最新连铸保护渣基础知识

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连铸工艺设备07连铸保护渣及覆盖剂

连铸工艺设备07连铸保护渣及覆盖剂
2020/12/19
连铸工艺设备07连铸保护渣及覆盖剂
2.隔绝空气防止对钢液的二次氧化覆盖于钢液面上的液渣层，隔绝空气与钢液表面的接触，保护钢液表面不受空气的二次氧化。为了更好地起到保护作用，液渣层应均匀覆盖于钢液面上，渣中不应含有使钢氧化的成分，如应限制渣中氧化铁含量，熔渣的透气性要低对钢液的润湿性要好。
连铸工艺设备07连铸保护渣及覆盖剂
4.吸收溶解夹杂物的能力
l 保护渣应具有良好的吸收夹杂物的能力，特别是在浇注铝镇静钢时，溶解吸收Al2O3的能力。
l 连铸保护渣一般多是硅酸盐系，这类渣系有吸收 Al2O3、MgO、MnO、FeO等夹杂物的能力。
l 生产实践表面，随着熔渣的碱度增加，保护渣吸收溶解Al2O3的能力增大不多；当碱度大于1.10时，吸收溶解Al2O3的能力又有所下降；同时当渣中 Al2O3富集到一定程度时（大于10％），就有铝方柱石或刚玉析出，使吸收Al2O3能力下降，也易造成夹渣。因此保护渣碱度在0.85 ～1.1时的Al2O3含量应尽可能低，不能大于10％。
连铸工艺设备07连铸保护渣及覆盖剂
4．润滑坯壳并改善凝固传热填充于气隙中的渣膜对凝固坯壳能起到良好的润滑作用，减少拉坯阻力，从而可防止坯壳与结晶器壁的粘结。此外熔渣进入坯壳与结晶器壁之间，使气隙不在存在，热阻减小，凝固坯壳向结晶器壁的传热得到改善，使坯壳均匀生长，有利于减少铸坯裂纹的形成。
下，消耗量在0.3～0.5kg∕t钢。 2. 保护渣液渣层厚度 l 合适的液渣层厚度大致在10～15mm左右。
粉渣层厚薄一般不大于25mm。 3.渣圈。 l 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。

保护渣基本知识讲座PPT幻灯片

2021/3/7
5.2、粘度
保护渣粘度是控制结晶器与铸坯之传热和润滑的重要参数。粘度值的大小合适是保证熔渣是否能够顺
利填入结晶器与坯壳间的通道，保证渣膜厚度、保证合理的传热速度、保证润滑的关键。
粘度过大，熔化的保护渣不易渗入结晶器和铸坯之间的缝隙内，铸坯的润滑条件恶化，导致坯壳不易从结晶器内拉出，甚至造成粘性漏钢事故。
粘度过低，熔化的保护渣大量流入结晶器和铸坯之间，铸坯润滑和传热不均，导致表面裂纹产生，产生废品。
2021/3/7
5.2、粘度
保护渣的粘度应该控制在一定的范围，连铸保护渣的粘度在 1300℃时，一般都小于 1Pa·s。连铸保护渣的粘度应该与浇铸钢种、结晶器断面形状和尺寸、结晶器振动方式相配合。
低碳铝镇静钢连铸保护渣的最佳粘度（1300℃）满足下式：
2021/3/7
5.2、粘度
如何来调粘度？在冶金过程中，当熔渣的粘度较高时，通常加入稀渣剂使其粘度变低。
对于酸性渣来讲，由于造成粘度大的原因主要是复杂的链状或网状的硅氧离子，因此凡是能使硅氧离子解体的均是稀渣剂，如能提供F-的CaF2，能提供O-2的NaO 、MnO 、MgO、 CaO等均能使粘度降低。例如： Si2O76-+O2-= SiO44-+ SiO44Si2O76-+2F-= -O-Si-F+F
对于碱性渣来讲，造成粘度大的原因主要是渣中未溶解的CaO 微粒，因此凡是能过促进CaO颗粒溶解的皆为稀渣剂。CaF2、 FeO、NaO其熔点均低于氧化钙，同时晶格相同能过互相渗透与其能形成低熔点的共熔体，促使氧化钙溶解，起到降低粘度的作用。
2021/3/7
5.2、粘度
粘度与碱度的关系：保护渣的粘度主要取决于保护渣的成分与液渣的温

连铸保护渣

连铸保护渣基础理论及其应用研究的前沿与热点谢兵连铸技术研究所，重庆大学材料学院重庆市，中国400044 ; bingxie@♣ 二十年前，保护渣被人们认为是 “black magic” ，在那时，人们只知道保护渣的简单作用，但没有从科学上理解保护渣是如何发挥作用的。

♣ 今天，在全世界冶金工作者的共同努力下，我们对保护渣的基本功能及其基本原理有了更为深刻的认识。

连铸保护渣的作用1.润滑铸坯 2.控制传热 3.吸收夹杂 4.绝热、防氧化目前，连铸保护渣研究于发展的三大前沿问题1. 润滑与传热； 2. 吸收夹杂与侵蚀耐火材料； 3. 环境友好与控制保护渣物理性能。

