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连铸用保护渣概述 秦立刘兴平范咏莲 中冶集团建筑研究总院耐火所 摘要本文对连铸用保护渣的类型、作用、以及作用原理、基本成分、理化性质作了一个综述，并展 望了连铸保护渣的发展方向． 连铸技术以其简化生产工序、提高金属收得率、节能降耗、提高铸坯质量和改善劳动条件等优点而 得到迅速发展，使用的短短时间内使得连铸比提高了10％以上。连铸浸入式水口和保护渣浇铸从20世纪 60年代提出已有将近60多年历史，它对稳定连铸工艺、扩大连铸品种、提高铸坯质量和产量都是一项极为 有效的技术，极大的促进了连铸的发展。可以说，连铸能达到目前水平是与该项技术密不可分的。因此， 连铸保护渣技术已成为现代连铸技术的重要组成部分。 1保护渣的出现 炼钢的目的是为了获得成分均一、夹杂少而且分布均匀、组织致密、表面质量良好的钢坯。要获得 好的钢坯，不仅要在钢水浇注前采取措施，而且还应采用保护浇注。 在未采用保护渣浇注之前，通常是采用植物油润滑铸坯，这种浇注方式具有许多明显的缺点，也不 能起到吸收钢液表面非金属夹杂物的作用，因而不能从根本上改善钢的质量，特别是表面质量。20世纪 60年代初，受渣洗法的启发，曾对某些钢种(如不锈钢、滚珠钢)采用液体渣保护浇注，获得了良好的效 果。从此用保护渣浇注就被广大研究工作者所关注，另外冈为保护渣所用的原料大都是成本较低或废弃 的耐火材料，也使得这项技术具有较大的市场前景：同时为了满足洁净钢冶炼的要求，也促使研究工作者 们向这方面钻研，从而推动了这项技术紧随连铸技术的发展而发展。连铸保护渣研制也就作为炼钢过程 中一个重要的课题被提出来。 2保护渣的基本类型[1】 当前国内外使用的保护渣仍然是以CaO．Si02．A1203的硅酸盐材料为基础。根据渣的形成和组成的差 别将保护渣分为发热渣、绝热渣、预熔渣和烧结渣。从保护渣的外形来划分，有粉渣、实心颗粒渣、空 心颗粒渣和液渣四种。 目前我国应用的保护渣主要是预熔型保护渣，外形以雾化空心颗粒为主，国内板坯铸机大部分采用这 种渣型。还有部分实心颗粒渣和粉状渣在使用，但大多用在方坯铸机上。 3保护渣的作用原理 对保护渣在运用过程中的结构米讲，现在有很多种理论。有人认为从外到里可以分为固渣层、烧结 层、玻璃层、预熔层、熔渣层5层的结构。也有人认为分为粉渣层、烧结层、液渣层3层结构。更有更 简单模型提出l刮渣层和液渣层的2层结构。现在大家比较认同的是纵向和横向的三层结构。 3．1保护渣的纵向层状结构 保护渣的纵向层状结构是指钢水液面上覆盖的保护渣形成从上到下的分层结构，依次为粉末层、烧 结层、熔渣层(如图1所示)，这就是所谓的三层结构。 粉渣层 烧结层 溶渣层 图1保护渣的纵向层状结构图 目前国内使用的大多数保护渣均属于此种结构。这种保护渣用于实际浇铸时，希望在浇铸过程中 形成稳定的三层结构，特别应有稳定的熔渣层和粉渣层，这对提高铸坯的表面质量是非常重要的。 3．2保护渣的横向层状结构 保护渣的横向层状结构指的是结晶器与铸坯凝壳之间由熔融液态渣膜和熔融后又凝固的固态渣膜构 成的层状结构，如图2所示。在此结构中希望有一定的渣膜，这对铸坯的润滑、传热具有很重要的作用。 麟～ 羹爵 鍪一?一 图2保护渣的横向层状结构图 由于保护渣在使用过程中形成的层状结构可以知道它在连铸过程中发挥的重要作用。早期的连铸保 护渣主要是润滑作用，使得铸坯和结晶器之问有一定的润滑．便丁：铸坯的拉山。同时在此过程中保护钢 水，对钢水保温、防止二次氧化。后来发展到具有一定的冶金功能，能净化钢水。纵向的三层结构使 得保护渣能隔绝空气，防lt空气中的氧进入钢水发生二次氧化：对裸露的钢液绝热保温防止散热；同时 它的溶渣层可以捕集、溶解从钢水中上浮到钢液面的非金属夹杂物，净化钢水，发挥冶金功能：纵向的 层状结构填补坯壳与结晶器之间的气隙，改善结晶器传热；同时形成的渣膜存在于结晶器铜管和凝固壳 之间的液渣膜起润滑作用，减少拉坯阻力，防止铜管与凝固壳粘结，提高表面质量，减少漏钢：纵向的 层状结构更能控制传热的速度和均匀性，起到比较好的作用。总之保护渣的纵向和横向的层状结构使得 能更好的发挥其功能。 4保护渣的理化性质 一种好的保护渣就是在上述的作_qj最好搭配的组合。很有必要对保护渣的性能衡量一下。保护渣的 主要理化指标包括成分、熔点、熔速、粘度、吸收夹杂能力等。 4．1熔化性能 熔化温度(熔点)和熔化速度(熔速)是影响结晶器内弯月面上方渣层传热的重要参数，也是影响 保护渣在使用过程中层状结构形成的重要因素。是保护渣重要的理化指标之一。 保护渣的熔化温度，一般认为应低于结晶器}q钢液弯月面的温度。这样就使粉渣在钢液弯月面处保 持熔融状态；并使结晶器上部的铸坯凝固壳表面的渣膜处于粘滞的流动状态，起到充分润滑铸坯的作用。 保护渣的熔化速度对传热