Какая зона слитка имеет самые высокие механические свойства
14 апреля 2011
Слитки для свободной ковки получают заливкой жидкого металла в изложницу обычно сверху. Металл, заполнивший изложницу, затвердевает не сразу и в разных частях не одновременно, поэтому строение слитка не однородно.
Так как разница температур жидкого металла и стенок изложницы в первый момент заливки самая большая, то вследствие большой скорости охлаждения на поверхности слитка образуется тонкий плотный слой мелкозернистого строения — зона. Металл этой зоны слитка имеет лучшие механические свойства.
Зона 2 образуется при дальнейшем затвердевании слитка. Поскольку скорость охлаждения уменьшается, кристаллы растут медленнее и ориентируются перпендикулярно стенкам изложницы. Металл этой зоны слитка обладает относительно высокими механическими свойствами.
Зона 3 состоит из крупных кристаллических образований, имеющих древовидное строение, так называемых дендритов, направленных перпендикулярно стенкам изложницы.
Зона 4 — осевая часть слитка, состоящая из неориентированных крупных дендритов, располагающихся беспорядочно, в виде дендритнопутаной структуры. Механические свойства металла этой зоны (сопротивление разрыву, относительные удлинение и сжатие) низкие.
«Свободная ковка», Я.С. Вишневецкий
Продолжительное пребывание металла в печи при температурах, близких к началу плавления, приводит к оплавлению легкоплавких примесей, находящихся по границам зерен. При этом проникший в межзеренные прослойки кислород образует окисленные соединения примесей и металла, которые разобщают зерна друг от друга. Происходит так называемый пережог металла, при котором связь между отдельными зернами нарушается и появляются глубокие трещины….
Общие сведения о нагреве Для нагрева заготовок под ковку И термическую обработку поковок применяют в основном пламенные печи разных конструкций И размеров, работающие на твердом, жидком и газообразном топливе. Независимо от вида, топливо состоит из горючих и негорючих элементов. Теплотворная способность топлива, обозначаемая Qpн, характеризуется тем количеством тепла, которое выделяется при сгорании единицы объема (для…
При ковке и штамповке поковок для деталей высокой точности, на поверхности которых не допускается окалина, а также в целях экономии металла применяют различные способы безокислительного нагрева, которые осуществляются в печах открытого пламени, муфельных и электрических. В кузнечных нагревательных печах с защитным газовым слоем на поде нагрев заготовок осуществляют при омывании их газами нейтрального или восстановительного…
Горение углерода топлива может быть полное и неполное. При подаче достаточного количества воздуха к очагу горения углерод топлива сгорает полностью, образуя углекислый газ по реакции: Для полного сгорания 12 кг углерода требуется 32 кг кислорода. В результате полного горения образуется 44 кг углекислого газа и при этом выделяется 97 650 ккал тепла, что можно записать…
Для безокислительного нагрева защитные газы поступают в рабочие камеры и на пол этих печей. В электрических печах сопротивления во время работы на этом режиме защитный газ практически не расходуется. Его подают в рабочее пространство лишь для компенсации расхода от утечек через неплотности затворов и при открывании садочного окна во время загрузки и выдачи заготовок из…
04.02.2017
Кристаллические зоны слитков отличаются друг от друга не только по структуре, но также и по своим физическим и механическим свойствам.
Определение плотности отдельных слоев медных слитков, отлитых в горизонтальную изложницу, показывает, что наибольшей плотностью обладает зона мелких столбчатых кристаллов, росших снизу вверх, и наименьшей — зона кристаллов, росших сверху вниз. Понижение плотности вызывается, с одной стороны, наличием усадочных пор, с другой, — газовых пузырен. И те и другие обычно присутствуют вместе, так что в некоторых случаях нет возможности их отделить.
