结晶器保护渣课件

注
条
件
之
间
的
关
系
10
钢种
4
主要是对不同的钢种钢液脱氧后产生的
.
保
氧化物夹杂不同，被保护渣吸收后对保护
护 渣
渣的影响也不同。
和
目前部分厂商给我们提供的保护渣参考
连 铸
种类有三种，即200系、300系、400系各
浇
一种。
注
条
件
之
间
的
关
系
11
拉速
4
ηv与铸坯表面裂纹有一定的关系，目前有很
.
保
多ηv的研究值，Ogibagashi认为
25
保护渣的消耗量
7
在不断均衡地向结晶器加入保护渣的情况下，
.
保
消耗量应大于0.3kg/t钢，而且耗渣量应稳定在
护
较小范围，一般为0.3~0.6kg/t钢。当消耗量低
渣 的
于0.25kg/t时，应当进行换渣操作。
性
能
评
价
26
.
7 保 护 渣 的 性 能 评 价
27
液渣层厚度
7
可定期用探测法测定液渣层厚度，合适
7
在板坯连铸机的结晶器铜壁内，安装了
.
保
三排热电偶，将热电偶信号引入计算机。
护 渣
若结晶器某部分热电偶所测温度突然明显
的
升高，说明该处铸坯凝固壳断裂，钢水与
性 能 评
铜壁接触所致。就保护渣影响而言，是由 于液渣层过薄或渣膜厚薄不均所造成。
价
31
谢谢！
32
能保证液渣层
本
层结构
的稳定
特
性 （3）液渣层
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。
7
保护渣特性
最宜
控制不当
熔化温度
一般在
表面夹渣
2
1050~1100℃
.
保
熔化特性 熔化速度 流渣量=熔化速度 液渣层过薄；
两丝长度之差，即为液渣层厚度。
28
渣圈
7
在结晶器壁四周钢液面上形成渣圈，渣
.
保 护 渣
圈发达，说明保护渣的熔化性能不良，烧 结层过分发展。
的
性
能
评
价
29
结晶器的摩擦力
7
在结晶上安装传感器，监视拉坯过程中
.
保 护 渣
摩擦力的变化。如摩擦力突然升高，说明 渣膜润滑不良，应适时调正。
的
性
能
评
价
30
结晶器铜壁温度
护 渣
ηv=0.1~0.35P·s（m/min）范围最合适（结
和
晶导热量及渣膜厚度的变化达到最低值）；
连
Wolf认为ηv2=0.3~0.7P·s（m/min）2（认为
铸 浇
其润滑性能最好）。拉速越高，保护渣消耗
注
越少。
条
件
之
间
的
关
系 12
结晶器的振动条件
非正弦振动相比正弦振动，负滑动时间
4
短，保护渣消耗量大，导致铸坯振痕深度
温度急剧降低
玻璃质渣膜的覆盖
流到结晶器壁
流动性
液 渣
作 用 机 理
晶体质渣膜的覆盖
温度降低
过渡层熔化补充液渣层
层
均
匀
消耗
覆 盖
在
钢
钢渣界面夹杂
吸收、溶解
液 面
4
冶金功能
作用机理
影响因素
1
绝热保温，防止刚 三层结构的形成 保护渣的类型、三
.
保
液面结壳（结冷钢）
层结构的成形
护 渣 的
隔绝空气，防止钢 液渣层覆盖于钢液 FeO的含量（降低
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。
6
（2）烧结层
2
配碳方式
炭黑
石墨
复合配碳
.
保
对烧结层影响 基本上没有烧 三层结构
多层结构
护
结层，只有一 低温度时容易 烧结层很薄，
渣
层不发达的半 发生烧结
但是有很发达
的
熔层，总体上
的半熔层，更
基
可以看做是双
护
热损失增大
渣
熔化均匀性
均匀铺展
覆盖不均匀，传
的
热不均
基
黏度
本
特 性
结晶特性 析晶温度
小于0.1Pa·S （1300℃）
润滑不良、坯壳 裂纹
坯壳纵裂
析晶率
表面张力
不大于350x103N/m
界面特性 弯月面曲率半 径
吸收夹杂物能 吸收夹杂后性能稳
夹渣
8
力
定
保护渣种类 优点
缺点
应用
粉状保护渣
3
铺展性差、污 染环境、易吸 水
5
小，使钢渣不易分离。
.
