16Mn無縫鋼管連鑄坯的內部質量在很大程度上取決于它的凝固組織，其組織結構與普通鋼錠相似，也由三個晶區組成，即激冷層區（邊緣等軸晶區）、柱狀晶區和中心等軸晶區。
（1）激冷層區
16Mn無縫鋼管鋼液進入結晶器后，受器壁急劇冷卻形成大量晶核，并迅速凝固成具有細小等軸晶的激冷層區，其化學成分相當于液相成分。激冷層的厚度主要取決于鋼液的過冷度，形成激冷層的冷卻速度約為100℃/S。
（2）柱狀晶區
隨著激冷層的形成，傳熱速度減慢，凝固前沿的過冷度減小，同時又有空間熱流時，16Mn無縫鋼管柱狀晶便開始生長，其方向平行于散熱方向。當用較高倍顯微鏡觀察其結晶組織結構時，可以發現這種柱狀晶是大體沿同一方向伸展的網狀樹枝晶的集合組織。即從邊緣向中心，柱狀晶由只有二次枝晶發展成為高次枝晶，斷面也由簡單變復雜。柱狀晶發達時可直抵鑄坯中心，形成穿晶結構，只有形成中心等軸晶區才能阻止柱狀晶生長。
（3）等軸晶區
隨著柱狀晶的生長，16Mn無縫鋼管凝固前沿富集了越來越多的氣體夾雜及低熔點元素，因而降低了熔點和過冷度。另外，由于坯殼厚度不斷擴大，傳熱速度下降，柱狀晶發展緩慢，并隨著中心部位與柱狀晶前沿鋼液的溫度差別逐漸減小，柱狀晶停止向內生長，此時中心未凝固的鋼液結晶接近停滯狀態，直到鋼液溫度降低至熔點以下時，在殘余鋼液中普遍形核，向各方向長大成等軸晶。因此，澆注溫度越低，溫度梯度越小，組成的過冷范圍越寬，就越容易生成等軸晶。
連鑄坯宏觀組織的好壞，可以用等軸晶所占比例多少來衡量。16Mn無縫鋼管的等軸晶組織對改善鑄坯質量有顯著影響，因此可以通過對連鑄坯凝固條件的調整促進等軸晶的生長。
小方坯內部主要缺陷
內部缺陷直接影響了16Mn無縫鋼管連鑄坯的中心致密度，從而最終影響其內部質量。對于高碳鋼小方坯，內部缺陷主要指中心偏析、中心疏松和縮孔以及鑄坯內部的宏觀非金屬夾雜物。