连铸保护渣课件

连铸保护渣11连铸保护渣11第一章连铸保护渣概述第二章连铸保护渣的理论基础第三章连铸保护渣的物化特性及对铸坯质量的影响第四章连铸保护渣在结晶器内的行为第五章连铸保护渣的生产第六章连铸保护渣的系列化设计第七章连铸保护渣性能的测试方法第八章连铸保护渣的最新进展第一章连铸保护渣概述第二章连铸保2第一节连铸保护渣的发展及现状第二节连铸保护渣的类型及特点第三节连铸保护渣的冶金作用第一节连铸保护渣的发展及现状第二节连铸保护渣的类3国外：从1962年欧洲开始，法国“东方”在1963年采用浸入式水口保护浇注技术，1965年日本在连铸机上应用了粉末保护渣浇注。国内：1972年应用浸入式水口保护浇注，70年代中期得到迅速的发展。连铸保护渣从60年代问世，70年代是其研究和应用比较活跃的时期，80年代由于高速来连铸、高温连铸要实现热送或直轧，以及特钢连铸等技术对保护渣提出了更高的要求。保护渣的发展与现状国外：从1962年欧洲开始，法国“东方”在1963年采用浸入4第一节保护渣的化学组成第二节保护渣的三元相图第三节熔渣的离子结构模型第四节熔渣的物化特性第一节保护渣的化学组成第二节5保护渣类型发热渣绝热渣预熔渣烧结渣粉渣颗粒渣实心形空心形保护渣（外形）保护渣类型发热渣绝热渣预熔渣烧结渣粉渣颗粒渣实心形空心形保护6第一节熔化特性及对铸坯质量的影响第二节粘度特性及对铸坯质量的影响第三节结晶特性及对铸坯质量的影响第五节矿物特性及对铸坯质量的影响第四节传热特性及对铸坯质量的影响第一节熔化特性及对铸坯质量的影响第二节7

第一节连铸过程中钢液弯月面的形状

第二节坯壳及铸坯表面振痕的形成

第三节结晶器和铸坯间渣膜的形成和作用第一节连铸过程中钢液弯月面的形状第二节8第一节保护渣原料种类及要求第二节连铸保护渣的配制及加工第三节连铸保护渣的使用第四节连铸保护渣的选择第一节保护渣原料种类及要求第二节9第一节板坯连铸保护渣第二节方坯连铸保护渣第三节低合金连铸保护渣第四节弹簧钢连铸保护渣第五节不锈钢连铸保护渣第六节超低碳钢连铸保护渣第七节高碳钢连铸保护渣第一节板坯连铸保护渣第二节方10第一节保护渣的物性的测定第二节保护渣的熔化特性的测定第三节保护渣粘度的测定第四节保护渣结晶特性的测定第五节保护渣表面张力的测定第一节保护渣的物性的测定第二节11第一节高速连铸保护渣第二节薄板坯连铸保护渣第一节高速连铸保护渣第二节薄板坯连铸保12一、发热渣1.组成硅酸盐和氟化物，配入金属氧化剂。2.特点1）优点当粉渣与钢液接触时，靠粉渣中的铝粉和硅钙粉氧化发热，形成熔渣层，且不会使钢液面温度下降，利于消除钢液面上的冷皮；由于结晶器钢液面热状况的改善，形成熔渣层的时间短，增加了熔渣与钢液接触的时间，利于发挥保护渣在钢液面的功能。2）缺点由于配入氧化剂，可能引起钢液表面的含氧量增高，不利于去除夹杂物；此种渣成本较高，如配料不当会出现猛烈燃烧，结晶器表面产生大量的烟气和火焰，液面状况不易观察，影响浇钢工人的操作。一、发热渣131.预熔渣这种渣是将含Cao和SiO2的材料、氟化物和其他含Na+的材料按一定的化学成分要求配渣再经以下工艺流程制造：粉末原料混合造球入炉熔化预熔渣料粉碎混合加炭质材料颗粒化干燥预熔颗粒渣优点：1）其化学成分和相成分均匀，在结晶器内能均匀熔化，形成稳定的熔渣层，结晶器与铸坯间形成的渣膜较均匀，从而获得表面质量良好的铸坯。2）对钢种和连铸工艺参数的适应较强，保护渣成品不易吸潮，储存期长。缺点：生产工艺复杂，产品价格高于混合型粉渣很多，推广使用受到了限制。粉末原料混合入炉预熔渣料加炭质材料预熔颗粒渣优点：1）其14烧结渣

烧结型粉渣的生产程序如下：（1）在化学成分相当稳定的粉状混合物中拌入大约5%焦末和18%水分（2）通过圆盘造球机将混合料造成小球（3）通过蓖式烧结机对预处理的混合物进行烧结（4）把烧结物磨细到适宜的粒度范围（5）通过加入某种有机物水溶液，将粉状烧结渣与一定数量的细炭粉进行混合造球，然后烘干优点：其熔化均匀性好，在连铸中应用取得了良好的效果。但其生产比较复杂，故使用范围受到了一定的限制。烧结渣15保护渣在连铸过程中起到五大冶金作用：

一、防止钢液面受空气的再氧化二、对钢液有绝热保温作用三、吸收和溶解非金属夹杂物四、在结晶器壁与坯壳间起润滑作用五、控制传热的速度和均匀性保护渣在连铸过程中起到五大冶金作用：一、防止钢液面受空气的再16保护渣加到钢液面要求尽快的形成熔渣层并均匀覆盖在钢液面上，使钢液与空气隔离，在这个过程中，尤其应注意保护钢液的弯月面。氧的传递也可以通过熔渣间接输送，它主要取决于熔渣中的氧化铁的含量，使用含氧化铁高的保护渣对铸坯的质量是不利的。保护渣加到钢液面要求尽快的形成熔渣层并均匀覆盖在钢液面上，使17钢液表面的凝固和弯月面出生坯壳的提前凝固对铸坯的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，形成一个由金属和氧化物组成的硬壳结构，它被卷入坯壳后造成严重缺陷。渣的保温作用可以通过覆盖钢液面上的具有温度低，体积密度小的粉末层来实现。炭在保护渣中起到隔离作用，控制粉渣的熔化速度，阻止粉末层烧结，使其在液渣上始终维持一粉渣层，充分发挥其绝热保温的功能。钢液表面的凝固和弯月面出生坯壳的提前凝固对铸坯的表面将产生不18进入结晶器的钢液不可避免的带入非金属夹杂物，它包括由浇注系统带入的耐材和脱氧产物。如不能将其溶解和吸收被卷入坯壳会形成表面和皮下夹杂缺陷。从热力学观点来看，硅酸盐系熔渣是能吸收和溶解这些非金属夹杂物的。进入结晶器的钢液不可避免的带入非金属夹杂物，它包括由浇注系统19钢液面上的液态渣填充到结晶器和坯壳间的润滑功能十分重要。其润滑作用与形成的渣膜的厚度、均匀性和结构有关，其实实际上是流体润滑。这要求熔渣具有玻璃态的性能，熔渣内不应有高熔点出现。钢液面上的液态渣填充到结晶器和坯壳间的润滑功能十分重要。其20由于结晶器和铸坯之间形成渣膜，坯壳向水冷结晶器铜壁的传热和敞开浇注比较有很大的变化，传热的均匀性得到了改善。返回本章由于结晶器和铸坯之间形成渣膜，坯壳向水冷结晶器铜壁的传热和敞21熔化温度1）定义：炉渣为多元系，故其熔化温度是一个温度区间，无恒定温度。炉渣的熔点是指完全熔化的温度。2）

