Строение стального слитка впервые (в 1878 г.) описал Д. К. Чернов. Слиток имеет три характерные зоны (рис. 1.23). Кристаллизация жидкого металла начинается у стенок изложницы, охлаждение весьма интенсивное, приводящее к образованию огромного числа центров кристаллизации. Из-за большой скорости охлаждения образовавшиеся кристаллы не успевают вырасти, поэтому первая зона слитка имеет мелкозернистое строение. После образования первой зоны условия кристаллизации изменяются. Снижение температуры охлаждаемого металла и повышение температуры стенок изложницы приводят к уменьшению скорости охлаждения. Для этой стадии кристаллизации характерен направленный отвод теплоты перпендикулярно стенкам изложницы. Образующиеся при этом кристаллиты растут в направлении отвода тепла, т.е. перпендикулярно стенкам изложницы, что приводит к образованию второй зоны слитка — зоны столбчатых кристаллов.
Внутренняя часть отливки - третья зона — состоит из крупных равноосных кристаллитов. Причины такого строения - малая скорость охлаждения и отсутствие направленности отвода тепла. Жидкий металл имеет больший объем, чем твердый, поэтому в верхней части слитка, которая застывает в последнюю очередь, образуется усадочная раковина — пустота. Усадочная раковина обычно окружена наиболее загрязненной частью металла. Верхнюю часть слитка отрезают и переплавляют, а остальной металл подвергают обработке давлением.