结晶器保护渣

最常用 成本高 成渣速度不易 控制、成本高 开浇渣 高速连铸保护 渣
成本高
结晶器断面形状和尺寸
4 . 保 护 渣 和 连 铸 浇 注 条 件 之 间 的 关 系 单位比表面积传热是结晶器断面形状和尺寸 对连铸保护渣的要求的重要参数。大断面的结晶 器单位比表面积传热小，铸坯凝固速度慢，为了 保证铸坯出结晶器时能够有足够的坯壳厚度，相 应的延长铸坯在结晶器内的时间，要求拉速相对 较低，另外，应适当增加碳含量，降低熔速，保 证熔渣的供给和消耗平衡。
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渣圈
7 . 保 护 渣 的 性 能 评 价
在结晶器壁四周钢液面上形成渣圈， 渣圈发达，说明保护渣的熔化性能不良， 烧结层过分发展。
保护渣的类型、三 层结构的成形 FeO的含量（降低 氧势）、熔化速度
吸收钢液中的夹杂 物
润滑作用
溶解吸收钢液夹杂
保护渣中Al2O3、 SiO2、Na2O、 CaF2含量
液渣流入结晶器-铸 保护渣黏度（Li2O、 坯间隙，形成渣膜 MgO等） 渣膜结构改善结晶 器上下部的传热， 使均匀 保护渣碱度R （CaO/SiO2）
304、150mm×1600mm、0.6~0.8m/min
粘结性漏钢
5 . 保 护 渣 对 铸 坯 质 量 的 影 响 生产实践表明，由于保护渣不良引起的粘结是 板坯连铸漏钢的主要原因，由于保护渣的熔化温度 偏高或熔化速度偏低，致使液渣层过薄或厚薄不均 造成的。
表面纵向裂纹
5 . 保 护 渣 对 铸 坯 质 量 的 影 响 该缺陷发生在结晶器内，是由于在结晶器内 生成的坯壳厚度不均匀，张应力集中在某一薄弱部 位的情况下发生的。在设备条件和操作因素不变的 条件下，保护渣熔化特性选用不当，液渣层厚薄不 一，造成渣膜厚度不均，使局部坯壳变薄产生纵裂。 纵裂产生与熔渣粘度（η）和拉坯速度（v）有关， 对连铸板坯，ηv值应控制在0.20~0.35P·m/min。
4 . 保 护 渣 和 连 铸 浇 注 条 件 之 间 的 关 系
非正弦振动相比正弦振动，负滑动时 间短，保护渣消耗量大，导致铸坯振痕深 度增加，因此应该使用较高黏度的保护渣， 减小渣的消耗量。而振动频率对保护渣的 影响为振动频率增加，振痕深度减小，保 护渣的消耗量也减少，要获得足够的润滑， 必须降低保护渣的黏度、凝固温度和结晶 温度。 所以，最终得出保护渣成分范围：
ηv与铸坯表面裂纹有一定的关系，目前 有很多ηv的研究值，Ogibagashi认为 ηv=0.1~0.35P·s（m/min）范围最合适（结 晶导热量及渣膜厚度的变化达到最低值）； Wolf认为ηv2=0.3~0.7P·s（m/min）2（认为 其润滑性能最好）。拉速越高，保护渣消耗 越少。
结晶器的振动条件
保护渣特性 熔化温度
最宜 一般在 1050~1100℃ 流渣量=熔化速度 均匀铺展
小于0.1Pa·S （1300℃）
控制不当 表面夹渣 液渣层过薄； 热损失增大 覆盖不均匀，传 热不均 润滑不良、坯壳 裂纹 坯壳纵裂
2 . 保 护 渣 的 基 本 特 性
熔化特性 熔化速度 熔化均匀性 黏度 结晶特性 析晶温度 析晶率 表面张力
（2）烧结层
2 . 保 护 渣 的 基 本 特 性
配碳方式
炭黑
石墨
复合配碳
对烧结层影响 基本上没有烧 三层结构 结层，只有一 低温度时容易 层不发达的半 发生烧结 熔层，总体上 可以看做是双 层结构
（3）液渣层
多层结构 烧结层很薄， 但是有很发达 的半熔层，更 能保证液渣层 的稳定
液渣层一般厚度在6~15mm，宝钢规定6~10mm，而且厚度超过 20mm要更进行换渣操作。液渣层厚度的稳定性要好，过高或过低会 在板坯表面产生裂纹或夹渣等缺陷。
保护渣在实际操作中应注意的问题：
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 除了工艺条件的保证和匹配外，实际连铸操作 中还应注意保护渣的加入方式和方法。 （1）保护渣在结晶器内应保持一定的厚度，通常控 制在30~50mm范围内，而且要保持有一定厚度的 粉渣层，这是为了保证保护渣在结晶器内的均匀 熔化，使液渣层保持稳定，同时使保护渣在结晶 器内起到绝热保温作用。 （2）保护渣应均匀地加到结晶器内液面上，对板坯 尤其重要，而且每次加渣间隔时间不应过长，做 到勤加，每次加入量要少。有条件最好采用自动 加渣方法。 （3）在正常浇注的情况下，禁止用钢条经常去搅动 结晶器液面，这会破坏保护渣在结晶器内正常熔 化。
