MAIN CAUSES OF CRACK FORMATION AND SHELL BREAKOUT IN A SLAB CCM

Authors

  • I. M. YACHIKOV South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk Author
  • D. V. BELYKH Novotroitsk Branch of the Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “National Research Technological University “MISIS”, Russia, Novotroitsk Author
  • M. S. KUZNETSOV JSC Ural Steel, Russia, Novotroitsk Author

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2026-9-30-37

Keywords:

mold, continuous casting machine, downtime, breakout, comparative analysis

Abstract

This article presents an analysis of the causes of crack formation and shell breakouts within the mold of a slab continuous casting machine (CCM) and examines approaches to their pre-failure diagnosis. The continuous casting process is characterized by high complexity due to the simultaneous occurrence of thermal, hydrodynamic, and phase-transformation processes, which imposes stringent requirements on the stability of technological parameters. It has been established that the key factors contributing to defect formation are non-uniform heat extraction, thermal stresses, steel chemical composition, liquid-phase hydrodynamics, and deviations in secondary cooling regimes. It is demonstrated that increasing the casting speed by 5–10% relative to the nominal value of 1.08 m/min results in a reduction in the thickness of the solidified shell, particularly along the narrow face of the mold. A similar effect was observed when the metal temperature in the tundish was raised by 5–15 °C above the baseline value of 1528 °C; this leads to a systemic thinning of the shell and an increased probability of a breakout. An analysis of CCM downtime patterns during the first half of 2025 revealed that unscheduled stoppages accounted for approximately 70% of total downtime events, while scheduled preventive maintenance accounted for 17 instances. The article reviews modern diagnostic methods based on monitoring temperature fields, cooling water flow rates and pressures, metal levels, oscillation parameters, and withdrawal speeds. The necessity of a comprehensive data analysis approach is substantiated to enhance equipment reliability and mitigate the likelihood of emergency situations.

Author Biographies

  • I. M. YACHIKOV, South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk

    HD (Tech.), Professor of the Department of Information and Measurement Technology

  • D. V. BELYKH, Novotroitsk Branch of the Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “National Research Technological University “MISIS”, Russia, Novotroitsk

    Senior Lecturer

  • M. S. KUZNETSOV, JSC Ural Steel, Russia, Novotroitsk

    Head of the Electric Steelmaking Department of the Technical Directorate, ( 1 South Ural State University (National Research University), Russia, Chelyabinsk 2 Novotroitsk Branch of the Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education “National Research Technological University “MISIS”, Russia, Novotroitsk

References

Ульянов В. А., Гущин В. Н. Непрерывное литье заготовок. Методы исследования процессов МНЛЗ. — Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2023. — 204 с.

Li Q., Lan P., Wang H. etc. Formation and control of the surface defect in hypo-peritectic steel during continuous casting: A review // International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2023. V. 30, № 12. Р. 2281–2296. DOI: 10.1007/s12613-023-2716-4.

Ning X., Li H., Wang Q. etc. Two-stream neural network for the prediction of multiple defects in continuous casting // Applied Soft Computing. 2025. V. 175. 113116. DOI: 10.1016/j.asoc.2025.113116.

Lu Z., Ren N., Xu X. etc. Real-time prediction and adaptive adjustment of continuous casting based on deep learning // Communications Engineering. 2023. V. 2. 34. DOI: 10.1038/s44172-023-00084-1.

Виноградов В. П., Кузьминов А. Л. Разработка и испытание измерительного комплекса для контроля тепловых параметров работы кристаллизатора МНЛЗ // Вестник Череповецкого государственного университета. 2020. № 4. С. 9–18. DOI: 10.23859/1994-0637-2020-4-97-1. EDN: ZFRTEF.

Волуева О. С. Исследование и разработка комбинированной системы автоматического управления уровнем металла в кристаллизаторе МНЛЗ // Известия ЮФУ. Технические науки. 2020. № 6. С. 204–213. DOI: 10.18522/2311-3103-2020-6-204-213. EDN: NZRJIJ.

Лернер М. М. Совершенствование технологии и оборудования машин непрерывного литья и деформации металла // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2024. Т. 22, № 4. С. 106–110. DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-4-106-110. EDN: IZGIRJ.

Назаров И. С., Андреев С. М. Моделирование температурного поля непрерывнолитой заготовки, движущейся в зоне вторичного охлаждения // Вестник Череповецкого государственного университета. 2025. № 5 (128). С. 54–69. DOI: 10.23859/1994-0637-2025-5-128-5. EDN: AZYUIV.

Шабанов С. Н., Бондарев М. А. Исследование влияния изменения технологических параметров разливки на процесс затвердевания слитков // XXIV Региональная конференция молодых ученых и исследователей Волгоградской области: Сборник материалов конференции. — Волгоград: Волгоградский государственный технический университет. 2020. С. 196. EDN: FYAZNH.

Лицин К. В., Жененко А. И. Автоматическая система контроля параметров в процессе вытягивания слитка на МНЛЗ // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2021. № 8. С. 21–27. EDN: OGLRVW.

Точилкин В. В., Терентьев Д. В., Точилкин В. В., Филатова О. А. Развитие конструкций для защиты жидкой стали при разливке на МНЛЗ // Металлург. 2022. № 10. С. 118–120. DOI: 10.52351/00260827_2022_10_118. EDN: IFVXSH.

Weissbuch F. Entwicklung eines Überwachungssystems für Strangguss-Kokillen. PhD thesis, Universität Duisburg–Essen, 2006, 129 p. — URL: https://www.deutsche-digitale-bibliothek.de/item/ XLKWFQBV7WRZW2VNIFEJAS3AFCA34RUB.

Куницина Н. Г., Шаповалов А. Н. О рациональной глубине удаления фосфора из стали // Теория и технология металлургического производства. 2025. № 2 (53). С. 37–42. EDN: WTEZKW.

Ячиков И. М., Шафиков Т. И., Подосян Г. А., Самодурова М. Н. Моделирование теплового состояния слитка в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ с прямыми и скошенными углами // Металлург. 2024. № 12. С. 56–63. DOI: 10.52351/00260827_2024_12_56. EDN: VSVVPF.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2024662494. Моделирование теплового состояния и линейной усадки слитка в кристаллизаторе слябовой МНЛЗ / И. М. Ячиков, Т. И. Шафиков. 29.05.2024. Заявка от 21.05.2024.

Шевченко Е. К. Совершенствование непрерывной разливки стали с целью уменьшения дефектов при искажении профиля слябов: автореф. дис. … канд. техн. наук. — Магнитогорск, 2015. — 24 с.

Published

2026-11-13

Issue

Section

Металловедение и термическая обработка

How to Cite

MAIN CAUSES OF CRACK FORMATION AND SHELL BREAKOUT IN A SLAB CCM. (2026). Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific , Technical and Economic Information, 82(9), 30–37. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2026-9-30-37