由于连铸技术的日趋完善,连铸坯质量不断提高。现在几乎 大多数钢种都能采用连铸技术生产钢坯,连铸坯已经成为轧钢用坯的主要来源。
钢水连铸与钢锭模铸有所不同。连铸时,钢液注入结晶器后 受到激冷形成坯壳,坯壳边向下移动,边放出热量,边向中心凝 固。由于拉速通常都比结晶速度快,因此其内部有一相当长的呈 倒锥形的未凝区,称为“液相穴”。到进入二冷区再经喷水或喷雾 冷却后才完全凝固成为连铸坯。
用硫印或酸浸方法可以显示出连铸坯横断面或纵断面内部结 晶组织结构的情况。连铸坯内部组织结构一般也由三个晶带所组 成,即外层是激冷生成的细小等轴晶带,接着是柱状晶带,中心 是较粗大的等轴晶带。根据连铸坯凝固过程中冷却条件的不同,各 带的发展情况不一,可以得到不同类型的结晶结构。外层等轴晶 区也叫“激冷层”,它相当于在结晶器内最初快速凝固条件下形成 的硬壳,其宽度约25mm,主要取决于钢液的过热度。紧接激冷 层向中心生成的柱状晶区是在凝固前沿的过冷度减小而又有定向 热流时开始生长的。靠近激冷层的柱状晶很细,其方向平行于散 热方向,而沿铸坯纵断面没有明显的倾角;接着柱状晶的方向性 变强并且向上倾斜,柱状晶的个数由多变少,晶粒由细小变粗大, 其断面由简单变复杂。柱状晶发达时可直抵铸坯中心形成穿晶结 构。中心等轴晶区是随着凝固前沿的推移,两相区的宽度不断扩 大,心部钢液温度降至液相线温度后,而有大量等轴晶产生并迅 速长大而形成的。柱状晶区和中心等轴晶区的宽度受许多因素影 响,如钢液的过热度、钢液的化学成分特别是含碳量的高低、铸 坯尺寸、浇注速度和铸坯的冷却条件等。
钢液凝固过程是一个热量释放和传递的过程,连铸坯与铸锭相比,连铸坯的凝固及其内部组织结构具有下列特点:
1)由于使用水冷结晶器和二冷区喷水或喷雾冷却,连铸坯的 冷却强度比钢锭的大,铸坯凝固速度快,铸坯的激冷层较厚,晶 88
粒更细小,而且可以得到特有的无侧枝的细柱状晶,内部组织致 密;
2)在正常情况下,连铸坯凝固时,沿连铸机任一位置的凝固 条件都不随时间变化,因此,除铸坯头尾两端外,铸坯沿长度方 向内部组织均匀一致;
3)连铸坯相对断面都较小,而液相穴很深(有的可达十几 米),钢液如同在一个特大的高宽比的钢锭模内凝固。因此内部未 凝固钢液的强制循环区小,自然对流也弱,加之凝固速度快,使 铸坯成分偏析小,比较均匀;
4)连铸时钢液的凝固过程可以控制,可以通过对冷却和凝固 条件的控制和调整,获得健全的也较理想的连铸坯内部结构,从 而改善和提高铸坯的内在质量。