Secondary cooling parameter optimisation for vertical continuous casting of AISI H13 large round bloom

ABSTRACT

The generation of bulging and macro-segregation owing to surface temperature rebound and stress fluctuation are detrimental for the final quality of continuous casting (CC). In this study, physical and mathematical modelling of a large-bloom vertical CC is established. The Sasaki equation is optimised, and the accuracy of calculation model is verified by nail-shooting experiment and the temperature measurement. By regulating specific water flow in secondary cooling zone, the influence on surface temperature, stress fluctuation, macro-segregation and macro-structure are investigated. Results show that the decreasing specific water flow decreases surface temperature rebound and stress fluctuation. Besides, when specific water flow decreases from 0.25 to 0.09 L kg⁻¹, the positive and centre negative segregation of bloom is improved, the content of C at bloom centre increases from 0.25 to 0.32. The equiaxed crystal ratio increase from 38.51% to 43.57%. In conclusion, a lower specific water flow can reduce the defects.

ABSTRAIT

La formation de gonflement et de macro ségrégation due au rebond de la température de surface et à la fluctuation des contraintes est préjudiciable à la qualité finale de la coulée continue. Dans cette étude, on établit la modélisation physique et mathématique de la coulée continue verticale d’un gros lingot. On optimise l’équation de Sasaki, et l’on vérifie la précision du modèle de calcul par une expérience de tir de clous et la mesure de la température. En régulant le débit d’eau spécifique dans la zone de refroidissement secondaire, on étudie l’influence sur la température de surface, la fluctuation des contraintes, la macro ségrégation et la macro-structure. Les résultats montrent que la diminution du débit d’eau spécifique diminue le rebond de la température de surface et la fluctuation des contraintes. De plus, lorsque le débit d’eau spécifique diminue de 0.25 à 0.09 L kg^-1, la ségrégation positive et négative au centre du lingot est améliorée, la teneur en C au centre du lingot augmente de 0.25 à 0.32. Le rapport cristallin équiaxe augmente de 38.51% à 43.57%. En conclusion, un débit d’eau spécifique plus faible peut réduire les défauts.

KEYWORDS:

• Large section round bloom
• secondary cooling
• surface temperature rebound
• specific water flow
• segregation
• stress fluctuation
• macroscopic structure
• equiaxed crystal ratio

Disclosure statement

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

Additional information

Funding

This work was supported by National Natural Science Foundation of China [grant number 51504130]; Special Fund of USTL [grant number 2017HZ01].