Если вначале в процессе кристаллизации образуются усадочные поры вследствие недостатка металла для заполнения всего объема, который занимал расплавленный металл, то в них имеет место вакуум. Если оставшийся жидкий металл содержит в (растворе газ, то он будет под влиянием вакуума выделяться внутрь усадочных пор; в несколько меньшей степени это может произойти и вследствие выделения газа из твердого раствора в затвердевшем металле. Наоборот, если полости порождаются вследствие выделения газа из раствора в жидком металле, то образуется пузырь, в котором вначале давление положительное, вследствие чего он приобретает округлую форму, так как газ раздвигает еще не вполне закристаллизовавшийся металл. При дальнейшем охлаждении слитка давление внутри пузыря понижается, так как газ при понижении температуры уменьшается в объеме в большей степени, чем твердый металл. При еще большем охлаждении давление внутри пузыря становится равным атмосферному, и дальше начинает создаваться вакуум. При охлаждении до комнатной температуры, внутри газовых пузырей, как правило, образуется довольно значительный вакуум. Таким образом, в конечном счете и усадочные поры представляют полости, имеющие вакуум, и, как правило, содержащие некоторое количество газа, и газовые пузыри при комнатной температуре представляют включения газа, находящегося под пониженным давлением. По форме усадочные поры представляются более остроугольными, а газовые пузыри более округлыми.
Несмотря на то, что между усадочными и газовыми порами имеется различие только по форме, а также отличие в количестве газа и в степени вакуума, все же по методическим соображениям правильнее разделять усадочные поры и газовые пузыри.
Если усадочные поры совершенно не содержат газа или каких-либо иных посторонних включений — шлака, окислов и т. п., то при пластической обработке в нагретом состоянии или чередующихся холодной деформации и отжиге поры завариваются. Газовые же пузыри под влиянием давления при деформации в нагретом состоянии сжимаются; газ из них частично переходит в твердый раствор, но при доведении в результате нагрева металла до пластичного состояния, под влиянием упругости газа стенки пузыря вновь раздвигаются и пузырь остается. Если поры представляют собой усадочные полости, в то же время содержащие газ, то при пластической деформации усадочная часть заварится, а газовая — восстановится вновь в уменьшенном объеме. По этой причине можно говорить о совместном присутствии усадочных и газовых пор и выражать их даже количественно, несмотря на то, что они могут занимать один и тот же объем; применительно к слиткам можно считать, что при достаточной пластической деформации усадочная пористость заварится, а газовая может несколько уменьшиться, но все же полностью не устранится. Если в слитке усадочные поры содержат газ, то под влиянием пластической деформации та их часть, которая соответствует собственно усадочной пористости, ликвидируется, а газовая часть останется, но уменьшится в объеме.
Путем определения плотности металла в литом состоянии, в наклепанном, в рекристаллизованном при самых низких температурах и отожженном при достаточно высоких температурах, можно отдельно получить с достаточной степенью точности количественные характеристики усадочной и газовой пористости слитка.
Как видно на примере медных слитков, изменение плотности по высоте слитка происходит в полном соответствии со структурой (рис. 199). Чем крупнее кристаллы, тем больше они содержат усадочных пор, так как полости, образующиеся вследствие уменьшения объема при переходе из жидкого состояния в твердое в промежутках между ветвями дендритов, менее доступны для заполнения жидким металлом. Газовые пузырьки распределяются довольно равномерно, но и в этом случае можно отметить некоторую закономерность, а именно; все кристаллы, росшие сверху вниз, оказываются менее плотными, так как при кристаллизации в них запутывается газ, выделяющийся и из металла, находящегося здесь же, и из металла, расположенного ниже. Слой равноосной мелкокристаллической структуры также содержит значительное количество газа, потому что при отстаивании в процессе затвердевания кристалликов, взвешенных в расплавленном металле, через вязкий металл, имеющий кашеобразную консистенцию, пузырьки газа не в состоянии пробраться и уйти в атмосферу. Уже на нетравленом макрошлифе ясно обнаруживаются поры,представляющие преимущественно газовые включения (рис. 200, а), причем тот же шлиф после травления (рис. 200, б) подтверждает совпадение расположения пузырьков со слоем равноосной мелкокристаллической структуры.
Так как мелкие кристаллики этого слоя беспорядочно падают друг на друга, то в промежутках между ними оказывается также большое количество усадочных пор, распределенных по слою более или менее равномерно.
Газовые пузырьки малых размеров могут запутываться также и между ветвями дендритов, растущих снизу вверх, но в значительно меньшем количестве, причем, чем мельче эти кристаллы, тем меньше газа в них может остаться. Количество усадочных пустот, как уже сказано, тоже уменьшается с уменьшением размера кристалла.
Суммарная пористость — газовая и усадочная — и обусловливает уменьшение плотности образцов. Нижний слой мелких столбчатых кристаллов имеет плотность наивысшую, следующий слой мелкокристаллической структуры оказывается менее плотным. Плотность следующего слоя крупнокристаллической структуры, состоящей из кристаллов, росших снизу вверх, снова возрастает, хотя вследствие наличия большого количества усадочных пустот и не достигает плотности первого слоя. Последние слои кристаллов и крупных и мелких, которые росли в направлении сверху вниз, обладают наименьшей плотностью, что отчетливо видно из кривой (см. рис. 199, б).
