不同浇注温度下, 钢锭的凝固顺序均是由钢锭底部逐渐向钢锭顶部移动的,随着时间的推移,底盘的冷却作用逐渐变小,侧模的冷却作用逐渐增强,导致凝固前沿呈狭长的V字形。当浇注温度较低时,钢锭凝固较快,冒口区的保温砖来不及发挥保温作用,致使凝固前沿的形状细长,在凝固后期尤为明显,容易形成树枝状晶体组织,钢液难以补缩。提高浇注温度,V 形凝固前沿变宽变短,更有利于钢液的补缩。
钢锭的完全凝固时间随着浇注温度的升高而延长,浇注温度较低时,完全凝固时间受浇注温度的影响较大,浇注温度提升20 ℃,完全凝固时间延长约3 h。继续增大浇注温度,完全凝固时间的增幅逐渐缩小。钢锭最后凝固部位位于冒口中部,当浇注温度为1480 ℃时,温度较低,接近液相线温度(1476 ℃),保温砖对钢液的保温作用十分有限,钢液完全凝固所需时间较短;将浇注温度增大至1500 ℃时,保温砖的保温效果发挥作用,致使完全凝固时间增大,且发生较大的增幅;继续增大浇注温度,保温砖发挥稳定的保温作用,因此,完全凝固时间增幅变小。
随着浇注温度的升高,二次缩孔有增大的趋势,且深度增加,但均处于冒口内部,主要是由于浇注温度升高, 钢锭体积收缩量增大造成的。疏松区域随着浇注温度的升高而减小, 疏松底部与冒口之间的距离亦减小。浇注温度较低时,一方面,钢液来不及补缩就发生凝固, 温度梯度较小; 另一方面,凝固前沿呈细长的V 字形,易产生树枝状晶体组织,阻碍钢液的补缩,故产生的疏松较多,与冒口之间的距离更大。
将夹杂物上浮时间定义为浇注开始到凝固开始之间的时间。用此假设夹杂物能够自由上浮。浇注温度升高,夹杂物的可上浮时间更长。需要指出的是, 夹杂物可上浮时间与浇注温度之间的关系同完全凝固时间类似,增幅由大变小。
另外,在钢锭的轴心(轴向)、水口端(径向)、锭身中部(径向)以及冒口端(径向)4 个部位,分别查看夹杂物可上浮时间的变化情况,可以看出,夹渣可上浮时间均随着浇注温度的升高而升高, 变化幅度逐渐减小,考虑实际生产成本,可以选择1 550℃作为浇注温度。
而在钢锭与冒口接触部位,浇注温度为1480 ℃的夹渣上浮时间远远低于其他浇注温度,原因分析:在钢锭中下部,底盘和钢锭模是主要的冷却介质,冷却能力较强, 所以浇注温度的变化对夹渣可上浮时间的影响相对要小;而钢锭靠近冒口处的钢液,冷却介质主要是冒口, 冒口的导热系数要远远低于金属模,此时,浇注温度对凝固时间的影响较大。因此会出现浇注温度在1480℃时,夹杂物可上浮时间随钢锭高度几乎没有变化的现象 。