3、保护浇注连铸坯振痕形成机理
3.1 弯月面部分凝固时振痕形成的机理
　　在保护渣存在情况下，人们对连铸坯振痕形成的原因进行了深入细致的研究，提出了一些模型，其中以Brimacombe小组所做的工作较具有代表性。他们认为，在连铸过程中，钢水在弯月面凸起的部分由于结晶器的冷却会形成凝固壳，此凝固壳会在结晶器振动过程中受到保护渣道周期性变化的压力而变形，形成振痕。
　　在结晶器振动的负滑脱阶段，在液态的保护渣道内产生一个正的压力，此压力推动初生的凝固壳远离结晶器壁。而在结晶器振动的正滑脱期，保护渣道内的压力为负压，也就是钢水的静压力大于保护渣道内压力，于是已经变形的初始凝壳又被回推向结晶器壁。正是初凝壳这种随结晶器振动而周期性的“远离一回推”运动导致了振痕的形成。
　　至于在这个过程中是形成“凹状”振痕，还是形成“钩状”振痕，则取决于初始凝固壳的厚度和机械性能。
　　Brimacombe所给出的机理从结晶器振动引起的保护渣道压力变化着手，某种程度上定量分析了实验和生产中振痕的成因，是目前关于浸人式水口保护渣浇注下振痕形成的比较一致的认识。可以说，这一机理是目前被研究得最为透彻的一种，用来解释凹型振痕的形成更有说服力。
3.2 　额外液体容积凝固模型
　　在Brimacombe提出的“保护渣作用”机理中，一个必须具备的条件就是：和液态保护渣相接触钢水凸起的弯月面必须凝固，尽管有相当多的计算表明这种凝固确实存在，但弯月面部分凝壳是否总是出现，仍然是个问题。
　　为此，有学者做了如下的实验，在稳定连铸170×170rnm方坯的过程中，突然停止拉坯和结晶器的振动，在钢水液面上升到完全淹没渣圈后关闭中间包水口，让结晶器内钢水在原地凝固好之后，纵抛结晶器及里面的坯壳以确定初始凝固点的位置。结果显示初始凝固点以及第一条振痕并不是出现在弯月面处，而是在低于弯月面以下50mm的地方。因此，结晶器内液面与坯壳初始凝固点之间存在着一部分钢液，称之为“额外液体容积”。在“额外液体容积”存在的情况下，振痕的形成显然不能按照Brimacombe提出的“保护渣作用”机理来解释。而关于这种情况下机理性的研究，目前还很不成熟。
4、振痕形成的其它机理
4.1 　弯月面液体表面张力不稳定导致振痕
　　在上述各模型中，大部分都着眼于在结晶器振动过程中导致“力”的变化来解释振痕的形成(如Samarasekera模型中结晶器给坯壳机械力，保护渣作用模型中渣道压力的变化，二次弯月面中弯月面凝壳和铸坯凝壳的相互作用)。显然，如果结晶器不振动，这些力的作用都不会发生，按说就不会形成振痕。但事实上，在很多有色金属的连铸过程中即使结晶器没有振动，也会形成连铸坯的“振痕状”缺陷。
　　那么如何解释这些现象呢?最近，Hasse Fredricsson指出，在结晶器内弯月面处液态金属的表面张力在这些“振痕状”缺陷的形成过程中起到了很大的作用。在某一时刻，液态金属垂直于结晶器壁生成凝壳，此时金属熔池表面与凝壳上沿平齐。随着拉坯的进行，凝壳向下运动，保持不变的液位相对上升，但此时由于金属液表面张力的作用，形成一个凸起的弯月面，并且弯月面的高度逐渐变大。一旦弯月面的高度高到表面张力不足以维持时，弯月面就向结晶器壁坍塌溢流，受结晶器壁冷却而形成新的凝壳和弯月面，如图7(d)所示。这样，每一次坍塌溢流就形成一道“振痕”。
　　Hasse Fredricsson认为，无论结晶器振动与否，这一现象在有不断上升的液位的凝固过程中都会出现。在连铸过程中，这种溢流坍塌发生时结晶器处于振动的什么位置，将直接决定形成何种振痕。具体来说，如果坍塌发生时结晶器处于振动的下冲程时，坍塌的金属液就可能漫过凝固壳，形成溢流型带钩状的振痕；当坍塌发生在振动的上冲程时，结晶器处于高位，坍塌仍然发生，但没能包住凝固坯壳，这时凝固壳就可能会粘结在结晶器壁上形成凹型振痕。
　　这一机理可以用来粗略地解释一些实验现象，但仍然还有很多不完善的地方，值得迸一步地研究。
4.2 　振痕形成的温度波动机理
　　基于对连铸过程初始凝固点温度波动的实验研究和计算，结合Brimacombe等人通过预埋在结晶器内壁靠近弯月面区域热电偶实测的温度变化情况，上海大学雷作胜等人提出，随着结晶器周期性往复运动，弯月面区初始凝固点与水冷结晶器壁间接触点周期性改变，结晶器壁靠近弯月面处沿拉坯方向存在较大的温度梯度使得该接触点温度产生波动，使初始凝固坯壳承受因结晶器振动引起的热振动，影响了凝固坯壳的厚度、强度以及坯壳表面与结晶器壁间的接触状态，从而造成连铸坯表面振痕。
　　基于“温度波动”现象，可以解释包括结晶器高频小振幅振动、非正弦振动，热顶结晶器，软接触结晶器电磁连铸等诸多技术改善铸坯表面质量的机理，这些技术的共同之处在于减小了连铸坯初始凝固点的温度波动幅值，从而改善了铸坯的质量。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自万方数据库