Механические свойства отдельных зон трехтонного горизонтального медного слитка, определенные на пятикратных образцах диаметром 6 мм, вырезанных в вертикальном направлении, оказались тоже неодинаковыми (рис. 201). В образцах, вырезанных из слоя крупностолбчатой структуры, оказывались всего два-три кристалла по сечению. Усадочные поры выходили на поверхность, поэтому механические свойства образцов, вырезанных из слоя крупностолбчатых кристаллов, получились пониженными.
Предел прочности оказался наибольшим для слоя равноосной мелкокристаллическая структуры, несмотря на наличие газовых пузырьков, потому что пористость в этом слое распределена достаточно равномерно. Следующими по величине предела прочности идут нижний и второй снизу слои мелких столбчатых кристаллов, росших снизу вверх, затем — крупных столбчатых кристаллов, также росших снизу вверх. Наименьшим пределом прочности обладают образцы, вырезанные из слоев крупных столбчатых кристаллов, росших сверху вниз. Последний из рассмотренных слоев показал также и наименьшее удлинение. Следующими в порядке возрастания величины удлинения при растяжении идут: слой мелких равноосных кристаллов, мелких столбчатых кристаллов нижнего слоя, крупных столбчатых кристаллов, росших снизу вверх, и, наконец, слой столбчатых кристаллов средней крупности, росших тоже снизу вверх,
Плотность вертикального слитка алюминиевой бронзы А5, отлитой в виде плиты размерами 800х180х30 мм в разъемную чугунную изложницу при отношении массы изложницы к массе слитка, равном 4, дает представление о распределении пористости (рис. 202). Наиболее высокая плотность получена в средней части слитка, в верхней половине и у боковых кромок слитка. Наименьшая плотность обнаружена в зоне несколько выше нижней кромки слитка и на расстоянии 0,2—0,3 ширины от боковых кромок в нижней половине слитка. Кроме того, сравнительно невысокая плотность получена вблизи верхней поверхности слитка, где, по-видимому, не была в достаточной мере восполнена усадка металла при кристаллизации. Наиболее пористые участки слитка располагаются в форме подковы в нижней половине слитка и в форме половины эллипсоида в верхней части слитка.
Плотность цилиндрических слитков, отлитых полунепрерывным методом, из дуралюмина Д1 (рис. 203), меняется от периферии к центру. Для слитка диаметром 195 мм при скорости литья 1,16 мм/сек наибольшая плотность получена в центре слитка, тогда как при скорости литья 3,1 мм/сек в центре слитка плотность оказалась наименьшей. Наиболее высокой была плотность вблизи наружной поверхности.
Слитки диаметром 280 мм, отлитые при скоростях 1,5 и 2,1 мм/сек, показали одинаковую закономерность изменения плотности по сечению. Наибольшая плотность оказалась на некотором расстоянии от поверхности слитка, а к периферии и к центру она снижалась. Плотность слитка, отлитого при малой скорости, оказалась выше плотности слитка, отлитого при большой скорости.
Слитки еще большего диаметра (370 мм) показали различную закономерность в случае большей и меньшей скорости литья; при скорости литья 1,0 мм/сек наибольшая плотность слитка оказалась примерно на половине радиуса, а к центру слитка и к периферии она понижалась. В слитке, отлитом со скоростью около 1,5 мм/сек, наименьшая плотность была обнаружена в центре, а к периферии она постепенно повышалась.
В приведенном исследовании Добаткина, невидимому, на точность кривых плотности слитков дуралюмина Д1 влияли какие-то не учтенные автором факторы, так как трудно ожидать изменения характера кривых в зависимости от не слишком больших изменений исследованных параметров.
Во всяком случае плотность цилиндрических слитков, как видно из кривых, может быть наибольшей и в центральной зоне слитка и в периферической, и располагаться в промежутке между центром и периферией.
В большинстве случаев плотность слитков у наружной поверхности при непрерывном литье с непосредственным охлаждением водой меньше, чем в зонах, расположенных несколько дальше от поверхности. Причиной этого является менее благоприятная кристаллизация при охлаждении наружных слоев в изложнице, тогда как последующие слои кристаллизуются под влиянием охлаждения уже закристаллизовавшихся поверхностных слоев водой, а от них и следующих за ними частей слитка.