保 护
b.卷渣：结晶器液面波动、钢流冲击力太
渣
强和水口插入深度过深，引起液面的翻
对 铸
卷、滚动严重，由此导致卷渣。
坯
保护渣的熔点过高，黏度过高而流动性差，与钢
质
水的浸润性差，这些因素导致渣子残留铸坯表面
量
形成夹渣。
的
影
响
14
304、150mm×1600mm、
0.6~0.8m/min
结晶器保护渣
1
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
2
保 护 渣 作 用 机 理
3
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
消除气隙
护 渣
液面二次氧化
表面
氧势）、熔化速度
冶
金
吸收钢液中的夹杂 溶解吸收钢液夹杂 保护渣中Al2O3、
功
物
SiO2、Na2O、
能
CaF2含量
润滑作用
液渣流入结晶器-铸 保护渣黏度（Li2O、
坯间隙，形成渣膜 MgO等）
改善传热
渣膜结构改善结晶 保护渣碱度R 器上下部的传热， （CaO/SiO2） 使均匀
5
另外，根据连铸工艺条件，可要求侧重保护渣的某种功能
用
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。
23
我们对保护渣的要求：
6
1. 在給定的正常連鑄條件下，不能因保護渣性能不
.
保
佳而發生漏鋼。
护 渣
2. 在澆鑄過程中，保護渣不能產生過多的渣圈（渣
的
.
保
增加，因此应该使用较高黏度的保护渣，
护 渣
减小渣的消耗量。而振动频率对保护渣的
和
影响为振动频率增加，振痕深度减小，保
连 铸
护渣的消耗量也减少，要获得足够的润滑，
浇
必须降低保护渣的黏度、凝固温度和结晶
注
温度。
条
件
所以，最终得出保护渣成分范围：
之
间
的
关
系
13
对表面夹渣的影响
a.渣的剥离性不良：渣-钢界面张力太
6 2.按拉坯速度选择保护渣
.
保
保护渣必须与拉坯速度相适应，否则，难以获
护 渣 的
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，
选
使用的保护渣有很大差异，如板坯拉速1m/min
择
和拉速1.6m/min，其保护渣性能差别较大。因
和
为保护渣在结晶器内有一个最佳的液渣流入范围，
.
保 护 渣
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
的
希望不大于25mm。粉渣过薄或熔速过快，
性 能
会使粉渣面发红，甚至使钢液面局部露出。
评
在浇注过程中要定期检查液渣层的厚度。
价
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
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
铸
裂产生与熔渣粘度（η）和拉坯速度（v）有关，
坯
对连铸板坯，ηv值应控制在0.20~0.35P·m/min。
质
量
的
影
响
纵裂纹长度与液渣层厚度关系
16
表面横向裂纹
横裂纹大多沿着振痕的波谷处发生的。保护渣的
a.保护渣的渣层结构：
2
保护渣多属三层结构，即粉渣层、烧结层和液渣层。
.
保 （1）粉渣层
护 渣 的
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
基
本
不利于铺展性，粉尘对环境污染
特
性
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
Baidu Nhomakorabea
般也在0.5~1.0mm左右。
環）在結晶器壁上。
选 择 和
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。
使
4. 保護渣不能含有毒害人體或環境的成份，且不能
用
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。
24
保护渣使用过程中需要测定的参数：
6
1. 測結晶器中總熱流值
5
物性影响振痕的深浅，浅而圆滑的振痕可获得光滑
.
保 护 渣
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。
对
铸
坯
质
量
的
影
响
17
表面增碳
它是由于浇注过程中，保护渣熔化性能不良，液
5
渣层过薄，造成钢液与含碳保护渣或富碳层相接触
.