1. 通过保护渣的传热与润滑1.1 保护渣的传热性能结晶器中的传热是非常重要的，铸坯与结晶器间的水平传热的良好控制可以避免纵裂纹的产生，纵向传热可以影响振痕深度、针孔的形成、金属熔池的深度、液渣向结晶器与铸坯间通道的填充以及润滑。

结晶器铸坯间传热结晶器内通过保护渣渣膜的水平传热一般涉及两大机理：晶格传热和辐射传热1. 有的研究者认为保护渣晶体层的存在会显著减少辐射传热。

2. 也有人认为，晶体层的存在对结晶器/渣膜界面热阻的影响要大于对辐射传热的影响。

这是因为密度变化导致空隙增加。

晶体控制传热的机理• 晶体对红外电磁波的反射； • 晶体界面的不完整性对传导传热的阻力； • 密度：结晶相 > 玻璃体• 结晶时产生收缩，导致了：– 晶体内存在缩孔 – 结晶器侧渣膜表面粗糙－等同于产生气隙 – 有时，气隙的产生不是由于钢的收缩而是保护渣渣膜的收缩。

渣膜的构造浇铸中碳钢、低碳钢用保护渣及其结晶率对热阻的影响关于红外热辐射• 有时红外辐射传热的比例会达到50%; • 研究得出辐射传热系数kR可用下式表述(当αd＞3，α为吸收系数，d为渣膜厚度)：16 σn T kR = 3E23• 式中，σ为波尔兹曼常数，n为折射指数(一般为1.6)，T为温度(K), E为消光系数或液体渣膜及玻璃态渣膜的吸收系数。