测定方法：分析法、淬火法、热丝法、半球法及差热分析法。较精确的方法为热分析法、差热分析法及淬火法。3）

对与简单的渣系，可以利用它们的相图直接查出它们的熔点。熔化温度22如图2-5如图2-523物理特性1.熔化温度2.粘度3.熔渣的表面张力4.熔渣—金属液面的界面张力5.熔渣的密度6.熔渣的热容化学特性1.熔渣的碱度2.熔渣的氧化能力及还原能力3.熔渣溶解气体的能力物理特性化学特性24如图2-6如图2-625（如图2-7）（如图2-7）26连铸保护渣课件27连铸保护渣课件28连铸保护渣课件29如图2-8如图2-830连铸保护渣课件31㈠熔化特性㈡对铸坯质量的影响㈠熔化特性㈡对铸坯质量的影响32一、粘度特性三、对铸坯质量的影响二、粘度的计算一、粘度特性三、对铸坯质量的影响二、粘度的计算33一般指在指定温度下渣完全熔化所需要的时间。一般指在指定温度下渣完全熔化所需要的时间。34熔化温度熔化速度熔化温度的影响因素返回目录熔化温度返回目录35结晶特性对铸坯质量的影响返回目录结晶特性对铸坯质量的影响返回目录36保护渣应该具有良好的玻璃态，这样才能保证渣膜的润滑功能，使铸坯在结晶器内向下的运动的过程中受到尽可能低摩擦力。铸坯所受到的摩擦力包括了固体摩擦力和液体摩擦力，前者由结晶器与固相渣膜间的接触，或者是渣膜不连续而出现铸坯直接接触所引起，后者则为液相渣膜内的渣膜内的剪应力。如果保护渣结晶能力强，易于析出晶体，不仅对固体摩擦有不利影响，而且也不可能增大液相渣膜内的剪应力。保护渣应该具有良好的玻璃态，这样才能保证渣膜的润滑功能，使铸37结晶率高的保护渣，往往晶体的析出温度也高，从而温度高的保护渣不仅增大固体渣膜与结晶器接触的摩擦力，而且使液体渣膜的剪应力增大，从而对渣膜的润滑性有很大的破坏作用，进而使铸坯穿钢的发生率提高。结晶率高的保护渣，往往晶体的析出温度也高，从而温度高的保护渣38●

传热特性●

对铸坯质量的影响●传热特性●对铸坯质量的影响39一、矿物特性二、对铸坯质量的影响一、矿物特性二、对铸坯质量的影响40连铸保护渣课件41连铸保护渣课件42连铸保护渣课件43一、保护渣原材料的选择二、保护渣常用的原材料组成及性能三、人工合成的保护渣一、保护渣原材料的选择44连铸保护渣课件45连铸保护渣的配制连铸保护渣的加工连铸保护渣的配制连铸保护渣的加工46二、绝热渣（混合型粉渣）1.组成含有碱性和酸性氧化物的粉末原料的基础上配入萤石、冰晶石、碳酸钠和炭质材料。2.特点1）生产此种渣必须保证配渣原料的化学成分稳定，制渣工艺严格。其直接导致保护渣的熔化状况不良，结晶器内钢液面上出现严重的分熔现象；如果配炭量低，不能有效的控制粉渣的熔化速度。2）混合型粉渣的制作工艺简单，原料选择的余地大，保护渣的价格低。二、绝热渣（混合型粉渣）47粉渣：粉渣比颗粒状的绝热性能好，同时它的表面积大，化渣快，所以粉渣多用于高速铸机及低碳铝镇静钢的浇注，不宜用于裂纹敏感性强的钢，如中碳钢和不锈钢。其缺点是开始加入结晶器是产生粉尘和火焰，和颗粒渣相比保护渣的成分有不均匀分布的危险，易造成凝固坯壳不稳定冷却，铸坯表面有可能产生裂纹。粉渣：粉渣比颗粒状的绝热性能好，同时它的表面积大，化渣快，所48颗粒渣：熔化均匀性好，灰尘少，不污染环境，而且渣膜均匀改善润滑效果，多用于低拉速和裂纹敏感性高的钢种。与粉渣比较，绝热保温性能差，成渣速度慢，不适合高拉速用的保护渣。颗粒渣：熔化均匀性好，灰尘少，不污染环境，而且渣膜均49空心形：它不仅具有绝热保温性能和净化环境的作用，而且其流动性和在结晶器内铺展性也优于其他渣但成渣速度慢，很难与流入坯壳和结晶器之间的渣量保持平衡，易引起铸坯产生缺陷，不适合用于高拉速铸机用：与颗粒渣一样有分熔现象，而且空心球里有空气，熔化时不能完全排除，易使铸坯产生表面和皮下气孔。且其生产成本高，制造工艺复杂。空心形：它不仅具有绝热保温性能和净化环境的作用，而且其流动性50实心形：实心颗粒渣克服了以上三种形状保护渣的缺点，具有良好的绝热保温性能，不污染环境，且成渣速度快和熔化均匀性好的优点，同时具有良好的铺展性和生产工艺简单成本低的优势。因此此渣适用于低、中碳钢和高拉速的铸机。但颗粒尺寸应严格控制，一般在100—800um，最好取200—400um，否则绝热保温性能下降。实心形：实心颗粒渣克服了以上三种形状保护渣的缺点，具有良好的51基料炭质材料熔剂保护渣的组成基料炭质材料熔剂保52作用：基料作为基本添加材料

基料碱性材料酸性材料水泥熟料

硅灰石

高炉渣

石英砂

玻璃

硅石粉

作用：基料作为基本添加材料基料碱性材料酸性材料水泥熟料硅53熔剂具有助熔作用作用：熔剂常用的有萤石、苏打、冰晶石、硼砂等

熔剂具有助熔作用作用：熔剂常用的有萤石、苏打、冰晶石、硼砂等54（1）隔热保温作用。随着保护渣中炭质材料的增加，其隔热保温性能增强，炭黑优于石墨；（2）

控制保护渣熔化速度的作用。炭黑类优于石墨类；（3）

控制保护渣熔化物性的作用；（4）控制保护渣熔融模型的作用。保护渣的熔融模型与炭质材料的种类和数量有关；（5）影响保护渣的铺展性能。随着保护渣中炭质材料的增加，其铺展性能得到改善；（6）减缓保护渣在结晶器壁结渣圈的作用。炭黑类优于石墨类。作用：炭质材料石墨炭黑焦炭粉（1）隔热保温作用。随着保护渣中炭质材料的增加，其隔热保温性55根据三元系相图的切线规则及连线规则，此相图可分为七个独立的部分。在图中用实线的连接线划分出这七个独立的部分：1）

S—CS—CAS2是具有一个三元共晶点（点2）的三元系。2）

CS—CAS2—C2AS也是具有一个三元共晶点（点4）的三元系。3）

CS—C2S—C2AS是具有一个二元异分熔点化合物（C3S2）的三元系，此体系内有一个三元共晶点（点5）及三元转熔点（点3）。4）

S—A—CAS2此体系中的在二元系中是稳定化合物，但在某一定浓度的三元素中将转变为不稳定的化合物。此独立三元系内有一个三元共晶点（点1）及一个三元转熔点（点7）。5）

C—C2S—C12A7此体系内有两个二元异分熔点化合物（C3A及C3S），在两个三元转熔点（点14，15），一个三元共晶点（点13）。6）

C2S—C2AS—CA—C12A7此四元系在相图中为一四边形，它是一个独立的部分，此体系内有一个三元共晶点（点12）及三元转熔点（点11）。7）

A—CAS2—C2AS—CA此体系内还有两个不稳定化合物（CA2及CA6），有两个三元共晶点（点6，10）及两个三元转熔点（点9及8）。根据三元系相图的切线规则及连线规则，此相图可分为七个独立的部56连铸保护渣课件57连铸保护渣课件58连铸过程中存在低熔点区M处（图2—2），经很多冶金学者研究，认为保护渣合适的基础化学成分为：CaO%SiO2%Al2O3%10—3840—605—20在考虑学则原材料的类型及其配比时，应该用SiO2—CaO—Al2O3系的等温液相线作指导。下面我们进一步分析连铸保护渣合适的熔点范围。在M区域：A点虽比B点熔点低，但考虑在浇注过程中吸收夹杂物（Al2O3）后，A点液相线熔点提高B点快得多，故宁愿选择熔点高的B点成分；同时也是为了改善吸收夹杂物的能力，把渣中的含量从20%降到10%。总之，希望浇注过程中结晶器内熔渣吸收夹杂物后的成分变化不要在高熔点区内。连铸过程中存在低熔点区M处（图2—2），经很多冶金学者研究，59一、熔渣离子结构的依据二、熔渣中离子的种类及相互作用力三、熔渣的离子结构模型一、熔渣离子结构的依据601）