我们对保护渣的要求：
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 1. 在給定的正常連鑄條件下，不能因保護渣性能不 佳而發生漏鋼。 2. 在澆鑄過程中，保護渣不能產生過多的渣圈（渣 環）在結晶器壁上。 3. 保護渣正常操作中，不能發生保護渣結塊或鋼液 面結冷鋼的狀況。 4. 保護渣不能含有毒害人體或環境的成份，且不能 腐蝕結晶器壁。 5. 保護渣與開澆渣在未拆封的情況下，須至少可存 放6個月以上不受潮和變質。
保护渣使用过程中需要测定的参数：
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 測結晶器中總熱流值 結晶器銅板溫度變化與其位置和時間的關係 保護渣消耗量與澆鑄拉速的關係 保護渣在彎月面區的積聚（渣圈問題） 檢測鑄胚在彎月面的振痕 結晶器和鑄胚間的摩擦力和拉速的關係 鑄胚表面溫度在長度和寬度的變化 裂紋的類型,頻率和嚴重性 可見氧化物缺陷的頻率
对表面夹渣的影响
5 . 保 护 渣 对 铸 坯 质 量 的 影 响 a.渣的剥离性不良：渣-钢界面张力太 小，使钢渣不易分离。 b.卷渣：结晶器液面波动、钢流冲击力太 强和水口插入深度过深，引起液面的翻 卷、滚动严重，由此导致卷渣。 保护渣的熔点过高，黏度过高而流动性差， 与钢水的浸润性差，这些因素导致渣子残留铸坯 表面形成夹渣。
纵裂纹长度与液渣层厚度关系
表面横向裂纹
5 . 保 护 渣 对 铸 坯 质 量 的 影 响 横裂纹大多沿着振痕的波谷处发生的。保护 渣的物性影响振痕的深浅，浅而圆滑的振痕可获得 光滑的铸坯表面，改善渣子的性能可使振痕深度变 浅，减轻横裂纹的发生。
表面增碳
5 . 保 护 渣 对 铸 坯 质 量 的 影 响 它是由于浇注过程中，保护渣熔化性能不良， 液渣层过薄，造成钢液与含碳保护渣或富碳层相接 触而渗碳。
玻璃质渣膜的覆盖 晶体质渣膜的覆盖
温度急剧降低
消除气隙
流到结晶器壁
流动性
温度降低
过渡层熔化补充液渣层
消耗
钢渣界面夹杂
吸收、溶解
液 渣 层 均 匀 覆 盖 在 钢 液 面
冶金功能
作用机理
影响因素
1 . 保 护 渣 的 冶 金 功 能
绝热保温，防止刚 三层结构的形成 液面结壳（结冷钢） 隔绝空气，防止钢 液面二次氧化 液渣层覆盖于钢液 表面
不大于350x10-3N/m
弯月面曲率半 界面特性 径
吸收夹杂物能 力 吸收夹杂后性能稳 定 夹渣
保护渣种类
优点
缺点 铺展性差、污 染环境、易吸 水
应用
粉状保护渣
3 . 保 护 渣 的 类 型
颗粒保护渣 预熔型保护渣 发热型保护渣 高速连铸保护 渣 表面无缺陷铸 坯保护渣 特殊钢连铸保 护渣 无氟保护渣 流动性强、成 分均匀，耗量 少 成渣均匀性好 形成液渣快 满足高速连铸 能减少铸坯表 面缺陷 减少钢液增碳 减少水污染、 降低铸坯夹杂
钢种
4 . 保 护 渣 和 连 铸 浇 注 条 件 之 间 的 关 系
主要是对不同的钢种钢液脱氧后产生 的氧化物夹杂不同，被保护渣吸收后对保 护渣的影响也不同。 目前部分厂商给我们提供的保护渣参 考种类有三种，即200系、300系、400系 各一种。
拉速
4 . 保 护 渣 和 连 铸 浇 注 条 件 之 间 的 关 系
可定期用探测法测定液渣层厚度，合 适的液渣层厚度大致在6~15mm左右，而且 厚度的波动范围较小。粉渣层厚度一般希 望不大于25mm。粉渣过薄或熔速过快，会 使粉渣面发红，甚至使钢液面局部露出。 在浇注过程中要定期检查液渣层的厚度。 液渣层厚度为振幅的1.3～2.5倍。 探测法： 镍铬丝-铜丝偶或铁-铝丝插入结晶器 内钢液下，约2s后很快取出，测量熔去后 的两丝长度之差，即为液渣层厚度。
保护渣的消耗量
7 . 保 护 渣 的 性 能 评 价 在不断均衡地向结晶器加入保护渣的情况下， 消耗量应大于0.3kg/t钢，而且耗渣量应稳定在 较小范围，一般为0.3~0.6kg/t钢。当消耗量低 于0.25kg/t时，应当进行换渣操作。