连铸保护渣2

连铸保护渣2连铸保护渣是直接影响连铸稳定生产和改善铸坯质量的一种功能性消耗材料,它具有绝热保温,防止再氧化,吸收夹杂物,均匀传热,润滑坯壳等功能,在连铸工艺中起着至关重要的作用,由于保护渣的显著作用,各国连铸工作者对保护渣都非常重视.1保护渣的基本特性1.1保护渣的熔融特性保护渣在结晶器内的熔融过程示意图(略).保护渣在熔融状态时自上而下可形成粉渣层,烧结层及熔渣层3层结构,起绝热保温,防止再氧化,吸收夹杂物的作用;在结晶器与坯壳之间形成固态渣膜(玻璃质层,结晶质层)和液态渣膜两层结构,起到"润滑"和"控制传热"作用,靠结晶器一侧是固态层,造坯壳一侧是液态层;固态层中进一步分为玻璃质层和结晶质层,且有结晶粒度的差异.渣膜在厚度方向上的不同结构层,有着不同的"润滑"和"传热效应".日本NKK公司的一项研究证实[21,通过提高结晶温度可加快渣的结晶速度(实质上是增加渣膜中的结晶质层厚度),由此开发出一种可减少中碳钢表面纵裂的新型保护渣.然而,由于玻璃质层的组分质点是无序排列的,振动范围较大,体系内能也较大,因而热阻较小,对控制传热的影响较小;相反,结晶质层的热阻较大,对控制传热的影响较大.根据不同浇铸条件(钢种,断面,拉速等)对结晶器传热的不同要求,调整渣膜中玻璃质层和结晶质层的比例,可以达到改善坯壳向结晶器的传热,从而达到控制铸坯表面缺陷的目的.LZ保护渣的冶金特性1.2.1粘度粘度是保护渣的一个重要参数,粘度太大或太小,都会使渣膜厚薄不均,润滑传热不良,甚至引起收稿日期2003折-21作者简介:饶添荣(1974)男,福建龙岩人,工程师,从事炼钢连铸工艺工作.万方数据106江西冶金2003年12月坯壳悬挂撕裂.粘度与温度的关系式为[[3171二A" T"exp(B/T)式中,7为粘度〔泊);T为绝对温度;A,B为常数.对于一定成分的渣,随温度降低粘度呈突然性增大趋势,所以一般希望从弯月面到出结晶器的坯壳表面温度应大于1 150℃,且要求渣粘度不会发生突变,这对保持均匀渣膜厚度,确保良好润滑极其重要.1.2.2表面张力熔渣的表面张力和金一渣的界面张力决定了熔渣润湿钢的能力,它影响夹杂物分离,夹杂物吸收, 渣膜的润滑和铸坯的表面质量,是一项重要的冶金特性.结晶器液面有保护渣层覆盖时结晶器中钢液弯月面半径与表面张力和界面张力的关系为[[31y, = 5.43 x 10-2.二一./P,一P.) la口._.=a二一少二coso式中,Y.为弯月面半径;'_,为金一渣界面张力; ..,,.为钢,渣表面张力;9为润湿角;P. "o.为钢, 渣密度.若Y.大,弯月面凝固壳受钢水静压力作用贴向结晶器壁就越容易,润滑良好,坯壳裂纹也就难于发生.若Y.小,就会破坏弯月面的薄膜弹性性能,铸坯易于发生裂纹,夹渣等表面缺陷.1.2.3熔点与熔化速度保护渣的熔点的基本原则是必须低于结晶器内的钢水温度,只有这样保护渣才能熔化,一般为950 ℃一1200℃,主要取决于保护渣的的原料组成及其化学成分.熔化速度决定钢液面上形成熔渣层厚度和渣的消耗量.熔化速度过慢,形成熔渣层过薄,渣膜不均匀,润滑传热就不好;熔化速度过快,粉渣层很快消失,熔渣层易结壳,渣膜厚度增加,使传热减慢,坯壳减薄而易产生裂纹.因此,必须合理控制保护渣的熔化速度.保护渣熔化速度一般是由其成分中的炭粒子来控制完成的,控制能力的强弱决定于炭粒子的种类和数量[41.表现在它对造渣材料的分融能力和对造渣材料生成的熔体的流动阻滞能力.炭粒子的原材料常见的有炭黑和石墨.炭黑在温度较低区域里有很强的分融能力和控制效率,在高温区其作用却大为降低;石墨开始氧化的温度高且慢,控制高温能力强,故有延缓保护渣的烧结和熔化功能.1.2.4吸收溶解夹杂物的能力保护渣碱度提高,可改善保护渣吸收和溶解钢中夹杂物的动力学条件而有利于吸收夹杂物,但碱度过高,熔渣中易析出钙铝黄长石(2CaO从qSi02),枪晶石((3CaO.2Si02 - CaF2 )等高熔点物质,使熔渣的析晶温度和析晶能力增高,恶化保护渣的玻璃化特性,破坏了熔渣的均匀润滑和传热,引起铸坯缺陷甚至拉漏,故碱度控制应合理.2保护渣的选择与应用2.1保护渣原料的选择保护渣的主要成分为.O, SiO2, A1203, 990,Fe2O3, N% 0, K2 0, Li20, CaF2以及炭粒,Ca()和Si02 约占60%一70% , CaO/Si马(即碱度)之比通常在0.8一1.2.加人Na20, Cal,是为了降低熔化速度和粘度,炭粒起隔离熔滴,调节熔化速度的作用.保护渣原料的选择要做到组成合理,成分稳定;既要满足连铸质量的需要,又要经济节约,尽可能就地取材,充分利用当地的废弃资源.例如国内某些保护渣厂常用的保护渣原料有玻璃粉(SiO2大于70% , Na20大于13%),水泥,高炉渣,烟道灰,固态水玻璃,苏打,萤石等[31,由这些原料按照不同比例配制成需要的渣料.表1,表2分别示出了保护渣常用的基料及助熔剂的化学成分.表1保护渡常用基料的化学成分化学成分,%基料—si场Cs0鸽乌.鲍pMn0 Na,O残伪高炉渣25一3933一45 s一15 2一8 0.1一1.0 < 1电厂灰45一60 2一5 10一20 1一4 2一6 3一8'钾土60-65 1一2 1〕一IS 5一7 <13" 1一2水泥熟料19一2260一65 5-7 1一4 <6白渣45一5518一22 <9 0.25%的硬钢)一1.0,C为13%一14%,q1,为..3 Pa-s(用于软钢)一0.45(用于硬钢),熔渣层厚度3一5.5 mmo颗粒渣不适用于小方坯,因其熔化均匀,宜用于MCAK钢板坯和大方坯.德国Sulukl. k等人认为[91,保护渣中MnO为3 . 5 % , CaO/SiO2为0.9,11.为..25 Pa "s, Ta为900 ℃,T.为1 025℃,能满足c大于等于0.35%,Mn大于等于0.65%的大断面圆坯的表面质量要求.马钢连铸圆坯主要用于生产车轮轮箍用钢,此类钢由于含碳量,含锰量均较高,因此要求钢水纯净度很高,尤其是钢中气体([01, [H]-, [N])的含量,要求控制在很低的水平,以至冶炼时加Al量较高,在保护浇铸效果不佳的情况下,A1203和AIN夹杂将进一步增加,使圆坯表面易形成线状缺陷.浇铸这类钢,保护渣既要有好的润滑特性,又要有低的传热强度;因此,保护渣粘度要适当高些(,,为0.30-0.50 Pa- s);为了防范点状凹陷和确保有良好的吸收夹杂物的能力,碱度要适中(R为0. 90) [301渣中A12 Os含量要低些;另一方面要确保有一定渣耗量(0.45一0.70甲t) a2.2.3异型坯用保护渣马钢引进的3机3流异型坯/矩型坯连铸机,铸坯尺寸为异型坯:750 mm x 450 mm x 120 mm, 50 rim x 300 mm x 120 mm;矩型坯:;250 mm x 380 mm.因砂打石硼苏萤万方数据108江西冶金2003年12月其独特的截面形状和复杂的连铸工艺决定了对保护渣要求更为严格,马钢根据异型坯生产特点,选择了3类保护渣进行了生产试验研究:(1)低碱度(0.8),较高熔点(1 171℃)和粘度(1.39 Pa-s);(2)中碱度(1.02),较高熔点(1 188℃)和粘度(1.10 Pa-s);(3)中高碱度(1.12),较低熔点(1 145 9C)(0.84Pa- s);把这3类保护渣的理化性能与从韩国进口的相比较,第三类保护渣的效果与其一致,有利于改善异型坯表面质量.韩国异型坯保护渣成分如表3所示.根据马钢的生产实践,在设备条件和操作因素不变的情况下,异型坯表面裂纹与保护渣粘度和拉速有关,对于小断面异型坯控制,I .叽在0.5一0.6Pa " s " m/min;大断面控制在0.5 Pa "s"m/min时,能够防止异型坯腹板纵裂.表3韩国异型坯保护渣成分化学成分,%企业'ISQi0.50073Px01:::竺喻011光阳Indl印】s;oi Al,场31.36 12.2624.69 13.181._843491Fei 011.533.137.8024.2035.8219.56M酥】2.472.291._000.79Na}00.254.531._120.792.2.4溥板坯连铸用保护值墨西哥Hylsa公司的CSP连铸机,铸坯厚50mm,低碳钢拉速3.0一5.5 m/xnin.其所用保护渣, 开浇时用发热型渣,连浇时用球形空心颗粒渣(R为0.86, A1203为8.0% , Na2O+K20+Lie.为12%,F为6.5%,1},为0.18 Pa "s, Ta为1 300℃,T,为1 070℃,渣耗.095 kg) [u],这种开浇时和A铸时分别用不同类保护渣的作法,在实际使用中的效果很好,在薄板坯连铸中具有推广价值.马钢CSP薄板坯连铸机预计于2003年10月份建成投产,规格0.8一12.7二x 900一1 600 mm.由于CSP工艺具有拉速快,凝固快,易产生粘结漏钢以及铸坯表面质量差等特点,借鉴前人的经验,对保护渣的选用将综合考虑下列因素.(1)为了防止钢液二次氧化和确保具有良好的绝热保温性能,选择有良好铺展性,熔化均匀性和抗波动性的保护渣;(2)生产超低碳钢时,为了防止钢液增C,应采用低C或无C且熔化性能好的保护渣;(3)应有良好的吸收溶解A12 03夹杂的性能;(4)成渣快,玻璃化率高,润滑性能好,传热性能要均匀稳定;(5)环保和高性价比.3结语(I)保护渣具有绝热,保温,防止氧化,均匀传热,润滑和吸收夹杂物功能;(2)保护渣原料的选择应组成合理,成份稳定,既要满足连铸质量的需要,又要经济节约,尽可能就地取材,充分利用当地的废弃资源;(3)保护渣的选用应根据钢种,断面,拉速和振动参数等因素而定,在生产实践中应区别对待; (4)高拉速下,可选择低熔点,高熔速,低粘度,低析晶率和低析晶温度保护渣;(5)异型坯连铸保护渣,控制v K小断面在0.5一0. 67 Pa " s " m/min,大断面在0.5 Pa "s"m/min, 能够防止异型坯腹板纵裂;(6) CSP连铸用保护渣可采用低熔点,低粘度,低结晶温度,熔速快和玻璃性好的多组元保护渣。

