保护渣简介

保护渣简介

保护渣的性能测定

一、保护渣的作用

1）绝热保温

向结晶器液面加固体保护渣覆盖其表面，减少钢液热损失。由于保护渣的三层结构，钢液通过保护渣的散热量，比裸露状态的散热量要小10倍左右，从而避免了钢液面的冷凝结壳。尤其是浸入式水口外壁四周覆盖了一层渣膜，减少了相应位置冷钢的聚集。

2）隔绝空气，防止钢液的二次氧化

保护渣均匀地覆盖在结晶器钢液表面，阻止了空气与钢液的直接接触，再加上保护渣中碳粉的氧化产物和碳酸盐受热分解溢出的气体，可驱赶弯月面处的空气，有效地避免了钢液的二次氧化。

3）吸收非金属夹杂物，净化钢液

加入的保护渣在钢液面上形成一层液渣，具有良好的吸附和溶解从钢液中上浮的夹杂物，达到清洁钢液作用。

4）在铸坯凝固坯壳与结晶器内壁间形成润滑渣膜

在结晶器的弯月面处有保护渣的液渣存在，由于结晶器的振动和结晶器壁与坯壳间气隙的毛细管作用。将液渣吸入，并填充于气隙之中，形成渣膜。在正常情况下，与坯壳接触的一侧，由于温度高，渣膜仍保持足够的流动性，在结晶器壁与坯壳之间起着良好的润滑作用，防止了铸坯与结晶器壁的粘结;减少了拉坯阻力;渣膜厚度一般在50~200μm

5）改善了结晶器与坯壳间的传热

在结晶器内，由于钢液凝固形成的凝固收缩，铸坯凝固壳脱离结晶器壁产生了气隙，使热阻增加，影响铸坯的散热。保护渣的液渣均匀的充满气隙，减小了气隙的热阻。据实测，气隙中充满空气时导热系数仅为0.09W/m·K，而充满渣膜时的导热系数为1.2W/m·K，由此可见，渣膜的导热系数是充满空气时的13倍。由于气隙充满渣膜，明显地改善了结晶器的传热，使坯壳得以均匀生长。

二、保护渣的构成

1）液渣层

当固体粉状或粒状保护渣加入结晶器后与钢液面相接触，由于保护渣的熔点只有1050℃~1100℃，因而靠钢液提供的热量使部分保护渣熔化，形成液

熔化速度主要靠保护渣中配入的碳成分来调节。炭质材料与保护渣基料间的界面张力较大，基料熔化后，对炭质材料不润湿，不吸收。相反，由于炭质粉料的存在，分布于基料颗粒的周围，阻止基料颗粒的接触、融合，从而控制了保护渣的熔化速度;

一般是用一定重量的保护渣试棒，在一定温度下，完全熔化所需时间来表示熔化速度。

（C）粘度

粘度是指保护渣所形成的液渣流动性的好坏，也是保护渣的重要性质之一。粘度的单位是用Pa·s〔帕·秒)表示。液渣粘度过大或过小都会造成坯壳表面渣漠的厚薄不均匀，致使润滑、传热不良，由此导致铸坯的裂纹。为此保护渣应保持合适的粘度值，随浇注的钢种、断面、拉速、注温而定。通常在1300℃时，粘度小于0.14Pa .s；目前国内所用保护渣的粘度在1250~1400℃时，多在

0.1~1Pa.s的范围。

保护渣的粘度取决于化学成分，可以通过改变碱度m( CaO )/m(SiO2)来调节粘度。连铸用保护渣碱度一般在0.85~1.10。酸性渣具有较大的硅氧复合离子团，能够形成“长渣”或稳定性渣。这种渣在冷却到液相线温度时，其流动性变化较为缓和。所以连铸用保护渣为酸性或偏中性渣。

保护渣中适当的增加CaF2或（Na2O+K2O）的含量，可以在不改变碱度的情况下改善保护渣的流动性。但数量不能过多，否则也会影响液渣流动性。

此外，还要注意保护渣中Al2O3的含量，当w(Al2O3)>20%时，就会析出高熔点化合物，导致不均匀相的出现，影响保护渣的流动性。由一于结晶器内液渣还要吸收从钢液中上浮的Al2O3等夹杂物，因此对保护渣中Al2O3 原始含量要倍加注意。

