Строение слитка спокойной стали

Процесс формирования отдельных кристаллических зон в слитке спокойной стали можно иллюстрировать следующей схемой: с момента соприкосновения жидкой стали с холодными стенками изложницы на ее шероховатой поверхности благодаря термическому переохлаждению в многочисленных точках происходит гетерогенное зарождение кристаллов. После нагрева изложницы скорость кристаллизации значительно снижается и протекает при меньшем числе центров. Такая особенность кристаллизации приводит к образованию зоны столбчатых или, как их называют, шестоватых кристаллитов.

В крупных, расширяющихся кверху слитках с большим поперечным сечением, с высоким расположением теплового центра, часто можно видеть отклонение столбчатых кристаллитов к головной части слитк.

По мере нагревания изложницы и снижения вследствие этого ее охлаждающей способности, а также в связи с утолщением закристаллизовавшихся слоев стали интенсивность образования столбчатой зоны снижается и, наконец процесс направленной кристаллизации прекращается. Практически этот период, вероятно, совпадает с моментом образования зазора между изложницей и слитком. С этого момента кристаллизация происходит замедленно, при выравнивающейся температуре по всему объему жидкого остатка. Следующий этап отвердевания металла начинается благодаря вновь установившемуся теплоотводу от слитка к изложнице через газо-воздушный зазор, а также при посредстве большого количества центров кристаллизации — дозародышей, неметаллических включений и примесей, сконцентрировавшихся в центральных объемах жидкого металла.

Наличие таких центров кристаллизации в объеме оставшегося жидкого металла вызывает концентрационное переохлаждение и образование различно ориентированных равноосных кристаллов. В нижней части слитка обычно наблюдается плотное зернистое мелкокристаллическое строение в виде конуса, вершина которого отстоит от низа слитка на разном расстоянии в зависимости от массы слитка, степени раскисленности и состава стали. Такое строение объясняется интенсивным охлаждающим действием толстого поддона на нижнюю часть слитка, особенно после образования зазора (слиток опускается вниз), и возможным оседанием обломков дендритов во время отвердевания.

Таким образом, закон отвердевания жидкого металла в металлической изложнице заранее определяет наличие в слитке кристаллической неоднородности. Мы видели, что изменением различных условий разливки можно лишь ослабить развитие кристаллической неоднородности. Значительное улучшение и выравнивание кристаллической структуры слитка могут быть достигнуты активным вмешательством, изменяющим природный характер процесса кристаллизации путем применения различных искусственных приемов, базирующихся на идеях, высказанных впервые Д. К. Черновым, А. С. Лавровым и Н. В. Калакуцким.