стижения жидкой сталью
температуры ликвидуса. При низкой температуре залитой стали
количество кристаллов увеличивается, при повышенной — уменьшается. Высокая
теплопроводность изложницы обеспечивает отвод тепла и способствует росту
числа зародышей. Мелкозернистость наружной зоны слитка определяется
неупорядоченностью роста кристаллов в поверхностном слое на границе
сталь — изложница.
Формирование второй зоны слитка
происходит тогда, когда начинают быстро расти кристаллы,
соприкасающиеся с жидкой сталью и благоприятно ориентированные по
отношению к направлению отвода тепла, т. е. перпендикулярно к стенке
изложницы. Рост кристаллов, оси которых отклонены от указанного
направления, происходит медленнее и прекращается при столкновении с
соседними кристаллами, опередившими их в росте. В результате этого
создается зона кристаллизации, состоящая из вытянутых или столбчатых
кристаллов. Она называется зоной транскристаллизации. Ширина
области столбчатых кристаллов увеличивается при повышении
температуры разливки стали и скорости отвода тепла. За время роста
двух первых зон температура в оставшейся жидкой стали понижается и
создаются условия для зарождения новых кристаллов во всем остающемся
объеме жидкости. Эти кристаллы растут, соприкасаются и формируется
третья кристаллическая зона слитка, состоящая из произвольно
ориентированных равноосных кристаллов — зона объемной кристаллизации.
Наличие всех трех зон
кристаллизации и их размер зависят в первую очередь от скорости
отвода тепла. В быстро охлажденном слитке столбчатые кристаллы прорастают
до центра, весь слиток затвердевает по механизму транскристаллизации,
структура же медленно охлажденного слитка состоит только из
равноосных кристаллов. В тонкостенных изложницах слиток
кристаллизуется быстрее, чем в толстостенных. При повышении
температуры изложницы (в результате специального ее подогрева)
скорость затвердевания стали уменьшается. На скорость кристаллизации стали
влияют также конвективные потоки. При их сильном развитии уже
образовавшиеся кристаллы могут оплавиться. Повышение в стали содержания
углерода и легирующих элементов приводит к увеличению температурного
интервала кристаллизации.
Наличие трех зон кристаллизации
в стальном слитке, т. е. неоднородность структуры по сечению слитка,
приводит при последующей деформации к неоднородности его свойств. В
слитках, имеющих зону транскристаллизации, проявляется анизотропия
свойств. Если при деформации направления прокатки и столбчатых кристаллов
совпадают, это приводит к резкому увеличению технологической
пластичности стали и уменьшению энергии, требуемой для
деформации.
Деформируемость слитков зависит
от их размеров (масштабный фактор): чем крупнее слиток, тем труднее он
деформируется, так как уменьшение отношения площади контактной поверхности
к объему слитка снижает влияние контактных сил трения. Для слитков каждой
марки стали существуют критические размеры, при превышении которых
деформация крайне затруднительна.