7 . 保 护 渣 的 性 能 评 价
液渣层厚度
7 . 保 护 渣 的 性 能 评 价
改善传热
另外，根据连铸工艺条件，可要求侧重保护渣的某种功能
a.保护渣的渣层结构：
2 . 保 护 渣 的 基 本 特 性
保护渣多属三层结构，即粉渣层、烧结层和液渣层。 （1）粉渣层 粉体粒度小 利于提高保护渣的绝热保温性 能和熔化速度、降低熔化温度
不利于铺展性，粉尘对环境污染
连铸保护渣的粒度较细，粉状渣一般小于100 目（0.147mm），大多数小于200目，颗粒渣粒度一 般也在0.5~1.0mm左右。 生产中，加入一定量的保护渣后，粉渣层应保 持一段时间，即粉渣层需要一定的厚度，一般来说 是≥25mm。
Cr、Ti的影响
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 不锈钢中含有Cr、Ti等元素，因此，保护渣必须具 备净化结晶器内钢渣界面上的Cr2O3、TiO2等夹杂物的 能力，并且吸收夹杂物后其性能稳定。 Cr2O3不仅使熔渣的粘度显著升高，还会使析晶温 度升高，破坏渣的玻璃态，析出硅灰石（CaO·SiO2） 和铬酸钙（CaCrO4）等高熔点结晶。为消除Cr2O3的不 利影响，可往保护渣中配入适量的B2O3从而使溶渣的 粘度降低，并使凝渣恢复玻璃态，不再析晶。 含Ti 不锈钢产生的（TiN）和（TiC·TiN）夹杂物， 现行保护渣对它们是无能为力的，当前只有降低钢中N 含量和采用有效的保护浇注办法来减轻TiN 的生成。
结晶器保护渣
目录
1.保护渣的冶金功能 5.保护渣对铸坯质量的影响
2.保护渣的基本特性
6.保护渣的选择和使用
3.保护渣的类型
7.保护渣的性能评价
4.保护渣和连铸浇注条件之间的关系
保 护 渣 作 用 机 理
保护渣在结晶器中的行为：
加入保护渣
钢水提供热量
形成三层结构
保护渣的铺展性
保 护 渣 作 用 机 理
含氟量的选择：
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 连铸结晶器保护渣中一般是依赖氟化物来调 节熔点、黏度。 a、浇注过程中保护渣中的氟化物大约有20%~30%溶 入二冷水中，造成水污染，如果循环使用会腐 蚀铸机，降低铸机寿命。 b、污染环境，对人体有害； c、F-是侵蚀浸入式水口的主要成分。 一般来说F-含量要控制在10%以下，不得 大于15%，如果是采用低氟或者无氟保护渣， 二冷水的成本可节约90%，而且由于减轻了铸 机的腐蚀，使得设备维修成本降低，喷嘴寿命 延长。
保护渣的使用： 1.正确使用保护渣的工艺条件
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用 （1）保持结晶器内液面稳定。结晶器壁与坯壳之间 渣膜均匀，以保证其均匀传热。结晶器内液面 波动大时，不仅铸坯表面和皮下产生大量缺 陷，而且可能造成漏钢事故。采用液面自动控 制是保证结晶液面稳定最有效措施。 （2）中间包水口要对中。 （3）选择合理的水口尺寸及插入深度。插入深度不 到位，造成结晶器液面翻卷，液渣层厚度不均 匀，使铸坯产生大量缺陷。 （4）稳定拉坯速度。 （5）振动参数应与保护渣相适合。 （6）控制好塞棒吹氩。
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. 保 护 渣 的 选 择 和 使 用
保护渣的选择： 1.按浇注的钢种选择保护渣 2.按拉坯速度选择保护渣
保护渣必须与拉坯速度相适应，否则，难以 获得高质量铸坯，工艺难以顺行，事故频繁，即 使浇注相同钢种和相同断面，由于拉速差别较大， 使用的保护渣有很大差异，如板坯拉速1m/min和 拉速1.6m/min，其保护渣性能差别较大。因为保 护渣在结晶器内有一个最佳的液渣流入范围，它 是以液渣黏度（η）和浇注速度（v）等参数为 基础确定的。当参数ηv2=0.3~0.7Pa· （m/min）2或ηv=0.1~0.35P·m/min时，其摩擦力 和热流最小，铸坯润滑良好和传热均匀，从而保 证获得良好的铸坯和工艺的顺行。