過渡晶帶(The transition zone)也稱分枝柱狀晶帶。是指鎮靜鋼鋼錠在細小等軸晶帶之後，形成迎著熱流生長的有明顯方向性的柱狀晶帶。一般認為，隨著柱狀晶的發展。散熱強度逐漸減小，結晶速度減慢，雜質元素(S、P、O等)的偏析過程得以發展，在凝固前沿產生富集雜質無素的偏析層。
基本介紹
- 中文名：過渡晶帶
- 外文名：The transition zone
- 所屬學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 範圍：能源
- 別名：分枝柱狀晶帶
簡介,結晶帶的形成,柱狀晶帶,晶核,沉積錐,
簡介
過渡晶帶(The transition zone)也稱分枝柱狀晶帶。是指鎮靜鋼鋼錠在細小等軸晶帶之後，形成迎著熱流生長的有明顯方向性的柱狀晶帶。一般認為，隨著柱狀晶的發展。散熱強度逐漸減小，結晶速度減慢，雜質元素(S、P、O等)的偏析過程得以發展，在凝固前沿產生富集雜質無素的偏析層。
結晶帶的形成
激冷層由無取向的細小等軸晶組成。注入模內的鋼水受到模壁的激冷，表層銘水獲得較大的過冷度，在這裡雜質及粗糙的模壁都可成為現成的結晶核心，幾乎同時形成大量的晶核，彼此妨礙各自的長大，因而得到不同取向的細小等軸晶帶。其厚度通常為幾毫米到十幾毫米。激冷層形成後，熱阻增加，熱流減小，特別是鋼錠與模壁間形成氣隙後，未凝鋼水的散熱強度顯著降低。此時鋼水的過熱熱量和結晶潛熱主要通過凝固層傳出，發生向模壁的定向傳熱。
柱狀晶帶
由於晶體長大所需要的過冷比形核要小得多，於是結晶表現為已有晶核的繼續長大口激冷層的內緣，樹枝晶的二次軸朝著不同的方向，其中一次軸與模壁垂直的晶體，通過它散熱路徑最短，散熱最快，加之該處凝固前沿略為突出，離成分未變鋼水最近，過冷降低較小，所以這些晶體向錠心的長大得到優先發展，而其餘的晶體和向其他方向的長大則受到彼此的妨礙而被抑制。於是，在細小等軸晶帶之後，形成迎著熱流生長的有明顯方向性的柱狀晶帶。受凝固前沿自然對流下降流股的影響，柱狀晶略為上傾。柱狀晶帶的寬度因鑄錠條件的不同，可從數十毫米到數百毫米。錠心的結晶過程還不十分清楚。
晶核
一般認為，隨著柱狀晶的發展。散熱強度逐漸減小，結晶速度減慢，雜質元素(S、P、O等)的偏析過程得以發展，在凝固前沿產生富集雜質無素的偏析層。結晶速度降低到某一臨界值後，出現組成過冷區，阻止柱狀晶的繼續生長，導致在偏析層前面成分較純、過冷度較大的鋼水中產生孤立的晶核，錠心的鋼水還存在一定的過熱度(大型鋼錠凝固情況)時，通過柱狀晶的定向傳熱仍很明顯，新的晶核仍然主要是沿大致與模壁垂直的主軸長大，直至出現新的偏析層。其後，復又產生新的孤立晶核。這樣便形成等軸晶的過渡晶帶(或稱分枝柱狀晶帶)。當錠心鋼水溫度達到或稍低於液相線時，定向傳熱消失，鋼水中的枝晶和非金屬夾雜物質點都可成為非自發形核的晶核。
沉積錐
在整個半凝固狀態的熔體中同時向各個方向長大，形成無一定方向的等軸晶。與激冷層相比，因其過冷度小，晶核數目少，故晶粒比較粗大，也即形成了錠心粗大的等軸晶帶。對於大型鋼錠，由於自然對流較強，沿凝固前沿下降的兩相流達到鋼錠底部轉向時，把一些孤立的晶體和碎斷的枝晶帶到錠心，沉積成錠心下部的較小等軸晶的圓錐體(或稱沉積錐)。