保
而渗碳。
护
渣
对
铸
坯
质
量
的
影
响
18
保护渣的选择：
1.按浇注的钢种选择保护渣
还应注意保护渣的加入方式和方法。
6
（1）保护渣在结晶器内应保持一定的厚度，通常控
.
保 护 渣
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
的
匀熔化，使液渣层保持稳定，同时使保护渣在结
选
晶器内起到绝热保温作用。
择 和 使
（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
择 和
（2）中间包水口要对中。
使
（3）选择合理的水口尺寸及插入深度。插入深度不
用
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。
2（2 6）控制好塞棒吹氩。
保护渣在实际操作中应注意的问题：
除了工艺条件的保证和匹配外，实际连铸操作中
.
保 护
2. 結晶器銅板溫度變化與其位置和時間的關係
渣
3. 保護渣消耗量與澆鑄拉速的關係
的 选
4. 保護渣在彎月面區的積聚（渣圈問題）
择
5. 檢測鑄胚在彎月面的振痕
和
6. 結晶器和鑄胚間的摩擦力和拉速的關係
使 用
7. 鑄胚表面溫度在長度和寬度的變化
8. 裂紋的類型,頻率和嚴重性
9. 可見氧化物缺陷的頻率
结晶器断面形状和尺寸
4
单位比表面积传热是结晶器断面形状和尺寸对
.
保
连铸保护渣的要求的重要参数。大断面的结晶器
护
单位比表面积传热小，铸坯凝固速度慢，为了保
渣 和 连
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
铸
低，另外，应适当增加碳含量，降低熔速，保证
浇
熔渣的供给和消耗平衡。
粘结性漏钢
5
生产实践表明，由于保护渣不良引起的粘结是板
.
保 护 渣 对
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。
铸
坯
质
量
的
影
响
15
表面纵向裂纹
该缺陷发生在结晶器内，是由于在结晶器内生成
5
的坯壳厚度不均匀，张应力集中在某一薄弱部位的
.
保 护 渣 对
渣 的 选 择 和
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。
使
含Ti 不锈钢产生的（TiN）和（TiC·TiN）夹杂物，
用 现行保护渣对它们是无能为力的，当前只有降低钢中N
熔点、黏度。
6
a、浇注过程中保护渣中的氟化物大约有20%~30%
.
保 护
溶
渣
入二冷水中，造成水污染，如果循环使用会腐
的 选 择
蚀铸机，降低铸机寿命。 b、污染环境，对人体有害；
和
c、F-是侵蚀浸入式水口的主要成分。
使
一般来说F-含量要控制在10%以下，不得
用
大于15%，如果是采用低氟或者无氟保护渣，
.
保
流动性强、成
护
颗粒保护渣 分均匀，耗量
最常用
渣
少
的
预熔型保护渣 成渣均匀性好 成本高
类
型
发热型保护渣 形成液渣快 成渣速度不易 开浇渣
控制、成本高
高速连铸保护 满足高速连铸 渣
高速连铸保护 渣
表面无缺陷铸 能减少铸坯表
坯保护渣
面缺陷
特殊钢连铸保 减少钢液增碳 护渣
成本高
无氟保护渣
9
减少水污染、 降低铸坯夹杂
使 用
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。
19
含氟量的选择：
连铸结晶器保护渣中一般是依赖氟化物来调节
含量和采用有效的保护浇注办法来减轻TiN 的生成。
21
保护渣的使用：
1.正确使用保护渣的工艺条件
6
（1）保持结晶器内液面稳定。结晶器壁与坯壳之间
.
保
渣膜均匀，以保证其均匀传热。结晶器内液面
护
波动大时，不仅铸坯表面和皮下产生大量缺
渣 的
陷，而且可能造成漏钢事故。采用液面自动控
选
制是保证结晶液面稳定最有效措施。
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。
20
Cr、Ti的影响
不锈钢中含有Cr、Ti等元素，因此，保护渣必须具
6
备净化结晶器内钢渣界面上的Cr2O3、TiO2等夹杂物的
.
保 能力，并且吸收夹杂物后其性能稳定。
护
Cr2O3不仅使熔渣的粘度显著升高，还会使析晶温