保护渣

一、保护渣的概述在现代钢铁冶金中，炼钢的过程的产品是铸坯。

影响铸坯质量的因素，除了原材料的条件之外，主要是浇铸和凝固过程中钢液的质量。

长期以来，许多精炼后的纯净钢液仍然在大气中进行敞开浇铸，在浇铸过程中又会产生新的化学和物理变化，影响了钢液的质量。

为了获得成分均一，夹杂少而且分布均匀、组织致密、表面质量良好的铸坯，不仅要在浇铸前采取措施，而且还应采用保护浇铸。

保护渣浇铸对钢液的浇铸环境有了很大的改善。

二、保护渣的作用（1）隔绝空气，保护钢液面部受空气的二次氧化。

（2）使钢液面绝热保温，以防止过早凝固或结壳。

（3）吸收上浮夹杂，防止铸坯表面和皮下夹渣。

（4）充当铸坯与结晶器间的润滑剂。

（5）控制结晶器与坯壳之间热量传递的速度和均匀性。

三、保护渣可分为发热型，熔融型和绝热型三种。

1）发热型发热渣主要由四部分组成1.发热还原剂。

靠它们燃烧发热，帮助渣料熔化并造成强烈的还原性气氛，保护钢液面。

2.氧化剂为发热还原剂的燃烧提供部分氧量，帮助点燃发火。

3.助溶剂用以降低渣子的熔点。

4.基本渣。

由于发热渣同钢水液面接触，能迅速的释放热量，故能很快地形成熔渣层。

2）熔融型熔融渣的实质是液渣保护，及使用专门的化渣设备化渣，而后将液态渣加入结晶器内。

3) 绝热型它可以制成粉状、粒状、或块状加到结晶器液面上与钢液接触部分很快融化成熔融层，其上保持粉状或粒状，犹如棉被一般起绝热保温的作用。

四、钢种与保护渣的关系不同成分的钢种，其钢水特性及其凝固特点有别，从而决定了其对保护渣性能的不同要求。

（1）低碳钢首先，低碳钢中C含量低于0.08%或0.06%。

这类钢的高温机械性能好，凝固过程中不存在严重的相变体积变化，内应力及裂纹敏感性小，故通常以较高拉坯速度进行生产，以提高生产率。

基于低碳钢本身的凝固特点和质量要求，设计时主要考虑渣的润滑及消耗。

较高的拉坯速度要求尽量增大结晶器热流，加速钢水凝固，防止黏结性漏钢，这要求保护渣结晶温度低，凝固温度适中，以确保低碳钢结晶器保护渣在950℃以上处于非晶体状态，使发生黏结性漏钢的可能降到最低。

