Децентрализация углерода в заготовках непрерывного литья происходит из-за неравномерного распределения углерода между твердой и жидкой фазами в процессе затвердевания. Раннее затвердевшая твердая фаза (кристаллы) содержит меньше углерода, что приводит к скоплению избыточного углерода на переднем крае жидкой фазы у границы раздела твердый-жидкий, формируя локальные зоны с высоким содержанием углерода. Этот дефект сохраняется на всем протяжении горячей прокатки и эксплуатации изделия, серьезно ухудшая обрабатываемость материала, вызывая полосчатую структуру и дефекты термообработки, а также значительно снижая механические свойства и срок службы конечного продукта. В данном исследовании систематически изучены закономерности углеродной децентрализации в легированных сталях с низким содержанием углерода (20CrMo, 3130), средней углеродистой легированной стали (4142, 45) и высокоуглеродистой легированной стали (GCr15) при различных параметрах процесса непрерывного литья (перегрев, скорость вытяжки, электромагнитное перемешивание кристаллизатора). Исследование определило оптимальные технологические окна для типичных сталей. Для заготовок размером 170 мм × 170 мм рекомендуются: для низкоуглеродистой стали 20CrMo — перегрев 20~25 ℃, скорость вытяжки ≤1,60 м/мин, ток M-EMS 195~205 A; для среднеуглеродистой стали 4142SR — перегрев 20~28 ℃, скорость вытяжки 1,58~1,62 м/мин, ток M-EMS 200~208 A; для высокоуглеродистой стали GCr15 — перегрев 18~25 ℃, скорость вытяжки ≤1,16 м/мин, ток M-EMS 195~202 A. Основные результаты показывают: 1) влияние содержания углерода — с увеличением углерода в стали доля отрицательной децентрализации от центра заготовки до половины радиуса уменьшается с 45% до 28%, а отношение отрицательной децентрализации внутренней и внешней дуг снижается с 1,5 до 1,24; 2) влияние перегрева — при одинаковой скорости вытяжки и силе электромагнитного перемешивания оптимальный (минимальный) индекс децентрализации углерода достигается при перегреве стальной ванны 20~30 ℃; 3) влияние электромагнитного перемешивания — в определенном диапазоне магнитного поля усиление перемешивания эффективно снижает колебания индекса децентрализации углерода; 4) влияние скорости вытяжки — увеличение скорости вытяжки значительно повышает индекс децентрализации углерода. Данное исследование количественно выявляет влияние ключевых параметров процесса непрерывного литья на углеродную децентрализацию в легированных сталях с разным содержанием углерода, предоставляя прямую основу для эффективного контроля децентрализации за счет оптимизации перегрева, силы электромагнитного перемешивания и скорости вытяжки в промышленном производстве, с особым акцентом на необходимость целенаправленной оптимизации процессов в зависимости от содержания углерода в стали.

дезинтеграция углерода; электромагнитное перемешивание; скорость вытяжки непрерывного литья; перегрев