鋼液的凝固冷卻是由液態(tài)轉化為固態(tài)，再由高溫降至室溫的過程，在該過程中存在著收縮。低碳鋼在1600℃時的密度為7.06g/cm3，室溫固態(tài)鋼的密度為7.86g/cm3，凝固冷卻過程中鋼的體積縮小了(1/7.06-1/7.86)÷(1/7.06)×100％=10.18％。其中包括下列幾種收縮：
(1)液態(tài)收縮。從澆注溫度至液相線溫度的收縮，也是過熱度消失的收縮，收縮量約為1％，對nm400耐磨鋼板影響不大。
(2)凝固收縮。鋼液全部轉化為固態(tài)的收縮，即從液相線溫度至固相線溫度的收縮，收縮量為3％～4％。結晶溫度范圍越寬，收縮量也越大；從Fe-Fe3C相圖可以看出，隨鋼中碳含量增加，結晶溫度范圍加寬，所以高碳鋼比低碳鋼收縮量要大；凝固收縮表現(xiàn)為體積收縮，可形成縮孔。
(3)固態(tài)收縮。從固相線溫度降至室溫的收縮，收縮量最大在7％～8％，體現(xiàn)為線收縮。連鑄坯(或鋼錠)在降溫過程中會產(chǎn)生熱應力，在相變過程中會產(chǎn)生組織應力，這些應力如果控制不當就是連鑄坯(或鋼錠)形成裂紋的根源。
澆鑄鎮(zhèn)靜鋼鋼錠時，采用上大下小帶保溫帽的鋼錠模，目的是使保溫帽中的鋼液不斷地補充鋼錠本體的凝固收縮，以便縮孔集中于鋼錠頭部的保溫帽中，軋制時只切掉保溫帽部分，減少切頭率，提高成材率。連續(xù)鑄鋼是向結晶器內(nèi)連續(xù)注入鋼水，隨時補充鋼液凝固的體積收縮，所以連鑄坯沒有集中縮孔。
鋼是合金，屬于非平衡結晶。開始結晶的溫度稱液相線溫度，結晶終了的溫度稱固相線溫度，鋼液結晶是在這個溫度范圍內(nèi)完成的。同理，當鋼加熱至固相線溫度時開始熔化，到達液相線溫度時熔化完了。所以，對同一成分的鋼而言，凝固溫度與熔化溫度是相同的。鋼在這個溫度范圍內(nèi)是固。液兩相并存。所以鋼液的結晶存在著如下現(xiàn)象：
(1)成分過冷。鋼液在結晶中存在選擇結晶現(xiàn)象，所以兩相區(qū)內(nèi)固、液相界面凝固前沿液相成分有變化，必然引起凝固溫度的降低，從而改變凝固前沿的過冷度，這種現(xiàn)象稱為成分過冷。鋼的結晶不僅受溫度過冷的影響還受成分過冷的影響。
(2)化學成分不均勻。鋼液結晶存在著選擇結晶，最先凝固部分鋼中溶質含量較低，后凝固部分溶質含量較高；顯然，最終在整個凝固結構中溶質分布是不均勻的，這種現(xiàn)象稱為化學偏析。由于選擇結晶，在凝固過程中產(chǎn)生化學變化，形成的化合物來不及排出滯留于鋼中，便產(chǎn)生了凝固夾雜，其分布也是不均勻的。
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