连铸保护渣使用及几种漏钢形式介绍

连铸保护渣使用及几种漏钢形式介绍保护渣在连铸生产中是十分重要的。

然而保护渣性能的发挥与保护渣的正确使用方法是分不开的。

以下就保护渣的使用方法，及一些常见的铸坯缺陷讲述保护渣的正确使用方法。

一、表面纵横裂纹1、表面纵裂纹板坯表面发生纵裂纹，尤以碳含量在0.08—0.17%这个范围内的碳素结构钢和相应低合金钢为主。

主要原因是该类钢种的碳含量处于铁碳相图上的亚包晶范围或边缘，凝固时线收缩比较大，极易造成应力过于集中而致初生坯壳发生撕裂，从而产生纵裂纹。

1）钢水因素：A、钢水中的有害元素S、P、As等有害元素含量偏高，造成钢的热脆性和冷脆性增加，引发裂纹，根据经验：钢水中的S≥0.02%，P≥0.017%，发生纵裂纹的几率增加。

B、Mn/S比过小，一般Mn/S小于25，纵裂纹几率大大增加。

C、钢水的纯净度差，易引发纵裂纹等。

一、表面纵横裂纹2）设备因素A、结晶器锥度不合理，影响传热效果，易诱发纵裂纹。

B、结晶器铜板内部结构不密实，基体有气孔或杂质或镀层不均匀，易造成纵裂纹。

C、结晶器小槽局部有杂质堵塞或结垢，造成冷却不均易形成纵裂纹。

3）工艺因素A、结晶器水冷强度过大，易造成纵裂纹，主要体现在进出口水温差过大或热流密度过大上。

B、二冷水配水制度不合理，易造成纵裂纹扩张变大。

C、下水口不对中或倾斜，偏流或钢水出口处侵蚀严重，造成流场紊乱，易造成初生坯壳生长厚薄不均而致纵裂纹。

D、高过热度钢水浇铸易产生纵裂纹等等。

一、表面纵横裂纹4）操作因素A、加渣和挑渣造作不规则，易造成保护渣消耗流入不均匀，致使结晶器传热不均匀，影响坯壳的均匀成长而致应力过于集中而产生纵裂纹。

B、结晶器钢液面波动大或拉速单位时间内调整偏快，易产生纵裂纹。

C、拉速与浇钢温度不匹配易造成等。

一、表面纵横裂纹5）保护渣因素A、保护渣熔速、粘度、熔点不合理，易造成消耗过低和液渣层偏薄，容易产生纵裂纹。

B、保护渣的洗净率和析晶温度过低，造成传热过快，易产生纵裂纹。

连铸保护渣的基本功能及其在结晶器中的行为

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1 绪论 (1)1。

1连铸保护渣的基本功能及其在结晶器中的行为 (1)1.1。

1连铸保护渣的作用 (1)1。

1。

2连铸保护渣在结晶器内行为 (2)1.2裂纹敏感性钢种连铸面临的问题 (4)1。

3连铸保护渣结晶性能的研究现状 (6)1。

3.1影响连铸保护渣结晶特性的因素 (6)1.3。

2连铸保护渣结晶性能对传热的影响 (7)1。

3。

3结晶器中保护渣控制传热的途径 (8)1.4国内外关于保护渣凝固收缩性能的研究 (9)1。

5本课题的来源、研究的主要内容 (11)2 实验方案与设备 (12)2.1保护渣凝固收缩性能的测试方案 (12)2。

1.1保护渣体积变化率的评价方法 (12)2。

1。

2保护渣结晶体、玻璃体密度的测试方法 (12)2.1.3实验过程中渣样的对比研究方案 (14)2。

2实验渣成分的设计 (15)2. 3与保护渣结晶性能相关的参数的测定 (18)2.3。

1保护渣定点粘度、粘温曲线的测试 (18)2。

3.2保护渣熔化温度的测试 (20)3 实验结果及分析 (22)3.1相同渣系组分对结晶性能、凝固收缩性能影响的探讨 (22)3.2不同渣系的保护渣凝固收缩性能的探讨 (27)3。

3不同冷却速度对凝固收缩性能的影响的探讨 (28)4 结论 (30)5 致谢 (30)参考文献 (32)1 绪论连铸保护渣是连铸过程中关键性辅料，对连铸工艺的顺行和铸坯表面质量的控制具有重要影响。

