保护渣作用和液渣层厚度测量感想

保护渣作用和液渣层厚度测量感想（完）

2008-10-16 20:16:28 作者：zhaoluo 来源：制钢参考网浏览次数：405 文字大小：【大】【中】【小】

连铸结晶器保护渣是连铸工艺过程必须的关键性材料，对铸坯质量及连铸工艺顺行具有非常重要和不可替代的作用。随着拉速的不断提高、连铸品种的不断扩大、连铸坯质量要求的不断上升，连铸保护渣也不断成为连铸发展的技术瓶颈。如何充分发挥连铸保护渣的各种功能和作用，保证不同钢种在不同连铸工艺条件下的顺利生产并得到高质量的铸坯，成为冶金工作者关注的重要问题，需要在不同的实践阶段从理论和实践上解决相关技术难题。

保护渣的主要作用为：绝热保温；隔绝空气，防止钢水二次氧化；吸附钢水夹杂，净化钢水；在结晶器壁和钢水凝固壳之间形成渣膜，减少拉坯阻力，防止凝固壳与结晶器壁粘连；填充凝固壳与结晶器壁之间的气隙，改善结晶器传热条件。由于保护渣在连铸过程的的重要作用和地位，各国连铸工作者始终予以高度重视，并进行了大量研究，建立了相关理论基础，并开发了许多适合各国国情及连铸钢种和工艺的保护渣系列，从而使铸坯质量不断改善提高，品种不断增加。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、减少投资成本、开拓市场、在激烈的世界钢铁市场竞争中立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。

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(≤1.5m/min)到高速连铸(≥1.5m/min)遇到了粘结漏钢和铸坯表面质量差两大难题。为解决这些问题，就必须研究和开发研究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。以薄板坯、异型坯生产为代表的近终形连铸，是近年来迅猛发展的连铸新技术，与之相适应的保护渣开发即成为一个亟待解决的问题。由于薄板坯结晶器断面小、工作拉速快，而异型坯结晶器断面不规整，对保护渣的熔融特性、铺展性能提出了更新的要求。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。

加入到结晶器高温钢液（1500℃左右）面上的低熔点（1000~1150℃）保护渣，靠钢液提供热量，在钢液面上形成一定厚度的液渣层（6~15mm），钢水向粉渣层传热减慢，液渣层上的保护渣受热作用，形成烧结层（600~900℃），烧结层之上的渣由于从钢水接受的热量更少，保持为粉状，均匀覆盖在钢水面上，防止钢水散热，阻止空气中的氧进入钢水中。在拉坯过程中，由于结晶器上下振动和凝固坯壳向下运动的作用，钢液面上的液渣层进入坯壳与铜壁之间的气隙，起到改善润滑和传热的作用。随着拉坯的进行，液渣不断被消耗，烧结层下降到钢液面熔化成液渣层，粉渣层变成烧结层，往结晶器添加新的保护渣，使其保持为三层结构，如此循环，保护渣不断消耗。液渣层的正常厚度为6~15mm，，液渣层太薄，结晶器壁与凝固坯壳之间的渣膜达不到要求，易导致凝固壳与结晶器壁粘连，严重者发生粘结漏钢；液渣层厚度小于某一值，沿结晶器周边形成的渣圈，会使弯月面液渣流入坯壳与铜壁之间的通道堵死，使液渣不能顺利流入，不能形成均匀渣膜，导致凝固壳厚度不均匀，在应力作用下产生裂纹，严重者发生裂纹漏钢。如板坯拉速为1.2~1.5m/min，液渣层厚度小于5mm，板坯纵裂纹明显增加，液渣层厚度6~15mm，纵裂纹几乎消失，液渣层大于20mm，纵裂纹又有所增加。烧结层的正常厚度为5~10mm，太厚或太薄会影响液渣层厚度。粉渣层正常厚度为5~10mm，粉渣层太薄，起不到保温作用，粉渣层太厚，形成渣条增多，严重时引起夹渣漏钢。因此，结晶器保护渣状况的好坏，直接关系到浇钢生产顺行和铸坯质量好坏，保护渣厚度检测方法及其精确程度直接影响操作工对渣况的判断。

目前在生产中测定液渣层厚度的方法有单丝法和双丝法。单丝法将一根铁丝插入结晶器钢水中，保持平稳，几秒钟后取出，观察铁丝表面颜色变化和粘渣情况，确定液渣层厚度。双丝法把一根钢丝和铜丝（或铝丝）绑在一起，插入结晶器液渣层中，由于液渣温度高于铜熔点而低于钢熔点，所以铜丝熔化，而钢丝未熔，量出铜丝熔化的长度即为液渣层厚度。这两种检测方法不仅增加了工人的劳动强度，而且由于检测时人手的抖动、结晶器振动、钢水液面波动等原因，导致测量不准确，误差较大，影响浇钢工对结晶器渣况的正确判断，造成漏钢事故的发生，影响浇钢生产的顺行。宝钢发明了一种检测工具专利，其基本原理与双丝法相同，该装置由铜管、木夹、木板或石棉板、铁钉和镀铜铁丝组成，铜管内穿有镀铜铁丝或长度相同的一根铜丝和铁丝。检测时将穿出木板的镀铜铁丝或铁丝与铜丝插入结晶器钢水中，并使木板漂浮在钢水液面上保持平稳，根据金属丝熔损和颜色变化来确定粉渣层、烧结层和液渣层厚度。该专利在各渣层厚度的确定上存在人为影响因素。

熔融炉渣可以导电，X射线衍射研究表明，固态炉渣具有离子特性，而且随着温度的升高，其离子特性增强。粉渣中没有电离的离子，又由于保护渣颗粒之间的间隙较大，含量很少的炭也被阻隔开，所以导电性很差，几乎不导电。烧结层中已经开始生成液相物质，电离出一些离子，有一定的导电性。随着液相的增加，电离出的离子越来越多，导电性随之增强。当保护渣熔化达到半球点时，保护渣主要以离子状态存在，导电性会迅速增大。沈文珍等人分析了连铸结晶器保护渣的导电机理, 研究了保护渣在不同状态下的导电性能, 并且利用电路原理计算出了液渣的电阻率。研究结果表明：保护渣的熔化状态直接影响着其导电性能，利

用导电性能可以推断出保护渣的熔化状态；液渣在1 350 ℃时的电阻率约为

0.22Ω·cm。日本的中森由纪将结晶器保护渣放在坩锅中加热，用电极法测定它的电学特性，并与已知的KCl水溶液进行比较，发现保护渣温度大于800℃以上时可视为导体。由于粉状层和烧结层的电阻比液渣层大很多，故这两层可忽略不计，试制了涡流型保护渣液渣层厚度测量仪，并在新日铁君津厂2号铸机上进行试验性运行，检测精度为±2mm，但之后未见任何后续报道，可能该设备未得到推广使用。