钢液凝固过程中的收缩现象

液体钢和固体钢的密度是不同的，一般规律是由液态冷凝为固态时都伴随着体积收缩。这种收缩包括：

1）过热的钢液由高温冷却到液相线温度产生的收缩，即由浇注温度降到液相线温度的收缩称为液态收缩。对于低碳钢一般为1%，以符号ΔV_液表示。

2）由液相线温度到固相线温度产生的凝固收缩，即液体完全变为固体的体积收缩，液-固相线温度范围越大，凝固收缩量越大，钢一般为3%～4%。体积收缩会在钢锭中留下缩孔。这种收缩以符号ΔV_凝表示。

3）由固相线温度冷却到室温产生的收缩，一般为7%～8%。固态收缩表现为整个钢锭的线收缩，它与钢冷却过程的相变有关，对钢锭裂纹有重要影响，以符号ΔV_固表示。

设钢的体积收缩总量为ΔV_总，则(www.xing528.com)

ΔV_总=ΔV_液+ΔV_凝+ΔV_固

液体钢密度为7.0g/cm³，固体钢密度为7.8g/cm³，则液体变为固体的收缩量为：[（7.8-7.0）/7.0]×100%=11.4%，其中液态收缩量约1%，凝固收缩量为3%～6%，固态收缩量为7%～8%。凝固时3%～4%的体积收缩在钢锭中会留下缩孔，可采用保温帽使缩孔集中在钢锭头部。连铸时钢液不断补充到液相，故连铸坯中无集中缩孔。而带液芯的铸坯继续凝固时的线收缩对铸坯质量和生产安全性有重要影响。因此结晶器应保持一定的倒锥度，二次冷却区支承辊的辊缝从上到下应符合铸坯线收缩的规律，也就是说带液芯的铸坯在许多对辊子所构成的内外弧包络面空间运行，辊间的开口度应随铸坯冷却过程的线收缩而减小。如带直立段的立弯式板坯连铸机，在二次冷却区布置有99对辊子，要使辊子开口度从上到下呈连续递减，这在机械结构上是有困难的。因此，把辊间距开口度设定呈阶梯形收缩。如厚250mm板坯，结晶器上口窄面厚度为258mm，下口厚为257mm，出结晶器后分成10个阶梯减到第99对辊间距为253mm。

过热消失时所产生的体积收缩较小，可忽略不计，但凝固体积收缩和冷却后的线收缩却较大，且对钢锭质量的影响也大，这一点在钢的凝固过程中万万不可忽视。