熔渣可以导电，并有一定的电阻。电渣重熔及电弧炉炼钢均是通过熔渣导电而获得高温。2）

熔渣可以电解，当电解熔渣时，在阴极析出金属，在阳极析出氧气，说明熔渣中至少存在金属正离子及氧负离子。3）

熔渣可以作高温原电池的电解质，说明熔渣是由离子组成。4）

当向金属——熔渣界面通入电荷时，可以改变金属——熔渣的界面张力，称为毛细现象，说明金属——熔渣间的反应是离子反应，熔渣中存在着离子。1）

熔渣可以导电，并有一定的电阻。电渣重熔及电弧炉炼钢均611）

正离子。均为简单的金属正离子，如Ca2+，Fe2+，Mn2+，Mg2+等。它们都是由金属氧化物离解而生成的：2）

负离子。简单的负离子有O2-，S2-，F-。它们是由氧化物，硫化物及氟化物离解而得到的;复杂的负离子有：SiO44-，PO43-，AlO22-，FeO2-等。其中SiO44-还能聚合为更加复杂的硅氧复合离子，如：Si2O76-，Si3O96-，Si4O128-，Si6O1812-

等。1）

正离子。均为简单的金属正离子，如Ca2+，Fe2+，62连铸保护渣课件63连铸保护渣课件64连铸保护渣课件65

完全离子溶液模型正规离子溶液模型

完全离子溶液模型正规离子溶液模型66完全离子溶液模型是前苏联学者捷姆金在1946年提出来的，它主要内容是：1）

熔渣完全由正、负离子构成，正离子为Ca2+，Fe2+，Mn2+等金属离子。负离子为O2-，S2-，F-及SiO44-，PO43-，AlO2-，FeO2-，没有比SiO44-更复杂的硅氧离子；2）

正、负离子间分布；3）

熔渣是完全溶液。根据完全离子溶液模型，用统计的方法，可以推导出计算熔渣组元活度的公式，例如:

完全离子溶液模型是前苏联学者捷姆金在1946年提出来的，它主67连铸保护渣课件68鲁门斯顿及科热乌诺夫分别提出了正规溶液模型。正规溶液模型的要点是：1）

熔渣由简单的正离子Fe2+，Mn2+，Ca2+，Si4+，Mg2+，P5+及唯一的负离子O2-组成；2）

各正离子完全无序的分布在O2-周围，与完全离子溶液模型一样，即混合熵与完全离子溶液一样；3）

各种正离子与O2-的作用力不等，因此其混合热不等于零。根据正规溶液模型，熔渣中的氧化物等于正离子的活度。例如:鲁门斯顿及科热乌诺夫分别提出了正规溶液模型。正规溶液模型的要69连铸保护渣课件70保护渣是由各种氧化物和氟化物组成的多组元体系，其熔化过程不是在一个固定的温度下完成的。一般采用半球点温度来定义保护渣的熔化温度。保护渣是由各种氧化物和氟化物组成的多组元体系，其熔化过程不是711）B2O3对保护渣的软化点和熔化温度均有很大影响2）CaF2降低渣的熔化温度3)BaO对保护渣的熔化温度的影响也很明显4）Li2O对熔化温度的影响1）B2O3对保护渣的软化点和72B2O3加入量为10%以下时，对熔化温度的影响显著。每增加1%的可降低熔化温度约25℃，超过10%后影响较小，而对保护渣软化点的影响，在20%以下比较明显。B2O3加入量为10%以下时，对熔化温度的影响显著。每增加173碱度大，CaF2的影响较大碱度大，CaF2的影响较大74向保护渣加入一定数量的BaO，不仅能抑制晶体的析出，促进对铸坯的润滑，而且还具有明显的助熔作用。向保护渣加入一定数量的BaO，不仅能抑制晶体的析出，促进对铸75Li2O是一种强助熔剂，即使渣中的含量低时，对熔化温度也有较大的影响。Li2O是一种强助熔剂，即使渣中的含量低时，对熔化温度也有较76在连铸生产的过程中，改变结晶器保护渣的组成，并同时测出不同组成的保护渣所对应的摩擦力。结果发现结晶器和铸坯之间的摩擦力与结晶器保护渣的软化点有很大的关系如图：摩擦力与铸坯纵裂的对应关系如图：因为在渣膜靠铸坯侧的温度和靠结晶器的温度为一定时，降低保护渣的软化点则润滑层的厚度增加，从而降低了连铸过程中所受的的摩擦力。在连铸生产的过程中，改变结晶器保护渣的组成，并同时测出不同组77连铸保护渣课件781、

铸保护渣的粘度对结晶器内发生的冶金行为包括液渣流入和消耗，润滑，夹杂物吸收和产生重要的影响。2、

护渣化学成分对粘度的影响1、

铸保护渣的粘度对结晶器内发生的冶金行为包括液渣流入和79连铸保护渣课件80连铸保护渣课件811）SiO2的影响2）Al2O3的影响3）MgO的影响4）MnO的影响5）BaO的影响6）CaF2的影响1）SiO2的影响82在连铸保护渣的R的范围内，增加SiO2的含量，粘度增大。在连铸保护渣的R的范围内，增加SiO2的含量，粘度增大。83熔渣的粘度随Al2O3含量的增加而升高：Al2O3的含量低，粘度增加量小；Al2O3含量高，粘度增加量小。当原始渣的粘度低时，渣的粘度并不随Al2O3的含量的增加而增大；原始渣的粘度高时，Al2O3含量增加，渣的粘度会急剧上升。熔渣的粘度随Al2O3含量的增加而升高：Al2O3的含量低，84连铸保护渣的R一般均在中性或碱性渣的范围，Al2O3在含量在10%以下，这类渣中加入MgO可以降低保护渣的粘度。在与此同时应减少CaO的含量。MgO的含量不应过高，一般在6%—10%的范围内。连铸保护渣的R一般均在中性或碱性渣的范围，Al2O3在含量85能降低渣的熔化温度，使熔渣在较宽的温度范围内保持均匀液态。能降低渣的熔化温度，使熔渣在较宽的温度范围内保持均匀液态。86部分合金钢连铸保护渣配入BaO，目的是降低渣的熔化温度和粘度，增大渣的玻璃化态。但BaO含量不宜过高。部分合金钢连铸保护渣配入BaO，目的是降低渣的熔化温度和粘度87无论酸性渣或碱性渣，CaF2都能使粘度降低，但对酸性渣CaF2降低粘度的作用更大，渣中CaF2含量在0～10%范围时，增加CaF2含量对降低粘度的影响最大；CaF2的含量超过20%时，降低粘度的影响就减弱了。无论酸性渣或碱性渣，CaF2都能使粘度降低，但对酸性渣CaF88粘度表观粘度粘度89连铸保护渣课件90连铸保护渣课件91连铸保护渣课件92*结晶温度*结晶率*结晶温度的影响因素*结晶温度93是指保护渣液体，冷却过程中开始析出晶体的温度。是指保护渣液体，冷却过程中开始析出晶体的温度。94液体渣冷却过程中在某一温度下析出晶体的比率。液体渣冷却过程中在某一温度下析出晶体的比率。951）

