关于白亮带的形成,多数人认为是由于搅拌引起紊流将凝固前沿生长树枝晶间富集溶质的液体赶出所致。也有人提出,白亮带是在搅拌开始和结束时铸坯结晶生长速度变化的结果。铸坯进入搅拌区时其液芯部热量释放加快,凝固前沿温度上升而使凝固速率突减,通过搅拌区后钢液流动速度减小,热量传递回复正常,前后凝固速率变化造成结晶溶质偏差而形成白亮带。为了减弱白亮带可以采用减弱搅拌强度及延长搅拌时间的措施,但实际上由于浇注工艺是既定的,搅拌器的尺寸也是固定的,无法延长搅拌时间。只能增加搅拌器数量,而这将增加生产成本。
正在凝固的连铸钢坯进入电磁搅拌线圈后,钢坯心部未凝固的钢水因搅拌而产生流动,使原来富集溶质的枝晶间钢水的溶质含量降低,这样一来,枝晶间的钢水凝固后所得到的固体的溶质浓度也降低,从而形成了宏观的负偏析,即白亮带。因此白亮带的起始位置(外边界)位于进入搅拌线圈时钢坯的凝固前沿。由于枝晶盘根错节,枝晶间钢水的溶质浓度虽然下降了,但仍高于钢液母体的溶质浓度。因电磁搅拌造成钢水流动,经过一段时间的搅拌后凝固方向上的温度梯度变小,即枝晶间未凝固钢水的温度与凝固前沿处钢水温度接近。此时,凝固前沿处钢水的溶质浓度与钢液母体的溶质浓度一致,即凝固前沿处钢水的溶质浓度低于枝晶间钢水的溶质浓度。这使凝固前沿处的钢水比枝晶间钢水具有更大的过冷度,因此凝固前沿处的钢水先结晶,枝晶间的钢水后结晶。具体过程是: 凝固前沿处的钢水在一次枝晶的顶部凝固,并沿着凝固前沿形成一个薄壳,同时向枝晶间的钢水和钢坯心部排出热量和溶质。随后,枝晶间的钢水凝固。由于薄壳的存在,枝晶间的钢水凝固时既不能排出溶质,也不能从别处得到钢水来补缩,从而在白亮带结束处(白亮带的内边界上)形成正偏析和疏松。也就是在上述过程中形成了先发生负偏析紧接着发生正偏析的白亮带。
同样是枝晶间的钢水,在薄壳形成之前的结晶发生宏观负偏析,而在薄壳形成之后的结晶却发生宏观正偏析。这是因为在薄壳形成之前,枝晶间的钢水可以排出溶质结晶; 凝固时产生的体积收缩还可从凝固前沿吸入溶质含量较少的钢水,所以凝固后溶质含量低; 薄壳形成之后,枝晶间的钢水既不能排出溶质结晶,也无法从凝固前沿吸入溶质含量低的钢水,加上薄壳形成时还向枝晶间的钢水排出一些溶质,所以凝固后溶质含量高,造成正偏析 。