Плотность слитков непрерывного литья с непосредственным охлаждением водой при применении малой высоты изложницы получается наибольшей. Чем больше высота изложницы, тем больше превалирует охлаждение слитка через стенку изложницы, тем меньшей получается плотность слитков. Еще меньшая плотность слитков получается при непрерывном литье, когда применяется охлаждение только посредством стенки изложницы и когда непосредственного охлаждения водой не применяется. Дальнейшее уменьшение плотности наблюдается в слитках, отлитых в охлаждаемую водой изложницу, и наименее плотные слитки получаются при литье в чугунные изложницы обычным методом (рис. 204).
Несмотря на то, что наибольшая плотность наблюдается в слитках, затвердевавших с наибольшей скоростью, все же плотность слитка не имеет прямой связи со скоростью затвердевания. В значительно большей степени на плотность оказывает влияние направленность затвердевания; при интенсивном охлаждении снизу и при сохранении металла, расположенного выше, в расплавленном состоянии, плотность наибольшая.
Механические свойства отдельных геометрических зон слитков, полученных методом непрерывного литья, в большой степени зависят от скорости затвердевания в том случае, если в сплаве при конце кристаллизации выделяется хрупкая фаза. В этом случае чем выше скорость затвердевания, тем выше механические свойства такого сплава.
При одинаковой скорости литья повышение скорости охлаждения вызывает ускорение затвердевания, что способствует измельчению хрупкой фазы в эвтектике и повышению механических свойств. Для дуралюмина, например, наблюдается значительное повышение и предела прочности, и удлинения в зависимости от повышения скорости охлаждения.
Повышение скорости литья дуралюмина при непрерывном способе с непосредственным охлаждением водой вызывает и повышение скорости затвердевания, но механические свойства при этом растут до некоторого предела. При дальнейшем повышении скорости литья несмотря на некоторое дальнейшее повышение скорости затвердевания, механические свойства начинают снижаться из-за появления пористости вследствие уменьшения направленности затвердевания. Последнее происходит потому, что при дальнейшем повышении скорости литья: лунка значительно углубляется, кристаллы растут с малым наклоном от горизонтального положения, что затрудняет питание растущих дендритов, а также затрудняет выход газов, пузырьки которых могут запутываться между ветвями дендритов и оставаться в слитке. Усадочная и газовая пористость и вызывает некоторое снижение механических свойств дуралюмина, несмотря на повышение скорости затвердевания слитка.
Распределение механических свойств по сечению цилиндрических слитков дуралюмина Д1 приводится Добаткиным. Для слитка диаметром 195 мм, отлитого при малой скорости литья около 1,2 мм/сек, низкие свойства получены у периферии слитка, тогда как дальше к центру свойства литого материала несколько повышаются, хотя отклонения от средних значений достигают значительных величин. Сравнительно низкие свойства сплава у поверхности слитка объясняются, во-первых, более низкой скоростью затвердевания при охлаждении сплава через стенку изложницы, а во-вторых, тем, что в вертикальных образцах у периферии столбчатые кристаллы расположены поперек направления деформации при растяжении. Межкристаллическое расположение усадочных пор и ликвата способствует понижению механических свойств образцов этой зоны слитка.
При большей скорости литья (3,2 мм/сек) наиболее высокие свойства получаются у образцов, взятых на некотором расстоянии от поверхности слитка (рис. 205). Близкие к периферии и центру слитка образцы показывают снижение предела прочности и удлинения.
- На ремонтную программу Череповецкой металлургической компании направили около семнадцати миллиардов рублей
- Структура слитков непрерывного литья с непосредственным охлаждением водой
- Структура слитков промежуточной формы и вертикальных
- Структура горизонтальных слитков
- Процессы кристаллизации слитков в реальных условиях
- Теоретические представления по вопросам кристаллизации слитков
- Влияние скорости и направления охлаждения на качества вертикальных слитков
- Влияние скорости и направления охлаждения на качество горизонтальных слитков
- Значение скорости и направления охлаждения слитка
- Температура изложницы
Наиболее сложной и важной задачей получения качественных крупных стальных слитков является повышение их физической однородности. Однако, получение однородного слитка затруднено вследствие различных условий кристаллизации стали в разных зонах под воздействием неравномерного распределения температурных полей, усадки, ликвации примесей, формы и размеров слитка и других факторов. Очевидным является одно обстоятельство – все виды неоднородности увеличиваются с увеличением массы слитка.