化学成分2）

保护渣的结构因素1）

化学成分96化学成分引起析晶的内因：R=CaO/SiO2的比值提高，结晶温度升高。对于几种人工合成渣DTA分析表明：提高R2O/（SiO2+Al2O3）可以降低保护渣的结晶温度，其中R为Li、Na、K（碱金属）。化学成分引起析晶的内因：R=CaO/SiO2的比值提高，结晶97在硅酸盐熔体中，网络的连接紧密程度对熔体析晶有重要的作用，一般说网络外体（如Li2O、Na2O、MgO、CaO、BaO等氧化物）含量低，连接紧密程度愈大，在熔体冷却过程中愈不易调节成为有规则的排列，越不易析晶；反之，网络短列愈多，熔体愈易析晶。在硅酸盐熔体中，网络的连接紧密程度对熔体析晶有重要的作用，一98在连铸过程中，结晶器的传热对工艺操作和铸坯的质量均产生重要的影响。在整个浇注过程中，钢水弯月面出形成的熔渣层要保持足够的厚度以保证其连续流入铸坯/结晶器的气隙，而对于一定成分的保护渣熔渣层厚度取决于各渣层的传热，流入气隙的熔渣形成玻璃层，结晶层和液渣层，结晶器热流则要受各渣层和各层导热系数的影响。在连铸过程中，结晶器的传热对工艺操作和铸坯的质量均产生重要的99保护渣的传热特性的差异使结晶器传热变化所致。铸坯纵裂水平与结晶器的关系如图所示因此，可以通过调整保护渣成分，改善其传热特性达到优化铸坯质量的目的。保护渣的传热特性的差异使结晶器传热变化所致。铸坯纵裂水平与结100连铸保护渣课件101连铸保护渣课件102如图3—2如图3—2103连铸保护渣课件104钢液弯月面由于靠近水冷结晶器铜壁而受到强制冷却，凝固成初生的薄壳，在铸坯拉出的过程中，弯月面薄壳受到钢液静压力的作用而恢复变平。连铸过程的特点之一就是使用振动结晶器，结晶器上下振动的振幅一般是6——20mm，振动频率为60——120次/分。为了使铸坯爱结晶器上下振动的过程中不致产生拉裂和粘结，一般要使结晶器向下运动的最大速度比给定的拉坯速度大，这种现象称为“负滑脱”。在结晶器的振动作用和保护渣的干扰下，弯月面凝固薄壳发展成为带有振动痕迹的坯壳。振痕的存在对铸坯表面质量的有很大的影响，因为振痕常是横裂纹产生的地方，也易造成“夹渣”缺陷。特别是不锈钢板坯的振痕处，常伴随着微裂纹、夹渣以及偏析等缺陷。关于坯壳及振痕形成，国外进行了大量的研究，对振痕形成的机制有着不同的观点。钢液弯月面由于靠近水冷结晶器铜壁而受到强制冷却，凝固成初生105二次弯月面的形成铸坯出现振痕钢液向弯月面顶端溢流造成振痕初生的弯月面薄壳反弯造成的振痕二次弯月面的形成铸坯出现振痕钢液向弯月面顶端溢流造成振痕初1064—24—44—24—4107如图如图108连铸保护渣课件109连铸保护渣课件110连铸保护渣课件111如图4—6：描绘的是初生凝固坯壳和振痕形成的三种状况。钢液周期性地向固态弯月面溢流，形成的初生坯壳带有明显的振痕这与上图所表示的现象是相似的。但是，在连铸中弯月面的凸出似乎不是普遍现象。在一系列放射性示踪的试验里，固态弯月面仅在某些场合下能观察到，这可能是在凝固前沿钢液的对流作用下，是固态弯月面的凸出部分被熔化（如图：I）第三种状态即在凝固坯壳相当薄，或者上弯月面的刚性较低时，固态弯月面能够被弯曲使坯壳离开结晶器壁（如图：II）。这种状况与资料上所描述的弯月面“反弯”的观点是相似的。如图4—6：描绘的是初生凝固坯壳和振痕形成的三种状况。钢液周112连铸保护渣课件113一）熔渣的流入机制二）渣膜的形成三）结晶器和铸坯之间渣膜对传热的影响一）熔渣的流入机制114保护渣浇注时，必然在结晶器四周形成渣圈（如图：4—7）。当渣圈出现，必然影响熔渣流入通道的大小。在负滑脱时期，由于渣圈会使凸出的弯月面压向钢液，这就可能在负滑脱时期内阻塞熔渣的流入通道。因此，只有当结晶器向上运动处于最高位置时，熔渣的流入通道畅通，钢液弯月面上的熔渣才能进入与结晶器接触的部位，其后被带入弯月面以下，涂在结晶器的铜壁上。此涂层由于与高温坯壳接触的部分被重熔，起到了润滑铸坯的作用。显然，流入机制说明，结晶器每振动一个周期所流入的熔渣量除了与钢液面上熔渣层的厚度和熔渣的物理性质有关外，同时还与保护渣在结晶器四周形成的渣圈的象状有关。（如图：4—8）表明两种保护渣形成了不同形状的渣圈。B渣浇注时，由于渣圈较薄，其熔渣的流入量大于A渣。研究者发现，只要渣的流入量减少，铸坯的纵裂就容易产生，这种场合下，渣圈往往反常地成长，这就说明，渣圈对保护渣消耗量的影响不可忽视。保护渣浇注时，必然在结晶器四周形成渣圈（如图：4—7）。115连铸保护渣课件116图4—10图4—101171）结晶器与铸坯间渣膜的状态2）渣膜状态图1）结晶器与铸坯间渣膜的状态118在有渣膜存在时，铸坯向结晶器传热的热阻可以分为以下几个部分：Ⅰ、凝固壳与渣膜截面的热阻Ⅱ、与渣膜厚度有关的热阻Ⅲ、渣膜与铜壁结晶器上的热阻在有渣膜存在时，铸坯向结晶器传热的热阻可以分为以下几个部分：119熔渣容易润湿钢液，接触良好，可以不考虑界面的热阻，在界面处渣与钢的温度接近。渣膜的另一面不能润湿铜壁，接触热阻相当高。Riboud和Larrecq估计，渣的温度比截面处结晶器铜壁的温度高500——700℃，其值的大小取决于渣膜的厚度。渣膜两边的温度差别必然引起渣膜横断面内存在着相当大的温度梯度。描绘的渣膜在间隙内的状态：在渣膜内除了存在温度梯度外，还存在粘度的变化。由于此种渣膜层的粘度极高，在结晶器和铸坯之间产生的相对运动中，引起剪应力，来调节整个相对运动。因此除了温度和粘度分布外，沿着渣膜的横断面还存在着速度分布。利用流体流动的牛顿定律：因此，有两种方法可使剪应力减少和改善润滑作用：（1）

保持恒定的速度梯度下，降低保护渣的粘度（2）

速度不变时降低速度梯度熔渣容易润湿钢液，接触良好，可以不考虑界面的热阻，在界面处渣120在结晶器壁与钢液之间存在着渣膜，其分布为：因为结晶器壁与保护渣之间和钢液与保护渣之间均存在热阻，保护渣在钢液上熔化时遇结晶器壁急冷，形成一层玻璃渣。由于钢液、渣膜和结晶器间存在温度梯度，在Tm处形成了固态渣膜和液态渣膜的分界面。靠近结晶器壁的为固态渣膜，靠近钢液的为液态渣膜。如图在结晶器壁与钢液之间存在着渣膜，其分布为：因为结晶器壁与保护121在保护渣浇注下，由于结晶器和铸坯之间存在着渣膜层，必然影响铸坯向结晶器的传热过程。经试验研究：直接测量结晶器壁的温度差和结晶器进出水的温度差及消耗量，从而确定结晶器从铸坯带走的热量。在保护渣浇注知，上部区域的平均热流（见图曲线I）比结晶器用有机润滑剂浇注下（曲线II）显著减小。所具有的数值相应的为（1.40—1.55）和（1.80—1.95）×4.18GJ/（m2×h）。这个下降的结果是由于渣膜存在的附加热阻引起的。相反在2/3高度上由于铸坯收缩，结晶器和铸坯之间出现间隙，保护渣浇注下的热流比有机润滑剂浇注的要高一些。研究者根据试验数据计算出结晶器上部的传热可减少5%—20%，而在下部却增加了20%—25%，这样就使坯壳表面的热状况得到了改善。保护渣浇注保证了沿结晶器高度和周围凝固壳的均匀性，同时壳凝固的平均速度的变化也较有机润滑剂浇注更为平缓（见图4—13）尤其值得注意的是，在保护渣浇注（I）条件下，由于渣膜的存在，结晶器上部坯壳厚度比有机润滑剂浇注（II）小2.5mm—5mm，而在结晶器出口处要大5—7mm（见图4—12）。在保护渣浇注下，由于结晶器和铸坯之间存在着渣膜层，必然影响铸122连铸保护渣课件123连铸保护渣课件124连铸保护渣课件125液穴的深度相应的有所缩短。以上研究工作是在实验结晶器上进行的，结晶器的宽面为500mm，拉速仅0.8m/min，其试验范围有一定的局限性，但仍有一定的实际意义。Riboud和Larrecq在板坯连铸机上研究了使用不同的保护渣的结晶器传热。通过对结晶器冷却水的测量，可得到结晶器的平均热流密度：热流密度=Q×CP×△T/A式中Q；△T——水的流量和水升高的温度；CP——水的热容；A——凝固壳和结晶器的接触面积。液穴的深度相应的有所缩短。以上研究工作是在实验结晶器上进行的126在结晶器的不同部位传出的热量，用安置在铜板厚度方向的热电偶测量。测量结果是在一台使用不同性质保护渣的板坯连铸机上取得的。热流密度沿结晶器高度面变化，多数曲线在弯月面下面存在一个极大值，然后向着结晶器的下端有规律地减少。在相同的拉速下，保护渣种类对热流的影响（见图4—14）。以上的研究表明，流动性好的渣（低粘度及低结晶温度）导致整个结晶器有最高的传热效果。研究者还发现，具有高熔点的渣，其热流密度与渣在结晶器内停留的时间的函数关系曲线与拉速无关。这就说明，主要是保护渣的性能和拉速的不同影响了结晶器和坯壳间渣膜的厚薄和状态，从而也就影响了结晶器的传热。在结晶器的不同部位传出的热量，用安置在铜板厚度方向的热电偶测1271）

