Строение стального слитка

Залитая в изложницу сталь отдаёт теплоту стенкам, поэтому затвердевание стали начинается у стенок изложницы. Толщина закристаллизовавшейся корки непрерывно увеличивается, при этом между жидкой сердцевиной слитка и твёрдой коркой металла располагается зона, в которой одновременно имеются растущие кристаллы и жидкий металл между ними. Кристаллизация слитка заканчивается вблизи его продольной оси.

Сталь затвердевает в виде кристаллитов древовидной формы – дендритов. На строение стального слитка большое влияние оказывает степень раскисления стали.

Спокойная сталь затвердевает без выделения газов, в верхней части образуется усадочная раковина, а в средней – усадочная осевая рыхлость.

Внутрикристаллитная ликвация – это неоднородность сплава в пределах одного зерна (кристаллита). Например, при кристаллизации стали содержание серы на границе зерна по сравнению с содержанием в центре увеличивается в 2 раза, фосфора – в 1,2 раза, а углерода – в 1,5 раза.

Зональная ликвация – это неоднородность состава стали в различных частях слитка. В верхней части слитка из-за конвекции жидкого металла содержание серы, фосфора и углерода увеличивается в несколько раз, а в нижней части уменьшается. Поэтому прибыльную и донную части слитка при прокатке отрезают.

В слитках кипящей стали не образуется усадочная раковина: усадка стали рассредоточена по полостям газовых пузырей, возникающих при кипении стали в изложнице. При прокатке слитка газовые пузыри завариваются.

Зональная ликвация в кипящей стали больше, чем в спокойной. Для уменьшения ликвации кипение после заполнения изложницы прекращают, накрывая слиток металлической крышкой (механическое закупоривание), либо раскисляют алюминием или ферросилицием в верхней части (химическое закупоривание).

Полуспокойная сталь частично раскисляется в печи и ковше, а частично – в изложнице. Слиток пол успокойной стали имеет в нижней части структуру спокойной стали, а в верхней – кипящей. Ликвация в верхней части слитка полуспокойной стали меньше, чем у кипящей, и близка к ликвации спокойной стали, но слитки полуспокойной стали не имеют усадочной раковины.