保护渣从加入到离开结晶器这一过程中所发挥的作用可归结为：对结晶器钢液面绝热保温，避免钢液凝固；保护钢液面不受空气二次氧化；吸收钢液中上浮的夹杂物；润滑运动的铸坯；均匀和调节凝固坯壳向结晶器的传热.在上述诸多功能中,最重要的是润滑铸坯和控制传热两大特性。

1、保护渣基本知识讲座解析

2018年10月7日星期日
3、保护渣的成分组成及其作用
1、基料：保护渣的理化性能如熔化温度、粘度等与其化学成分是密切相关的，确定保护渣的组成是研制保护渣的基础。当前的保护渣多以硅酸盐相图为理论基础，最广泛的是 SiO2-CaO-AL2O3三元相图，在此相图中存在一个低熔点区域，俗称硅灰石区域，SiO2 约45-60%、CaO约3050%、AL2O3＜20%，熔点在1300-1500C之间，碱度约等于1.0，粘度较低的一个区域。连铸保护渣均以此成分为基础加入适量的助溶剂对其熔化温度和粘度进行调整。
2018年10月7日星期日
5、保护渣的基本物理化学特性
碱度，依据离子理论，碱性氧化物分解时生成金属正离子和氧负离子，酸性氧化物则吸收氧离子生成复合离子。通过得失电子的强弱排序如下： CaO 、MnO 、FeO、MgO、CaF2、Fe2O3、TiO2 、 AL2O3 、SiO2、P2O5 由于熔渣中的P2O5很少，因此酸性最强的是SiO2，碱性最强的是CaO，因此碱度最简单的表示方法就是用CaO 与SiO2的浓度比值来表示。 R=CaO%/SiO2%（R＞2的为碱性渣，反之为酸性渣），碱度是反映保护渣吸收钢液中的夹杂物能力的重要指标，同时也反映保护渣润滑性能的优坏。R升高，渣子吸收夹杂能力增大，但是析晶温度变高（短渣），易析出钙铝黄长石，粘度升高，不利于润滑。
2018年10月7日星期日
保护渣组成、性能与原料选择之间的关系
4、保护渣成分对性能的影响
2018年10月7日星期日
4、保护渣成分对性能的影响
CaO，网络外体氧化物，熔点2600C，提高保护渣中CaO的含量，可明显的降低粘度并吸收夹杂，但随碱度的增大，易产生析晶，且产生析晶温度升高，结晶化倾向增大。使用析晶温度升高，结晶化倾向增大的保护渣产生的后果是结晶器摩擦力增大，易粘结漏钢。

保护渣学习

保护渣学习总结1、保护渣的分类形状分为：粉渣和颗粒渣，其中颗粒渣分为实心渣和空心渣；按原料处理分为：混合型、烧结型、预熔型；其他还可按用途、钢水成分、钢坯形状分类。