所选择的保护渣理化性能必须满足连铸工艺要求；2）

保证在连铸过程中理化性能的稳定3）

选择原料的化学成分应当稳定，并尽可能地接近保护渣的组成；4）

渣系组成应简单，便于生产管理。1）

所选择的保护渣理化性能必须满足连铸工艺要求；1281、保护渣基本渣系的选择2、基本渣系的的设计3、保护渣类型的选择4、保护渣基料的选择5、渣的计算及步骤1、保护渣基本渣系的选择129

选择渣系的理化性能指标

渣系化学组成的设计

选择渣系的理化性能130连铸保护渣课件131连铸保护渣课件1321）

混合型粉渣。采用最广泛，成本低，加工简单。但易吸潮，在运输过程中易发生偏析，在熔化过程中有分熔现象。2）

预熔型保护渣。熔化均匀性好，成渣速度快，无分熔现象，不易吸潮和易保管运输等。此种渣利于提高铸坯质量和工艺的顺行。但成本高，加工比较复杂。3）

发热型保护渣。成渣速度快，能提高钢渣液面的温度。但成本高，烟气和火焰大，易使钢中夹杂物增多。4）

烧结型保护渣。与预熔型保护渣有相同的优点，只是加工制造的区别。预熔渣经电炉或天炉冶炼而成，烧结渣是经过竖炉或回转窑烧结而成的。成本介于混合型保护渣和预熔渣之间。1）

混合型粉渣。采用最广泛，成本低，加工简单。但易吸潮，1331）

使用的基料种类应尽量少。不同类型基料，其熔化温度差异较大，可能出现分熔现象2）

采用组分熔化温度相近的基料，是防止分熔现象的有效措施。3）

各种基料的吸水性，对保护渣性能的稳定以及加工保管都很重要。4）

测定基料各组分的容重及混合粉渣的容重，以便掌握其保温性能。5）

掌握各组分的主要物相，以便了解熔化过程的相变。1）

使用的基料种类应尽量少。不同类型基料，其熔化温度差异134计算原料配比配比的修正

浇铸试验计算原料配比135连铸保护渣课件136I.按已知配比模拟保护渣的生产的工艺要求，配制渣样约1千克左右；II.检测渣样各项物化性能；III.将测定结果与设计的物化指标比较，其偏差应在允许范围内；IV.若偏差过大，找其原因，直到达到要求为止。I.按已知配比模拟保护渣的生产的工艺要求，配制渣样约1千克左137将所配制的保护渣进行下批量浇铸试验。根据试验的结果对配方进行调整。知道达到满意为止，最后作为保护渣的配方，进行大批量的生产。将所配制的保护渣进行下批量浇铸试验。根据试验的结果对配方进行138一混合型粉渣的加工预熔型和烧结型保护渣的加工三颗粒渣的加工一混合型粉渣的加工1391）

混合均匀。防止粉渣熔化区间增大，出现分熔现象，导致渣膜不均匀，从而引起铸坯产生裂纹以及夹杂等缺陷。2）

粒度要细。要求其粒度小于200目的应占85%以上。粒度越细熔化越均匀，分熔现象少。3）

水分要少。水分高，使铸坯易产生皮下气泡，影响保护渣的铺展性。通常要求水分含量不应大于0.5%。4）

包装要密封。为了确保其水分含量几防止在运输和存储时吸潮，故必须防潮。1）

混合均匀。防止粉渣熔化区间增大，出现分熔现象，导致渣1401）

原料应混合均匀。为了确保保护渣的成分和性能的稳定。2）

造块或造球。混合均匀后，制成块或球，烘干后进行熔化或烧结的工艺，对成品渣成分和性能的稳定有着重要的作用。3）

预熔型和烧结型保护渣的粒度的控制。4）

预熔型和烧结型保护渣的水分的控制。吸收水分后不易引起保护渣变质，有利于保管储存。1）

原料应混合均匀。为了确保保护渣的成分和性能的稳定。1411）

圆盘式和圆筒式装置。（如图：5—1）2）

沸腾法造粒装置。（如图：5—2）3）

振动法造粒装置。（如图：5—3）4）

空心球状颗粒渣加工方法。（如图：5—4）5）

机械挤压造粒法。颗粒渣用的粘结剂：纸浆、糖浆、糊精和铝酸钠与糊精混合。1）

圆盘式和圆筒式装置。（如图：5—1）142连铸保护渣课件143连铸保护渣课件144连铸保护渣课件145正确使用保护渣：1、

保护渣在结晶器内有一定的厚度，通常控制在20—40毫米范围内，其目的就是为了保证保护渣在结晶器内均匀变化，使渣层保持稳定，同时起到绝热保温的作用。2、

保护渣应均匀的加到结晶器内，且每次加渣的时间间隔不应过长。3、

在正常的浇注情况下，禁止用钢条搅动接近液面，出现结晶器挂渣是正常现象。4、

采用自动加渣方法。1）减轻工人的劳动和改善操作人员的环境；2）准确的保持结晶器内渣层的厚度；3）加渣均匀；4）自动加渣可减少铸坯表面缺陷，提高原始合格率。正确使用保护渣：146因为连铸保护渣的通用性比较差，又没有一个统一的标准，即使选择浇注的钢种和断面相同的保护渣，但由于拉速、钢水质量和设备参数的不同，同样不一定浇出表面质量好的铸坯。为了免保护渣的选择不当，造成不必要的浪费，通常按以下方法进行选择：1.

委托研究单位或有研究能力的工厂进行研究。在铸机投产之前，委托有保护渣经验的研究单位或有保护渣经验的厂家进行保护渣设制和研究，最后提出适合本厂铸机使用的保护渣，或者进行仿制。2.

选择与自己铸机条件相似的其他铸机用的保护渣。新铸机选用时，选用与自己条件相似的其他铸机用的保护渣进行试用，然后根据所得的铸坯质量情况，再由有保护渣经验的专家或有经验的工程即使人员观察所用的保护渣在结晶器内实际的熔化特性，并对所用的保护渣进行调整，从而达到要求。因为连铸保护渣的通用性比较差，又没有一个统一的标准，即使选择147一、板坯连铸及凝固过程中的特点二、板坯保护渣性能的选择一、板坯连铸及凝固过程中的特点1481）

铸坯在凝固过程中，沿宽边水平方向有较大的拉伸应力，它随着铸坯宽度增加而增大是造成板坯纵裂纹的主要原因之一。2）

在连铸过程中，结晶器壁各部位温度场是不均匀的从而使结晶器内凝固坯壳厚度不均匀。3）在连铸过程中，结晶器壁与坯壳间的缝隙是不一样的。4）高速板坯连铸时，随着拉坯速度的增加，其摩擦力增大，促进纵裂纹的产生。1）

铸坯在凝固过程中，沿宽边水平方向有较大的拉伸应力，它1491、熔化温度的选择2、保护渣消耗量的选择3、粘度的选择1、熔化温度的选择150降低保护渣熔化温度，可以减少摩擦力，从而减少了板坯表面纵裂纹的数量，同时提高了结晶器润滑程度，如图：在高速板坯连铸机应采用低熔化温度，一般控制在1000——1100℃范围内，且应与保护渣粘度相适应。降低保护渣熔化温度，可以减少摩擦力，从而减少了板坯表面纵裂纹151保护渣的消耗量的大小直接影响渣膜的厚度和均匀性，从而引起纵裂纹的产生。可用保护渣的消耗量与结晶器壁平均散热效率之间的函数关系监视连铸过程中保护渣消耗量是否正常。保护渣的消耗量的大小直接影响渣膜的厚度和均匀性，从而引起纵裂152连铸保护渣课件153一、方坯连铸的特点二、方坯连铸保护渣的特性一、方坯连铸的特点154连铸保护渣课件155一、低合金钢的特点二、低合金钢保护渣的设计一、低合金钢的特点1561.

方坯连铸品种多，断面尺寸和拉坯速度差别大。故必须有多种性能的保护渣才能满足方坯连铸的要求。2.

