宏观偏析也称区域偏析,发生在较大区域。镇静钢锭常见的偏析类型有:逆V偏析,V偏析、头部正偏析及底部沉积锥负偏析等。
M.C.Flemings等认为:如果枝晶凝固时对凝固收缩补充充分,同时又不将枝晶间浓化液相带出,则仅发生微观偏析而不发生宏观偏析。亦即:选分结晶的作用使枝晶间液相富集溶质,凝固过程钢液或固液相的动流将富集溶质液相带到钢锭中未凝区域,导致整个钢锭组分的不均匀分布。凝固过程的流体流动对钢锭宏观偏析的形成具有决定性作用。各种形式的宏观偏析的生成都与凝固过程一种或多种流体流动方式有关。钢锭凝固过程伴随着多种流体流动形式:液相整体热对流;浇注引起的液相流动;凝固收缩引起的流动.密度差引起的对流等。
逆V偏析线被认为是富集溶质液相从两相区向锭芯流动的通道,它对钢锭头部偏析以及整个钢锭的偏析具有重要影响。枝晶沉降被认为是凝固过程枝晶析断、表面形核等满足一定空间条件时在密度差的作用下形成结晶相,在枝晶沉降过程中,部分枝晶间浓化液相被冲出,使沉降的枝晶平均浓度下降,结晶雨到达底部便形成不沉积锥负偏析。
钢液是在一定温度范围凝固的,其流动性随固相率的变化而不同。钢锭凝固区域分为液相区、液固两相区和固相区。两相区根据流动特征又可分为液固层(p层)和固液层(q层)。q层又可进一步分为q1和q2层,在q1层内只有液相可流动,q2层液固相均可流动。为研究方便,根据高桥中义的实验结果,将凝固区域划分为固液可流动区(固相率f≤0.3~0.35),液相可流动区(固相率0.3~0.35≤f<0.67)和液固均不可流动区(f>0.67)。
对钢锭宏观偏析形成起决定性作用的两相区内的流体流动与凝固过程固相率分布密切相关,这意味着钢锭宏观偏析与其凝固过程温度场变化具有某种对应关系 。