По мнению многих ученых в крупном слитке можно условно выделить семь основных структурных зон (рис.3.4).
Рисунок 3.4 — Структурные зоны в крупном стальном слитке: 1 – корковая зона, 2 – зона столбчатых кристаллов, 3 – переходная зона равноосных кристаллов, 4 – зона крупных равноосных кристаллов, 5 – конус осаждения, 6 – зона V- образной неоднородности, 7 – усадочная раковина
При этом макроструктурная неоднородность, обусловленная различной формой кристаллизации стали наблюдается преимущественно в зонах 1-5, а физическая неоднородность, вызываемая процессами усадки стали, — в зонах 6 и 7.
Решающее влияние на формирование структурных зон и физической неоднородности в слитке оказывают два основных параметра:
В зависимости от отношения 
Ткр/ Т, различают три следующих условия формирования структуры слитка.
1. Если Ткр/ Т
2. При Ткр/Т =1 происходит последовательно-объемная кристаллизация, при которой кроме сосредоточенной усадочной раковины появляется усадочная пористость.
3. В случае, если Ткр/ Т > 1, то происходит объемная кристаллизация, сопровождаемая зарождением кристаллов по всему затвердевающему объему и рассредоточением в нем усадочных пустот в форме пористости.
В достаточно упрощенном варианте для стальных слитков можно ограничиться тремя характерными кристаллическими зонами:
- корковая зона толщиной 5-10 мм, состоящая из мелких кристалликов близких к равноосным, оси первого порядка которых располагаются преимущественно перпендикулярно к поверхности слитка;
- зона столбчатых кристаллов, оси первого порядка которых четко направлены перпендикулярно к поверхности слитка (в случае заливки сильно перегретой стали столбчатые кристаллы достигают оси слитка и такое явление называется транскристаллизацией);
- зона неориентированных кристаллов, занимающая всю среднюю часть слитка и состоящая из крупных кристаллов с беспорядочным направлением осей первого порядка.
Характер расположения зон столбчатых (периферия) и равноосных (центральная зона) кристаллов представлен на фотографии травленного продольного темплета слитка массой 13,6 т (рис.3.5).
Рисунок 3.5 – Характерное расположение структурных зон в продольном сечении слитка массой 13,6 т
Переход от зоны столбчатых кристаллов к неориентированным связан с величиной температурного градиента в жидкой части слитка у фронта затвердевания. Указанный переход происходит при достижении этим градиентом некоторого минимального значения. При увеличении скорости охлаждения толщина зоны столбчатых кристаллов возрастает. Если же заливка металла производится при очень низкой температуре, то зона столбчатых кристаллов практически не образуется.
Общая картина динамики затвердевания стального слитка схематически может быть представлена следующими характерными этапами (рис.3.6).
Формирование корковой зоны и столбчатых кристаллов (рис.3.6, а) происходит в условиях перегрева металла в жидкой сердцевине слитка и наличия достаточно сильных конвективных потоков. Например, результаты температурных измерений показали, что перегрев металла в жидкой сердцевине слитка массой 20-30 т сохраняется в течение 30–40 минут. После снятия перегрева происходит интенсивное формирование двухфазной зоны, развитие которой, в сочетании с конвективными потоками, в значительной степени определяет образование конуса осаждения, зональной неоднородности слитка и кристаллическую
структуру центральной зоны слитка (рис.3.6, б, в).
Рисунок 3.6 — Этапы формирования слитка а – начальное осаждение кристаллов; б – образование нижней части конуса осаждения; в – завершение формирования конуса осаждения и образование зоны внецентренной ликвации; г – образование зоны V-образной неоднородности
На завершающем этапе затвердевания (рис.3.6, г) происходит формирование химической неоднородности.
В начальный период затвердевания, до отхода поверхности слитка от стенки изложницы (в результате усадки) и образования газового зазора между слитком и изложницей, продвижение фронта затвердевания происходит быстрее, чем в последующие периоды. После образования зазора между внутренней поверхностью изложницы и поверхностью слитка, которое происходит через 4-10 минут, продвижение фронта затвердевания достаточно хорошо описывается законом квадратного корня:
где х – толщина затвердевшего слоя, мм; t – время от начала затвердевания; к – константа затвердевания (к = 24-25 мм/мин0,5); С – постоянная, учитывающая начальные условия затвердевания.