方坯铸坯和板坯铸坯相比，不易产生表面纵裂纹和凹坑等缺陷，故保护渣的熔化温度和粘度，以及消耗量等的控制范围比板坯用渣相应地宽些。但对于小方坯用的保护渣存在绝热完全相反的二种观点：1）

采用低熔点低粘度和较高熔化温度的保护渣。因为，随着方坯断面的减少，铸坯散热快，液面钢液温度低。2）

采用高熔点高粘度和低熔化速度的保护渣。由于，小方坯散热快，钢液面温度低和液面不稳定，因此保护渣应具有保温性能好，消耗量少及熔渣层薄的特点。1.

方坯连铸品种多，断面尺寸和拉坯速度差别157对于低合金钢连铸，由于拉速的进一步提高，拉漏事故发生率增大，其中粘结性拉漏约占80%左右，因此，问题的关键是克服粘结漏钢的发生。分析表明，消除低合金钢连铸粘结漏钢的关键在于：1）

减少含碳块状物在结晶器四周的形成；2）

增大液渣流入能力，满足液渣耗量的要求，避免与坯壳与结晶器直接接触；3）

降低熔点，增大结晶器内液态润滑长度，实现“全程液态”润滑；4）

改善保护渣玻璃化性倾向，增大热传导能力，减少摩擦力。对于低合金钢连铸，由于拉速的进一步提高，拉漏事故发生率增大，1581）

优化配炭技术2)

合理确定渣的粘度范围3）确保熔化温度不高于结晶器出口铸坯表面温度4）改善保护渣的结晶特性1）

优化配炭技术159通过优化配炭，减少含碳快状物在结晶器四周的析出。通过优化配炭，减少含碳快状物在结晶器四周的析出。160连铸保护渣课件161使熔点稍低于或等于结晶器下口处坯壳表面温度，保证在结晶器长度方向实现“全程液态润滑”。同时，降低熔化温度，固态渣膜减薄，有利于加强结晶器传热，进而为提高拉速提供了可能。使熔点稍低于或等于结晶器下口处坯壳表面温度，保证在结晶器长度162拉漏与保护渣的结晶特性有关，结晶能力的降低以减少拉漏次数。确保低碳钢结晶器保护渣在950℃以上处于非晶体状态，可使发生粘结漏钢的可能性最小。拉漏与保护渣的结晶特性有关，结晶能力的降低以减少拉漏次数。确163

1641、不锈钢铸坯振痕深2、不锈钢铸坯表面易产生凹坑3、含钛不锈钢结晶器内液面易结“冷皮”1、不锈钢铸坯振痕深165钢中含碳在0.1%和Ni/Cr当量比为0.55左右的钢种连铸时振痕比较深，（如图所示6—1）：振痕深不仅使铸坯表面的晶粒度不同，以内器表面微裂纹，同时在振痕谷处易嵌渣，这些缺陷在加热轧制时很难消除的。因此，增大了铸坯的修磨量。提高保护渣的粘度可以减轻振痕的深度，但提高振动频率和减少振幅即减少滑脱时间更为有效。高频率小振幅是连铸不锈钢不可缺少的条件。钢中含碳在0.1%和Ni/Cr当量比为0.55左右的钢种连铸166铸坯表面凹坑与钢的化学成分有关，见图6-2：SU304比SUS321不锈钢凹坑出现率高。凹坑处不仅结晶组织粗化，而且常常伴随表面裂纹、渗钢和漏钢产生，同时铸坯平整度较差，从而增加铸坯表面的修磨量或剥皮量。铸坯表面凹坑与钢的化学成分有关，见图6-2：SU304比SU167连铸保护渣课件168消除“冷皮”的措施“1）

严格控制钢中[N]、[O]和[Ti]的含量，[N]最好小于80ppm；[O]小于50ppm；[Ti]0.4%以下。2）

采用保护浇注，这对含钛不锈钢是必不可少的。3）

采用碱度和粘度较低的保护渣。因在浇注含钛不锈钢时，其碱度和粘度都是增加的。4）

保护渣熔剂选择和用量控制是非常重要的。5）

适当提高钢液的过热度，可提高钢液的流动性，对减少“冷皮”铸坯表面缺陷和操作的顺利都是有利的。过热度在50℃左右为宜。6）

选择合适的水口形式和出口角度。倾角向上5°——17°是合适的，同时应防止由水口而使钢液面夹杂物聚集。消除“冷皮”的措施“169连铸保护渣课件170一、铸坯表面渗碳二、结晶器内的增碳三、无炭和含炭量少的保护渣一、铸坯表面渗碳1711、铸坯表面渗碳的机理2、表面渗碳的部位1、铸坯表面渗碳的机理172

保护渣在熔化过程如图所示：在粉渣层，液渣层以及粉渣层与液渣层之间有一层炭的富集层。当富集层由于振动液面波动使一部分进入铸坯和结晶器之间，与铸坯接触时发生渗碳。富炭层的薄厚取决于保护渣中加入的炭质材料的类型和数量。

173连铸保护渣课件174由于铸坯表面不平和振痕的存在，与炭质材料接触是不均匀的，所以表面渗碳程度也是不一样的。此外，连铸过程中结晶器内液面不稳定也会引起铸坯表面局部渗碳，尤其是在液面突然上升时更为严重，所以保持结晶器内液面稳定是很重要的。由于铸坯表面不平和振痕的存在，与炭质材料接触是不均匀的，所以175连铸超低碳钢时，由于采用含有炭质材料的保护渣，引起结晶器内钢液增碳，一般可增加20——30ppm的碳。连铸时，由于结晶器的振动，伸入式水口流出钢液对钢液的搅动及结晶器钢液面的波动等因素的影响，使结晶器内钢液与保护渣的炭质材料直接接触，造成钢液的增碳。在生产超低碳钢时，钢液微量增碳是不允许的。因此，采用一般含有炭质材料的保护渣（即炭质材料加入量大于2%）是无法生产这类钢的。只有保护渣中含炭量小于1%或采用无炭保护渣才能解决这类钢的增碳问题。连铸超低碳钢时，由于采用含有炭质材料的保护渣，引起结晶器内钢1761、采用氮化物代替炭质材料2、采用碳酸盐代替炭质材料3、采用碳化物代替部分炭质材料4、采用强的还原性物质1、采用氮化物代替炭质材料177如图所示如图所示178在低碳保护渣中，配入7%—20%碱金属和碱土金属的碳酸盐。利用结晶器内钢液的热量，使碳酸盐分解时的吸热反应来达到控制保护渣熔化速度的目的。这种保护渣中碳酸盐含量在7%——20%的范围内，不足7%时吸热量小，起不到降低熔化速度的作用，而超过20%时吸热量过大，造成保护渣的熔化不良，其结果使结晶器钢液面冷却，引起捉表面起皮和结疤。在低碳保护渣中，配入7%—20%碱金属和碱土金属的碳酸盐。利179在低碳保护渣中配入部分碳化物代替部分炭质材料，从而达到控制保护渣熔化速度的目的。实际上是在钢液增碳和铸坯表面渗碳允许的范围内的配炭量，不足部分用碳化物代替。这类碳化物有：碳化硅、碳化钨、碳化钙等。在低碳保护渣中配入部分碳化物代替部分炭质材料，从而达到控制保180连铸超低碳钢时，为了防止结晶器内钢液增碳和铸坯表面渗碳，保护渣中配入一定数量的强还原物质，如Ca—Si粉、Fe—Mn粉和金属铝粉等。由于它们具有对氧亲合力比碳大的特性，从而可以减少了炭质材料的氧化速度，这样就可以减少炭质材料的加入量。强还原物质应控制在0.5%——5.0%范围内，而炭质材料应小于1.0%。强还原物质不足0.5%和炭质材料不足1.0%时，则保护渣熔化速度就会过快；还原性物质超过5.0%时，则又会出现强还原物质未完全氧化而残留在保护渣中。此外，炭质材料加入量若大于1.0%时，很难避免钢液的增碳。