（D）界面特性

无论是敞开浇注，或是保护浇注，钢液与空气，钢液与液渣存在着界面张力的差别。因而对结晶器内弯月面曲率半径的大小、钢渣的分离、夹杂物的吸收、渣膜的厚薄都有不同程度的影响。熔渣的表面张力和钢渣界面张力是研究钢渣界面现象和界面反应的重要参数。保护渣的表面张力σ可由实验测定，或用经验公式计算得出。一般要求保护渣的表面张力不大于350×10-3N/m

保护渣中CaF2、SiO2、Na2O、K2O、FeO等组元为表面活性物质，可降低熔渣的表面张力；而随着CaO、Al2O3、MgO含量的增加，熔渣的表面张力增大。降低熔渣表面张力，可以增大钢渣的界面张力，有利于钢渣的分离，也有利于杂物从钢液中上浮排除。结晶器内钢液由于表面张力的作用形成弯月面，钢液面上有无液渣覆盖，弯月面的曲率半径不同；有保护渣覆盖，弯月面的曲率半径

比敞开浇注时要大，曲率半径大有利于弯月面坯壳向结晶器壁铺展变形，也不易产生裂纹。

无论是敞开浇注，或是保护浇注，钢液与空气，钢液与液渣存在着界面张力的差别。因而对结晶器内弯月面曲率半径的大小、钢渣的分离、夹杂物的吸收、渣膜的厚薄都有不同程度的影响。熔渣的表面张力和钢渣界面张力是研究钢渣界面现象和界面反应的重要参数。保护渣的表面张力σ可由实验测定，或用经验公式计算得出。一般要求保护渣的表面张力不大于350×10-3N/m

（E）溶解夹杂物的能力

保护渣应其有良好地吸收夹杂物的能力，尤其是在浇注铝镇静钢种时，溶解吸收Al2O3的能力更为重要。保护渣一般为酸性渣或偏中性渣系，这种渣系在钢渣界面处有吸收Al2O3、MgO、MnO、FeO等夹杂物的能力。

生产实验指出，随保护渣碱度m(CaO)/m(SiO2)的增加，吸收溶解Al2O3的能力有些增大;当m(CaO)/m(SiO2)>1.1时。吸收溶解Al2O3能力又有下降;当保护渣w(Al2O3)原始含量大于10%时，液渣吸收溶解Al2O3的能力迅速下降。为此保护渣碱度m(CaO)/m(SiO2)在0.85~1.10时，Al2O3原始含量要尽量低，不能大于10%。

四、保护渣的选择

从钢种方面考虑，随钢中含碳量的增加，应选用熔化温度、粘度都低些，熔化均匀性都好些，渣圈不发达的保护渣较为合适；对于高拉速大断面铸坯，或者结晶器振动频率高和小振幅时，也选用粘度低，熔化速度快的保护渣以适应高拉速的需要。至于保护渣是粉状型还是颗粒型对铸坯质量没有根本的影响。

根据技术上的特点，某些使用条件需要重点发挥保护渣某些方面的作用，其他方面只要不失常态，这就是所谓专用保护渣。

（A）低碳铭镇静钢用保护渣

低碳铝静钢的特点就是钢中含铝量较高。为了确保钢板表面质量和深冲性能，铸坯中的Al2O3夹杂物含量要降到最低。因此最好选用碱度稍高些，粘度较低些，Al2O3原始含量低的保护渣。并适当增加保护渣的消耗量，以使液渣层较快地更新，增强对Al2O3的吸收溶解。如某厂浇注低碳铝静钢使用的保护渣碱度w(CaO)/ m(SiO2)=1.0，w(Al2O3)<5%，w(FeO)<3%;熔化温度在1030~1250℃范围；熔化速度在1400℃时20s；粘度1400℃时0.3Pa.s。

（B）超低碳钢用保护渣

超低碳钢种的含碳量均小于0.03%倘若保护渣中配入炭材料的种类和数量不当时，会使铸坯和铸坯表面增碳。因而用于超低碳钢的保护渣，应配入易氧化的活性炭质材料、并严格控制其加入量；也可以在保护渣配入适量的MnO2，它是