2、保护渣的作用（1）防止钢液二次氧化中间包注流进入结晶器，由于注流的冲击作用，使结晶器内金属表面不断更新。

当保护渣加入到结晶器内钢液面时迅速形成液渣层、烧结层和固渣层，并均匀地铺展在钢液面上使之与空气隔绝，从而有效地阻止空气进入到钢液中，防止钢液二次氧化。

（2）绝热保温减少钢液热损失钢液表面的凝固和弯月面初生坯壳的提前凝固对铸坯表面将产生不良的影响。

因为钢液中的上浮夹杂物有可能被凝固的铁的结晶体捕集，形成一个有金属和氧化物组成的硬壳结构，它被卷入坯壳后能造成严重的缺陷。

渣的保温作用通过覆盖在钢液面上的具有温度低、体积密度小的固渣层来实现。

因此适当增加固渣层的厚度，可以提高渣的绝热保温性能，并使液渣层的温度升高。

但过厚的固渣层会延长保护渣在高温下的烧结时间，导致结团和渣条严重危害连铸生产的风险。

（3）吸收和溶解非金属夹杂物进入结晶器的钢液不可避免地带入非金属夹杂物，此外结晶器内铸坯液相穴内上浮到钢液弯月面的夹杂物有可能被卷入坯壳形成表面和皮下夹杂缺陷。

从热力学的观点来看，硅酸盐渣系能吸收和溶解此类非金属夹杂物，但其溶解速度受到许多因素的影响。

在大力实施经济洁净钢生产模式下，钢水中夹杂虽然减少，但进入保护渣后对熔渣性能有影响，希望保护渣的性能变化要控制在连铸工艺许可范围之内。

（4）在结晶器壁和坯壳之间起润滑作用凝固的坯壳与结晶器铜壁之间需要一层性状合适、厚度均匀的液渣来减小固—固摩擦力。

钢液面上的液渣层源源不断地为坯壳和结晶器壁间提供润滑剂。

为了保证液渣不断供给，弯月面处必须保持通畅，而且为了使润滑作用充分发挥，液渣要具有玻璃态的性能，液渣内不应有高熔点晶体析出。

浇铸时铸坯的向下运动和结晶器的振动使液渣在结晶器壁和坯壳之间形成渣膜，为减小摩擦力，必须保持一定的液渣消耗。

连铸工艺、设备--07连铸保护渣及覆盖剂分析

§ 7—2 保护渣的配制
一.保护渣基础成分广泛采用的是CaO—SiO2——Al2O3三元相图。
此区域组成范围较宽，大致是CaO：30％～ 50％，SiO2：40％～65％、Al2O3≤20％，其熔点大约是1300～1500℃。具体选择在CaO ∕ SiO2＝0.60 ～1.10, Al2O3﹤10%，属于酸性渣或中性偏酸性渣。熔化温度在1400℃的范围较为合适。
2. 保护渣液渣层厚度
合适的液渣层厚度大致在10～15mm左右。粉渣层厚薄一般不大于25mm。
3.渣圈。
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。
4.结晶器的摩擦力
在结晶器上安装传感器，监视拉坯过程中摩擦力的变化。如摩擦力突然升高，说明渣膜润滑不良，应适时调整。
B.熔化速度保护渣的熔化速度决定了钢液面上形成液渣层厚
度和渣的消耗量。熔化速度过快，粉渣层不易保持，影响保温，液渣会结壳，很可能造成铸坯夹渣；熔化速度过慢，液渣层过薄。同时过快过慢的熔化速度都容易造成渣膜的厚薄不均。从而使坯壳生长不均匀。常用一定重量的试样在一定温度下完全熔化所需的时间来表示熔化速度。保护渣的熔化速度主要靠配入渣中的碳质材料来调节。碳质材料的碳含量越高，分散度越大、影响熔化速度的作用就越强。 a.配加炭黑（﹤1.5%）。 b.配加石墨（2～5%）。 c.复合配炭
三.保护渣的理化性能
1.熔化特性
A.熔化温度
保护渣是由多组元组成的混合物，没有固定的熔点，熔化过程有一定的温度范围；通常将熔渣具有一定流动性时的温度称为熔点。保护渣的液渣形成渣膜其润滑作用，因此保护渣的熔化温度应低于结晶器出口处的铸坯表面温度，通常在1050～1100℃左右。保护渣的熔化温度主要决定于渣子的化学成分及渣料的粒度。

保护渣的作用

1.连铸保护渣的作用是什么?在浇注过程中，要向结晶器钢水面上不断添加粉末状或颗粒状的渣料，称为保护渣。

保护渣的作用有以下几方面：(1)绝热保温防止散热；(2)隔开空气，防止空气中的氧进入钢水发生二次氧化，影响钢的质量；(3)吸收溶解从钢水中上浮到钢渣界面的夹杂物，净化钢液；(4)在结晶器壁与凝固壳之间有一层渣膜起润滑作用，减少拉坯阻力，防止凝壳与铜板的粘结；(5)充填坯壳与结晶器之间的气隙，改善结晶器传热。

一种好的保护渣，应能全面发挥上述五个方面作用，以达到提高铸坯表面质量，保证连铸顺行的目的。

2.连铸保护渣有哪几种类型?根据设计的保护渣组成，再选用合适的原料经过破碎、球磨、混合等制作工序就制成了保护渣。

有四种类型。

(1)粉状保护渣：是多种粉状物料的机械混合物。

在长途动输过程中，由于受到长时间的震动，使不同比重的物料偏析，渣料均匀状态受到破坏，影响使用效果的稳定性。

同时，向结晶器添加渣粉时，粉尘飞扬，污染了环境。

(2)颗粒保护渣：为了克服污染环境的缺点，在粉状渣中配加适量的粘结剂，做成似小米粒的颗粒保护渣。

制作工艺复杂，成本有所增加。

(3)预熔型保护渣：将各造渣料混匀后放入预熔炉熔化成一体，冷却后破碎磨细，并添加适当熔速调节剂，就得到预熔性粉状保护渣。

预熔保护渣还可进一步加工成颗粒保护渣。

预熔保护渣制作工艺复杂，成本较高。

但优点是提高保护渣成渣的均匀性。

(4)发热型保护渣：在渣粉中加入发热剂(如铝粉)，使其氧化放出热量，很快形成液渣层。

但这种渣成渣速度不易控制，成本较高，故应用较少。

3.连铸保护渣主要理化性能有哪些?保护渣配制好后，要测定渣子的理化性能，主要的理化指标有以下几项：(1)化学成分：各牌号的保护渣，应分析化学成分，各氧化物的含量应在所规定的范围内，这是最起码的指标。