连铸超低碳钢时，为了防止结晶器内钢液增碳和铸坯表面渗碳，保护181连铸保护渣课件182一、水含量的测定

二、粒度的测定一、水含量的测定183保护渣水分分为吸附水和结晶水。在此仅指前者。测定时一般使用烘箱并配置精密天平，试样在烘干后的损失的重量和烘干前原始重量之比值，就是此保护渣的含水率。这种方法能够得到较高的测试精度，但耗用的时间多。现在多采用水分快速测定仪测定，将一定量天平的称盘置于红外线灯泡的直接辐射下，试样接受红外线辐射的热能后，吸附水迅速蒸发，充分蒸发后，即能通过仪器上的光学投影装置，直接读出试样含水率的百分比，测试时间短，操作方便。保护渣水分分为吸附水和结晶水。在此仅指前者。测定时一般使用烘184保护渣粒度的测定多采用标准振筛机测定。选用80目、100目、120目、180目、200目等标准筛一组，按上粗下细的顺序放在振筛机上，称量保护渣50克，放入80目筛中，振筛机振动3分钟后，分别称量各筛渣粉的重量，同总渣粉重量的百分比，即可获得保护渣颗粒度分布情况。保护渣粒度的测定多采用标准振筛机测定。选用80目、100目、185通常采用变形法或称为高温显微镜法来测定保护渣的熔化温度。因为保护渣是多组元的混合物，所以无恒定的熔点。为了比较各种不同渣熔化情况，人们认为把试样熔化为原高度的一半时的温度称为该渣的熔点。通常采用变形法或称为高温显微镜法来测定保护渣的熔化温度。因为186连铸保护渣课件187连铸保护渣课件1881、熔化温度的确定2、测定装置3、测定方法4、熔化速度的测定方法1、熔化温度的确定189保护渣的熔化速度通常用标准试样在测定温度下完全熔化所需的时间来表示，后者用单位面积、单位时间内渣熔化的重量来表示。主要有两种测定方法：保护渣的熔化速度通常用标准试样在测定温度下完全熔化所需的时间190如图所示如图所示191连铸保护渣课件192连铸保护渣课件193连铸保护渣课件194结晶温度的测定：熔融状态的连铸保护渣，绝大部分呈玻璃透明态，可以透射光线。利用这个特点加热保护渣使其熔化，然后以一定速度降温，透过光源，用实体显微镜观察到渣中开始析出晶体的温度。具体方法：将铂铑热电偶接头处蘸取少量糊状保护渣，加温到1400℃，使保护渣完全熔化，然后以每秒5℃的速度降温，同时在显微镜中观察其晶体析出和长大，记录开始析出的温度。如图结晶温度的测定：熔融状态的连铸保护渣，绝大部分呈玻璃透明态，195连铸保护渣课件196如图所示如图所示197一、高速连铸的特点二、高速连铸保护渣的成分设计三、高速连铸保护渣的发展状况一、高速连铸的特点198连铸保护渣课件199（1）

高的熔化速度，能够及时补充液渣的快速消耗；（2）

高的液渣流入能力，获得较大的渣耗量，以满足结晶器润滑的要求；（3）

结晶器与铸坯之间渣膜均匀，使铸坯传热均匀，防止裂纹产生；（4）

对于裂纹敏感性钢种，渣膜应具有一定的热阻，控制传热速度，防止初期坯壳热应力过大，造成应力集中；（5）

稳定的熔融结构，不会由于拉速的较大波动影响熔渣层的厚度，防止高拉速时，熔渣供应不足以及固态渣粒的流入；（6）

适宜的析晶能力，满足减少结晶器与铸坯间的摩擦力及特殊钢种控制热流的要求；（7）

具有良好的物性稳定能力，不会由于液渣在结晶器内成分或温度的变化，呈现较大的物性波动。

（1）

高的熔化速度，能够及时补充液渣的快速消耗；200薄板坯连铸与厚板坯连铸相比，有其独特的工艺。1）

拉坯速度快。通常薄板坯连铸的拉坯速度在3——6m/min范围内，因此，使铸坯表面振痕浅，表面光洁，铸坯表面质量好。2）

由于拉坯速度快，单位时间注入结晶器内钢液量大，再加上水口形状的限制，使结晶器内钢液搅拌比较强烈，这样逼近容易引起表面和皮下夹渣及裂纹的产生，同时使结晶器内钢液面上熔渣厚度难以保持均匀。3）

在浇注过程中，由于薄板坯派结晶器壁各处的温度场分布不均匀和流股强烈的冲刷，使凝固坯壳不均匀，易产生裂纹。4）

由于薄板坯的宽厚比和吨钢钢液与结晶器壁接触面积大，钢液散热速度比任何类型的断面的铸坯都快。因此，钢液凝固速度快，结晶器液面温度低，如果拉坯速度不当，铸坯表面和皮下夹渣以及皱皮等缺陷。5）

薄板坯连铸拉坯速度变化范围宽，幅度大，易使铸坯产生夹渣和漏钢。薄板坯连铸与厚板坯连铸相比，有其独特的工艺。201与宽厚板坯连铸相比，薄板坯连铸由于结晶器散热快，液面温度低以及拉坯速度快的特点，因此，薄板坯连铸用的保护渣，其熔化温度和粘度都应是低的，而熔化速度是快的。从减少薄板坯的摩擦力，增加渣耗量，改善玻璃性能和润滑等方面，也要求保护渣具有低的熔化温度和粘度。但是过低的熔化温度回导致表面凹陷。与宽厚板坯连铸相比，薄板坯连铸由于结晶器散热快，液面温度低以2021、保护渣成渣速度快。由于薄板坯连铸拉坯速度快，幅度变化大。如图所示：单位时间内成渣速度必须快，否则液渣层变薄造成铸坯表面缺陷。2、由于薄板坯吨钢表面积大，渣耗量相对大一些，要求保护渣成渣速度快一些。3、由于薄板坯拉坯速度变化幅度大，要求保护渣成渣速度快一些。1、保护渣成渣速度快。由于薄板坯连铸拉坯速度快，幅度变化大203连铸保护渣课件204一、薄板坯连铸的特点二、对薄板坯保护渣的要求三、对薄板坯保护渣性能的要求一、薄板坯连铸的特点205连铸保护渣的配制原则一般是以SiO2—CaO—Al2O3系的低熔点低粘度区为基础，并用适量的Na2O、CaF2等调整熔点和粘度。但各国由于不同的资源情况和浇注特定钢种的需要，也有用Li2O、BaO、NaF、B2O3等物料对其性能进行调整。与普通连铸保护渣相比，高速连铸保护渣要求具有较低的粘度和较低的熔融温度。降低连铸保护渣的粘度、软化温度和结晶温度，对增大渣耗，降低结晶器摩擦阻力非常有利。因此，为了满足高速连铸的需要，保护渣应具有较低的粘度，较低的晶体析出温度，较低的软化及熔融温度，合适的碱度。连铸保护渣的配制原则一般是以SiO2—CaO—Al2O3系的206国外在研究保护渣基本特性和原材料的基础上，采取添加Na2CO3、Li2CO3（可降低粘度）和硅藻土（可降低体积密度），减少碳（骨架材料）的加入量，使保护渣的熔化速率在一般保护渣的3倍以上。这种高熔化速率的保护渣（参数如下表4）。已应用于板坯连铸机的高速浇注中，成功的浇注速度最大达5m/min。国外在研究保护渣基本特性和原材料的基础上，采取添加Na2CO207连铸保护渣课件208连铸保护渣课件209图6—4高温下BN粒子的氧化作用图6—4高温下BN粒子的氧化作用210连铸保护渣课件211连铸保护渣课件212连铸保护渣课件213连铸保护渣课件214连铸保护渣课件215连铸保护渣1216连铸保护渣11第一章连铸保护渣概述第二章连铸保护渣的理论基础第三章连铸保护渣的物化特性及对铸坯质量的影响第四章连铸保护渣在结晶器内的行为第五章连铸保护渣的生产第六章连铸保护渣的系列化设计第七章连铸保护渣性能的测试方法第八章连铸保护渣的最新进展第一章连铸保护渣概述第二章连铸保217第一节连铸保护渣的发展及现状第二节连铸保护渣的类型及特点第三节连铸保护渣的冶金作用第一节连铸保护渣的发展及现状第二节连铸保护渣的类218国外：从1962年欧洲开始，法国“东方”在1963年采用浸入式水口保护浇注技术，1965年日本在连铸机上应用了粉末保护渣浇注。国内：1972年应用浸入式水口保护浇注，70年代中期得到迅速的发展。连铸保护渣从60年代问世，70年代是其研究和应用比较活跃的时期，80年代由于高速来连铸、高温连铸要实现热送或直轧，以及特钢连铸等技术对保护渣提出了更高的要求。保护渣的发展与现状国外：从1962年欧洲开始，法国“东方”在1963年采用浸入219第一节保护渣的化学组成第二节保护渣的三元相图第三节熔渣的离子结构模型第四节熔渣的物化特性第一节保护渣的化学组成第二节220保护渣类型发热渣绝热渣预熔渣烧结渣粉渣颗粒渣实心形空心形保护渣（外形）保护渣类型发热渣绝热渣预熔渣烧结渣粉渣颗粒渣实心形空心形保护221第一节熔化特性及对铸坯质量的影响第二节粘度特性及对铸坯质量的影响第三节结晶特性及对铸坯质量的影响第五节矿物特性及对铸坯质量的影响第四节传热特性及对铸坯质量的影响第一节熔化特性及对铸坯质量的影响第二节222

