Обычно в слитке спокойной стали различают несколько структурных зон (рис. 85). В большинстве случаев повышение содержания примесей в стали, уменьшающих ее теплопроводность (хром, вольфрам и т. д.), способствует развитию крупнокристаллической структуры. В слитках никелевой стали столбчатая кристаллизация более развита, чем в слитках хромистой.и хромовольфрамовой стали.
Выявление условий уменьшения кристаллической неоднородности слитка позволит управлять процессом затвердевания стали, изменять характер кристаллизации, улучшая качество слитка. Неоднократно изучалось воздействие на кристаллизующийся слиток встряхивания, вращения и вибрации. В общем виде влияние вибрационной обработки на металлургические процессы объясняется дегазацией жидкого металла, измельчением содержащихся в нем неметаллических включений и зерна в процессе затвердевания.
Изменение кристаллической структуры вызывает введение в слиток так называемых холодильников в виде обрези листов, проволоки или труб, близких по составу к разливаемой стали. Холодильники в количестве не выше 3% от массы слитка, как правило, полностью растворяются и обеспечивают получение мелкозернистой структуры.
Эффективность использования холодильников зависит от их массы, формы и правильного распределения по объему слитка. В некоторых случаях положительные результаты были получены при введении в жидкую сталь микрохолодильников в виде металлического порошка (∼ 2% от массы слитка).
Измельчение кристаллической структуры стального слитка в ряде случаев достигается присадкой в сталь элементен модификаторов, которыми могут быть алюминий, титан, бор, кальций и др. Введение модификаторов изменяет физико-химические свойства поверхности раздела жидкий металл — кристалл в сторону образования мелких кристаллов. Поэтому применение модификаторов позволяет получать мелкокристаллическую структуру.
Однако влияние каждого фактора на развитие кристаллических зон не однозначно. Это затрудняет теоретическое предвидение образования кристаллической структуры слитка и требует проведения комплексных исследований процессов затвердевания стального слитка.
