經過一個多世紀的發(fā)展，連鑄技術取得了長足的進步，但井不完美，作為連鑄過程產品的連鑄坯還存在著各種各樣的缺陷。在眾多的表面缺陷中，振痕的形成被認為是決定鑄坯表面質量的一個非常關鍵的環(huán)節(jié)。
從60年代到上個世紀90年代以來，針對不同的工藝條件和操作方式，人們從不同的角度提出了各種各樣的振痕形成的機理。
1、振痕的典型形態(tài)
振痕是由于結晶器的周期性振動而拄鑄錠表面產生的間距均勻有一定深度的橫向皺折，其典型的形貌如下圖所示。
通過對不同連鑄條件下鑄坯表面撮痘進行金相分析，最常見的振痕形態(tài)基本上可分為兩種：凹陷狀振痕和鉤狀振痕，其典型的形貌如下圖所示。
2、 敞開澆注鑄坯振痕形成機理
2.1 撕裂一愈合機理
在敞開澆注并且結晶器采用Junhans振動模式時，Savage在1961年觀察到結晶器向上振動時，存在凝固坯殼跟隨結晶器壁向上運動并露出彎月面的現(xiàn)象，據此他認為存在坯殼和結晶器壁問的“粘結”。此時，初生坯殼運動方向與拉坯方向相反，導致初始凝固坯殼被撕裂，內部鋼液則部分填充于裂縫處。當結晶器向下運動時，裂縫處的鋼液凝固愈合，從而在鑄坯表面形成振痕。
該概念模型的提出處于連鑄技術的發(fā)展早期，缺乏嚴格認真的分析，不能解釋鑄坯表面非常規(guī)則并且具有良好周期性的振痕形成。由于其具有明顯的局限性，已基本被學術界拋棄。
2.2 機械變形機理
該機理是Samarasekera和Brimacombe在1982年提出的。他認為在方坯連鑄過程中，采用油潤滑及自由澆鑄條件下，彎月面附近區(qū)域的熱流較大，導致此處結晶器受熱膨脹變形，在彎月面以上區(qū)域產生一倒錐度。隨著結晶器的振動，在負滑移期間，結晶器內壁將初始凝固坯殼向里向下推動，促使初始坯殼變形。在正滑移期間，若初始凝固坯殼強度較高，鋼液靜壓力還不足以推動初始凝固坯殼向結晶器壁方向移動，鋼液就溢過向里向下變形的初始坯殼，形成帶鉤狀的振痕；當凝固坯殼強度低時，在鋼液靜壓力的作用下，坯殼被推向結晶器壁，形成凹陷狀的振痕。
通過數學模型計算(連鑄傳熱和應力)以及實驗(測量結晶器振動過程拉坯阻力)，結晶器在彎月面處產生的倒錐度的變形已經得到證實，因此這一模型有一定的道理。但是，在一些采用極難變形結晶器(比如強度較大的結晶器銅板，銅板背面采用加強筋等)的連鑄時，仍然會產生較深的振痕，這是這一機理不能解釋的。
2.3 二次彎月面機理
Edward s．Szekeres在撕裂一愈合的基礎上提出這一機理，他認為振痕的形成并不在鋼水表面與結晶器壁接觸的彎月面處，而是在彎月面之下的“二次彎月面”處。
在結晶器向上振動時期，上部凝殼粘接在結晶器壁并與之一起向上運動，而此時下部凝殼則以拉坯速度向下運動，這樣在兩者之間的鋼液就直接暴露在結晶器壁上，形成一個“二次彎月面”。同時，上部凝殼由于受結晶器的冷卻作用向下生長。Szekeres認為初生的坯殼并不存在Savage所說的“撕裂”過程，因為這兩部分凝殼本身并沒有連接在一起。
運動速度達到最大時，上部凝殼與下部凝殼焊合，同時由于負滑脫的脫模作用使焊合的凝殼脫離結晶器壁，形成新的“下部凝殼”以拉坯速度向下運動。上下兩部分凝固殼在焊合的過程中就形成了一道振痕。
負滑脫的結束，新的“下部凝殼”已經完全形成，同時上部鋼水液面又與結晶器壁直接接觸，形成新 的“彎月面凝殼”，粘附在結晶器壁上。以上過程循環(huán)往復，于是在一個振動周期就形成一道振痕。
根據這一解釋，是形成“鉤狀”還是“凹狀”振痕取決于上下兩部分凝固殼的形狀和它們的焊合情況。顯然，上下兩部分凝殼越厚，下部凝殼向內彎曲得越厲害，越容易形成鉤狀振痕。相反，上下兩部分凝殼越薄，則下部凝殼向內彎曲得程度就越輕越容易形成“凹狀”振痕。
這一機理相對于撕裂一愈合機理和機械變形機理有如下的一些優(yōu)點：可以解釋生產中出現(xiàn)的結晶器向上振動過程中初生坯殼突出液面的情況；在沒有負滑脫時仍然形成振痕的情況；可以同時解釋“鉤狀”和“凹狀”振痕的形成。相比較而言。在自由澆注并采用油潤滑的情況下，二次彎月面處形成振痕的說法因其能解釋最多的實驗和生產現(xiàn)象，最具有可信性。但由于該機理提出的時間相對較晚，缺乏足夠的定量化支持，這也是有待完善的地方。
——本文摘自萬方數據庫
冀公網安備13050002001422號