第一节连铸过程中钢液弯月面的形状

第二节坯壳及铸坯表面振痕的形成

第三节结晶器和铸坯间渣膜的形成和作用第一节连铸过程中钢液弯月面的形状第二节223第一节保护渣原料种类及要求第二节连铸保护渣的配制及加工第三节连铸保护渣的使用第四节连铸保护渣的选择第一节保护渣原料种类及要求第二节224第一节板坯连铸保护渣第二节方坯连铸保护渣第三节低合金连铸保护渣第四节弹簧钢连铸保护渣第五节不锈钢连铸保护渣第六节超低碳钢连铸保护渣第七节高碳钢连铸保护渣第一节板坯连铸保护渣第二节方225第一节保护渣的物性的测定第二节保护渣的熔化特性的测定第三节保护渣粘度的测定第四节保护渣结晶特性的测定第五节保护渣表面张力的测定第一节保护渣的物性的测定第二节226第一节高速连铸保护渣第二节薄板坯连铸保护渣第一节高速连铸保护渣第二节薄板坯连铸保227一、发热渣1.组成硅酸盐和氟化物，配入金属氧化剂。2.特点1）优点当粉渣与钢液接触时，靠粉渣中的铝粉和硅钙粉氧化发热，形成熔渣层，且不会使钢液面温度下降，利于消除钢液面上的冷皮；由于结晶器钢液面热状况的改善，形成熔渣层的时间短，增加了熔渣与钢液接触的时间，利于发挥保护渣在钢液面的功能。2）缺点由于配入氧化剂，可能引起钢液表面的含氧量增高，不利于去除夹杂物；此种渣成本较高，如配料不当会出现猛烈燃烧，结晶器表面产生大量的烟气和火焰，液面状况不易观察，影响浇钢工人的操作。一、发热渣2281.预熔渣这种渣是将含Cao和SiO2的材料、氟化物和其他含Na+的材料按一定的化学成分要求配渣再经以下工艺流程制造：粉末原料混合造球入炉熔化预熔渣料粉碎混合加炭质材料颗粒化干燥预熔颗粒渣优点：1）其化学成分和相成分均匀，在结晶器内能均匀熔化，形成稳定的熔渣层，结晶器与铸坯间形成的渣膜较均匀，从而获得表面质量良好的铸坯。2）对钢种和连铸工艺参数的适应较强，保护渣成品不易吸潮，储存期长。缺点：生产工艺复杂，产品价格高于混合型粉渣很多，推广使用受到了限制。粉末原料混合入炉预熔渣料加炭质材料预熔颗粒渣优点：1）其229烧结渣

烧结型粉渣的生产程序如下：（1）在化学成分相当稳定的粉状混合物中拌入大约5%焦末和18%水分（2）通过圆盘造球机将混合料造成小球（3）通过蓖式烧结机对预处理的混合物进行烧结（4）把烧结物磨细到适宜的粒度范围（5）通过加入某种有机物水溶液，将粉状烧结渣与一定数量的细炭粉进行混合造球，然后烘干优点：其熔化均匀性好，在连铸中应用取得了良好的效果。但其生产比较复杂，故使用范围受到了一定的限制。烧结渣230保护渣在连铸过程中起到五大冶金作用：

一、防止钢液面受空气的再氧化二、对钢液有绝热保温作用三、吸收和溶解非金属夹杂物四、在结晶器壁与坯壳间起润滑作用五、控制传热的速度和均匀性保护渣在连铸过程中起到五大冶金作用：一、防止钢液面受空气的再231保护渣加到钢液面要求尽快的形成熔渣层并均匀覆盖在钢液面上，使钢液与空气隔离，在这个过程中，尤其应注意保护钢液的弯月面。氧的传递也可以通过熔渣间接输送，它主要取决于熔渣中的氧化铁的含量，使用含氧化铁高的保护渣对铸坯的质量是不利的。保护渣加到钢液面要求尽快的形成熔渣层并均匀覆盖在钢液面上，使232钢液表面的凝固和弯月面出生坯壳的提前凝固对铸坯的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，形成一个由金属和氧化物组成的硬壳结构，它被卷入坯壳后造成严重缺陷。渣的保温作用可以通过覆盖钢液面上的具有温度低，体积密度小的粉末层来实现。炭在保护渣中起到隔离作用，控制粉渣的熔化速度，阻止粉末层烧结，使其在液渣上始终维持一粉渣层，充分发挥其绝热保温的功能。钢液表面的凝固和弯月面出生坯壳的提前凝固对铸坯的表面将产生不233进入结晶器的钢液不可避免的带入非金属夹杂物，它包括由浇注系统带入的耐材和脱氧产物。如不能将其溶解和吸收被卷入坯壳会形成表面和皮下夹杂缺陷。从热力学观点来看，硅酸盐系熔渣是能吸收和溶解这些非金属夹杂物的。进入结晶器的钢液不可避免的带入非金属夹杂物，它包括由浇注系统234钢液面上的液态渣填充到结晶器和坯壳间的润滑功能十分重要。其润滑作用与形成的渣膜的厚度、均匀性和结构有关，其实实际上是流体润滑。这要求熔渣具有玻璃态的性能，熔渣内不应有高熔点出现。钢液面上的液态渣填充到结晶器和坯壳间的润滑功能十分重要。其235由于结晶器和铸坯之间形成渣膜，坯壳向水冷结晶器铜壁的传热和敞开浇注比较有很大的变化，传热的均匀性得到了改善。返回本章由于结晶器和铸坯之间形成渣膜，坯壳向水冷结晶器铜壁的传热和敞236熔化温度1）定义：炉渣为多元系，故其熔化温度是一个温度区间，无恒定温度。炉渣的熔点是指完全熔化的温度。2）

测定方法：分析法、淬火法、热丝法、半球法及差热分析法。较精确的方法为热分析法、差热分析法及淬火法。3）

对与简单的渣系，可以利用它们的相图直接查出它们的熔点。熔化温度237如图2-5如图2-5238物理特性1.熔化温度2.粘度3.熔渣的表面张力4.熔渣—金属液面的界面张力5.熔渣的密度6.熔渣的热容化学特性1.熔渣的碱度2.熔渣的氧化能力及还原能力3.熔渣溶解气体的能力物理特性化学特性239如图2-6如图2-6240（如图2-7）（如图2-7）241连铸保护渣课件242连铸保护渣课件243连铸保护渣课件244如图2-8如图2-8245连铸保护渣课件246㈠熔化特性㈡对铸坯质量的影响㈠熔化特性㈡对铸坯质量的影响247一、粘度特性三、对铸坯质量的影响二、粘度的计算一、粘度特性三、对铸坯质量的影响二、粘度的计算248一般指在指定温度下渣完全熔化所需要的时间。一般指在指定温度下渣完全熔化所需要的时间。249熔化温度熔化速度熔化温度的影响因素返回目录熔化温度返回目录250结晶特性对铸坯质量的影响返回目录结晶特性对铸坯质量的影响返回目录251保护渣应该具有良好的玻璃态，这样才能保证渣膜的润滑功能，使铸坯在结晶器内向下的运动的过程中受到尽可能低摩擦力。铸坯所受到的摩擦力包括了固体摩擦力和液体摩擦力，前者由结晶器与固相渣膜间的接触，或者是渣膜不连续而出现铸坯直接接触所引起，后者则为液相渣膜内的渣膜内的剪应力。如果保护渣结晶能力强，易于析出晶体，不仅对固体摩擦有不利影响，而且也不可能增大液相渣膜内的剪应力。保护渣应该具有良好的玻璃态，这样才能保证渣膜的润滑功能，使铸252结晶率高的保护渣，往往晶体的析出温度也高，从而温度高的保护渣不仅增大固体渣膜与结晶器接触的摩擦力，而且使液体渣膜的剪应力增大，从而对渣膜的润滑性有很大的破坏作用，进而使铸坯穿钢的发生率提高。结晶率高的保护渣，往往晶体的析出温度也高，从而温度高的保护渣253●

传热特性●

对铸坯质量的影响●传热特性●对铸坯质量的影响254一、矿物特性二、对铸坯质量