(2)熔化温度，将渣粉制成Φ3×5mm的试样，在专门仪器上把试样加热到圆柱体变为半球形的温度，定义达到半球点的温度叫熔化温度。

第六章连铸保护渣

对AB段和CD段分别进行线性回归，得到的回归直线斜率绝对值
分别为I1和I2，把I1和I2分别定义为粘度高温稳定指数和粘度低温稳定指数，I1和I2的物理意义可分别理解为高温时和低温时单位温
差熔渣粘度的变化。结合I1、I2和A、G、D点，粘度曲线基本可
以定量描述。在温度低于转折点时的粘度实际上已经不是经典意义的粘度，应
钢铁冶金研究所&特殊钢冶金学术方向
粘性曲线形状的定量描述
A点为1300℃熔渣粘度，通常
所指的粘度即为此粘度； G点为拐点（粘度突变点）；
D点粘度为5Pa· s；
粘度稳定性就是G点附近的粘度变化情况而言。曲线形状代表粘度的变化规律。
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粘性曲线形状的定量描述
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保护渣的密度
保护渣的密度大约为2800~3200kg· m-3。密度的温度系数
大约为每升高100℃降低5kg· m-3。熔渣的密度与保护渣成
分和原材料选择有关。
松散的粉末保护渣或者颗粒状的保护渣的密度称为“容重”，它不仅与成分有关，而且与粉末的粒度或者颗粒的大小及致密度有关。
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保护渣粘性特性——粘度
化学稳定性差的保护渣，熔渣吸收钢水上浮的非金属氧化
物后，通常粘度变大，熔渣流动性变差，渗入结晶器铜板
与铸坯间的渣量减少，可能引起铸坯质量缺陷。
如果吸收的Al2O3夹杂很多，有可能在液相渣膜中形成霞石类固相颗粒，恶化铸坯润滑，可能引起铸坯质量缺陷，严重时会造成粘结漏钢。
夹渣、夹杂物减少保护渣氧化铝含量白点降低保护渣Na含量
表面渗碳

连铸保护渣概述

连铸保护渣概述1 连铸保护渣的组成 (1)2 连铸保护渣的作用 (2)3 连铸保护渣进入结晶器的行为 (3)4 保护渣的主要理化性能指标 (5)二战后，战后恢复及经济发展的需求成为钢铁冶金工业发展的主要驱动力。

自50年代始，连铸技术的出现促进了钢铁冶金工业的蓬勃发展。

自60年代连铸结晶器保护渣技术的出现取代菜籽油以来，使连铸钢品种、连铸断面种类、连铸坯的质量、连铸生产率得以大幅度提高。

近年来，以高拉速、高连浇率、高作业率、及高质量为特征的高效连铸得到迅速的发展，成为钢铁企业降低成本、降低能耗、减少投资成、开拓市场、在激烈的世界钢铁市场竞争中利于不败之地的重要技术创新和钢铁企业结构优化的必然需要。

从70年代开始，连铸技术在装备先进的钢铁企业的板坯连铸浇铸速度逐渐提高，从1.0m/min左右上升到2.0/min 左右，目前最大铸速可达3.0/min，日本住友正在开发5.0m/min的大板坯连铸技术，意大利在小方坯连铸上拉速已经达到 5.0/min。

因此，以高拉速为主要特征的高效连铸技术的开发、应用、推广是优化我国连铸技术，提高连铸水平的重要发展方向。

由于高效连铸中的高拉速使结晶器中的热流及摩擦力增大、结晶器中钢液面波动加剧、出结晶器的铸坯坯壳变薄、渣耗急剧下降造成润滑不良和传热不均等，使得从常速连铸到高速连铸遇到了粘结漏钢和铸坯表面质量差两大难题，目前，为解决这些问题，就必须研究和开发具有相应物理和化学性能的结晶器保护渣，保证连铸过程中结晶器内的物理化学反应处于良好的状态。

以连铸连轧为基础的紧凑型生产流程是降低冶金产品生产成本、提高企业经济效益的一个重要途径，无缺陷铸坯生产技术是实现连铸连轧的关键，这对铸坯表面质量提出了更高要求，连铸保护渣对高表面质量铸坯的生产起着重要的保障作用，为此，国内外各炼钢厂都在寻求适合本厂连铸工艺特点的无缺陷铸坯生产用结晶器保护渣。

近十年来，国内外连铸保护渣的开发，以满足连铸生产的需要、充分发挥保护渣的作用为主要目的，同时在保护渣原料、制作工艺、保护渣的基础理论研究方面进行了大量的工作。

连铸保护渣基础 ppt课件

crystalized slag film
2、是提高铸坯的表面和皮下质量
mold powder melting zone mushy slag molten slag
shell
保护渣的功能与作用
• 1、绝热保温
• 保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用，主要是靠保护渣粉渣层厚度和粉渣层的物性来实现（粉渣层厚度、容重及含碳量）。
板坯浇注保护渣应用——高碳钢
典型问题：收缩率低=>液渣流入困难=> 润滑不足=>摩擦力增大=>粘结漏钢
解决方法：减少自由碳含量=>提高熔化速度适当降低粘度和碱度=>减少粘结漏钢
Steel grade Basicity(CaO/SiO2) CaO SiO2 MgO Al2O3 Na2O F C-total Melting Point Viscosity (1,300C) Crystallization Temp Surface Tension Remarks
+
+
SiO2
+
-
-
CaO / SiO2
-
-
-
Al2O3
+
-
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Na2O
-
-
-
F
-
+
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Fe2O3
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MnO
-
-
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MgO
-
-
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B2O3
-
-
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BaO
-
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Li2O
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TiO2
No Change
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