연속 주조 슬래브의 탄소 편석은 응고 과정에서 고액 상 사이의 탄소 분배 불균일로 인해 발생한다. 먼저 응고된 고상(결정)은 탄소 함량이 낮아 남는 탄소가 고액 경계 앞 액상에 축적되어 국부적인 고탄소 영역을 형성한다. 이 결함은 열간 압연부터 제품 서비스 전 과정에 걸쳐 나타나며, 재료 가공 성능을 심각하게 악화시키고, 층상 조직 및 열처리 결함을 유발하며, 최종 제품의 기계적 성능과 서비스 수명을 크게 감소시킨다. 본 연구는 저탄소 합금강(20CrMo, 3130), 중탄소 합금강(4142, 45), 고탄소 합금강(GCr15)의 다양한 연속 주조 공정 매개변수(과열도, 인발 속도, 결정기 전자기 교반)에 따른 탄소 편석 규칙을 체계적으로 조사하였다. 연구를 통해 전형적인 강종의 최적 공정 창을 명확히 하였으며, 170 mm×170 mm 규격 연속 주조 슬래브에 대해 저탄소강 20CrMo는 과열도 20~25 ℃, 인발 속도 ≤1.60 m/min, M-EMS 전류 195~205 A를 권장하고, 중탄소강 4142SR은 과열도 20~28 ℃, 인발 속도 1.58~1.62 m/min, M-EMS 전류 200~208 A를, 고탄소강 GCr15는 과열도 18~25 ℃, 인발 속도 ≤1.16 m/min, M-EMS 전류 195~202 A를 권장한다. 주요 결과는 다음과 같다: 1) 탄소 함량 영향 - 강종 탄소 함량 증가에 따라 슬래브 중심에서 1/2 반경 구간의 음의 편석 비율이 45%에서 28%로 감소하고, 내호/외호 음의 편석 비율이 1.5에서 1.24로 감소하였다; 2) 과열도 영향 - 인발 속도와 전자기 교반 강도가 동일할 때 중간 주조강 과열도 20~30 ℃ 구간에서 최적(최저) 탄소 편석 지수를 얻을 수 있다; 3) 전자기 교반 영향 - 특정 자기장 강도 범위 내에서 결정기 전자기 교반 강화는 탄소 편석 지수의 변동 범위를 효과적으로 줄인다; 4) 인발 속도 영향 - 인발 속도 증가 시 슬래브 탄소 편석 지수가 유의하게 상승한다. 본 연구는 주요 연속 주조 공정 매개변수가 다양한 탄소 함량 합금강의 탄소 편석에 미치는 영향을 정량적으로 밝혀내어 산업 생산에서 과열도, 전자기 교반 강도 및 인발 속도 등의 공정 매개변수를 최적화하여 탄소 편석을 효과적으로 제어할 수 있는 직접적인 근거를 제공하며, 특히 강종 탄소 함량에 따른 맞춤형 공정 최적화의 필요성을 강조한다.

탄소 편석; 전자기 교반; 연속 주조 인발 속도; 과열도