise de la coulée continue de brames minces. On a trouvé que l’utilisation de forces électromagnétiques pour améliorer la qualité de la production dans ce processus était à l’état naissant, et l’on a discuté d’autres domaines de recherche dans cette direction. On a également discuté du manque de méthodes adéquates pour déterminer le transfert de chaleur par convection du moule vers les canaux de refroidissement et la résistance thermique à l’interface moule et cordon.

KEYWORDS:

• Continuous casting
• fluid flow
• heat transfer
• solidification
• thermomechanical models
• thermal resistance

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

The authors are thankful to the Council of Scientific and Industrial Research (CSIR), India, for providing financial assistance involved in carrying out the work.