Большую роль в формировании структуры слитка играют первичные дендритные образования, формирующиеся в переохлажденных слоях жидкости или представляющие собой подплавленные ветви дендритов. Захваченные фронтом кристаллизации дендриты фиксируются под определенным углом к омывающему их конвективному потоку. С увеличением скорости конвективного потока и понижением скорости затвердевания угол отклонения главной оси дендрита увеличивается.
При достаточно интенсивных конвективных потоках происходит подплавление осей и механическое обламывание ветвей дендритов. Отделившиеся частицы дендритов образуют жидко-твердую область, служат самостоятельными зародышами кристаллизации или расплавляются.
Образование дендритной структуры металла в процессе кристаллизации слитка связано с особенностью ее формирования при затвердевании металла в зоне двухфазного состояния. Наличие переохлажденного расплава перед фронтом затвердевания приводит к тому, что вначале в переохлажденном слое быстро растет “скелет” дендрита, то есть сравнительно тонкая ось дендрита первого порядка. Затем уже происходит утолщение дендритных ветвей. Обе стадии формирования дендритного остова протекают в различных условиях и с разной скоростью.
По мере роста толщины затвердевшего слоя слитка, температурный градиент у фронта затвердевания уменьшается, что приводит к расширению зоны двухфазного состояния. Экспериментальные исследования динамики развития двухфазной зоны и теоретический анализ роста дендритов в двухфазной области показывают, что в ее пределах можно выделить две зоны: твердо-жидкую (с преобладанием твердой фазы) и жидко-твердую (с преобладанием жидкой фазы). Положение жидко-твердой зоны определяется “границей выливаемости”, то есть контуром оболочки, которая остается после выливания жидкой сердцевины слитка.
Исследованиями с применением радиоактивных изотопов показано, что на определенном этапе кристаллизации большую роль в формировании структуры слитка играет перенос изолированных кристаллов, которые перемещаются конвективными потоками вдоль фронта кристаллизации и накапливаются в донной части слитка. В связи с этим, донная часть слитка кристаллизуется быстрее, чем идет кристаллизация от боковых стенок.
В крупных стальных слитках фронт вертикального затвердевания формируется в значительной мере за счет процесса переноса в донную часть кристаллов из расплава. Поэтому процесс вертикальной кристаллизации удовлетворительно описывается законом квадратного корня только на начальном этапе затвердевания, а в дальнейшем процесс формирования осевой зоны заметно ускоряется.
Значение коэффициента затвердевания для начального этапа вертикальной кристаллизации примерно в два раза больше, чем для горизонтальной кристаллизации. Причиной этому может быть отсутствие зазора между слитком и дном изложницы, а также особая форма донной части слитка, обеспечивающая интенсивный отвод тепла от затвердевающего металла, влияние массивного поддона.
Накопление кристаллов в донной части слитка приводит к образованию обширной двухфазной зоны и вытеснению переохлажденной жидкости вверх. Это сопровождается дополнительным охлаждением нижней части, так как основная масса тепла выделяется при кристаллизации жидкой стали. Последнее приводит к ускорению затвердевания в вертикальном направления. Начало ускоренного затвердевания зависит от массы слитка. Например, для слитков 20т и 27т оно составляет 120 и 140 минут, соответственно.
В конечном счете, в затвердевшем слитке область осажденных
кристаллов приобретает форму конуса и представляет собой зону равноосных разориентированных кристаллов структурно отличающихся от внешней зоны транскристаллизации. Граница конуса осаждения образуется на стыке вертикального и горизонтального фронтов затвердевания, вдоль этой границы располагаются шнуры A-образной неоднородности. Рост конуса осаждения в вертикальном направлении происходит в результате наслаивания на его верхнюю границу новых порций осевших кристаллов.
Таким образом, после снятия перегрева в жидкой сердцевине слитка и уменьшения температурного градиента имеет место достаточное переохлаждение на фронте затвердевания. В это время снижается скорость затвердевания в связи с ростом теплового сопротивления образовавшейся твердой оболочки слитка. Между твердой и жидкой фазой развивается промежуточная двухфазная область, включающая твердо-жидкую и жидко-твердую ее часть на границе с жидким металлом. Конвективные потоки переносят отдельные кристаллы с периферийной части жидко-твердой зоны вдоль бокового фронта затвердевания в донную часть слитка где, как правило, формируется конус осаждения.