Die Karbon-Segregation in Strangguss-Rohlingen resultiert aus der ungleichmäßigen Verteilung von Kohlenstoff zwischen fester und flüssiger Phase während des Erstarrungsprozesses. Die zuerst erstarrte feste Phase (Kristalle) enthält geringeren Kohlenstoffgehalt, wodurch überschüssiger Kohlenstoff an der Grenzfläche zwischen festem und flüssigem Zustand im Frontbereich der Flüssigphase angereichert wird und lokale Hochkarbonzonen bildet. Dieser Defekt erstreckt sich über den gesamten Prozess vom Warmwalzen bis zum Einsatz des Produkts, verschlechtert die Materialbearbeitungseigenschaften erheblich, verursacht Bandstrukturanomalien und Wärmebehandlungsfehler und reduziert deutlich die mechanischen Eigenschaften sowie die Lebensdauer des Endprodukts. Diese Studie untersucht systematisch das Karbon-Segregationsverhalten von niedriglegierten Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (20CrMo, 3130), mittellegierten Stählen mit mittlerem Kohlenstoffgehalt (4142, 45) und hochlegierten Stählen mit hohem Kohlenstoffgehalt (GCr15) unter verschiedenen Stranggussprozessparametern (Überhitzung, Ziehgeschwindigkeit, elektromagnetisches Rühren des Kristallisators). Die Studie definiert die optimalen Prozessfenster für typische Stahlsorten. Für Strangguss-Rohlinge der Dimension 170 mm × 170 mm werden bei niedriglegiertem Stahl 20CrMo eine Überhitzung von 20~25 ℃, eine Ziehgeschwindigkeit ≤1,60 m/min und ein M-EMS-Strom von 195~205 A empfohlen; bei mittellegiertem Stahl 4142SR eine Überhitzung von 20~28 ℃, eine Ziehgeschwindigkeit von 1,58~1,62 m/min und ein M-EMS-Strom von 200~208 A; bei hochlegiertem Stahl GCr15 eine Überhitzung von 18~25 ℃, eine Ziehgeschwindigkeit ≤1,16 m/min und ein M-EMS-Strom von 195~202 A. Die Hauptergebnisse zeigen: 1) Einfluss des Kohlenstoffgehalts, wobei mit steigendem Kohlenstoffgehalt der Anteil an negativer Segregation im Bereich vom Zentrum bis zum halben Radius des Rohlings von 45 % auf 28 % sinkt und das Verhältnis negativer Segregation zwischen Innenbogen und Außenbogen von 1,5 auf 1,24 abnimmt; 2) Einfluss der Überhitzung, bei konstanter Ziehgeschwindigkeit und elektromagnetischem Rühren wird bei einem Überhitzungsbereich von 20~30 ℃ in der Pfanne der optimale (niedrigste) Karbon-Segregationsindex erreicht; 3) Einfluss des elektromagnetischen Rührens, bei einem bestimmten Bereich der Magnetfeldstärke kann die Verstärkung des elektromagnetischen Rührens im Kristallisor die Schwankungsbreite des Karbon-Segregationsindexes effektiv reduzieren; 4) Einfluss der Ziehgeschwindigkeit, eine Erhöhung der Ziehgeschwindigkeit führt zu einem deutlichen Anstieg des Karbon-Segregationsindexes im Rohling. Diese Studie quantifiziert den Einfluss entscheidender Stranggussprozessparameter auf die Karbon-Segregation in legierten Stählen mit unterschiedlichen Kohlenstoffgehalten und bietet eine direkte Grundlage für die effektive Kontrolle der Karbon-Segregation in der Industrieproduktion durch Optimierung von Überhitzung, elektromagnetischer Rührintensität und Ziehgeschwindigkeit, wobei besonders betont wird, dass die Prozessoptimierung gezielt nach dem Kohlenstoffgehalt des Stahls erfolgen muss.

Karbon-Segregation; elektromagnetisches Rühren; Ziehgeschwindigkeit beim Strangguss; Überhitzung