連鑄工藝、設(shè)備--07連鑄保護渣及覆蓋劑

1、第七章第七章 連鑄保護渣及覆蓋劑連鑄保護渣及覆蓋劑71 71 保護渣的冶金功能及理化性能保護渣的冶金功能及理化性能一一. .保護渣的冶金功能保護渣的冶金功能1. 1.絕熱保溫減少鋼液熱損失絕熱保溫減少鋼液熱損失位于結(jié)晶器液面最上層的粉狀層，結(jié)構(gòu)松位于結(jié)晶器液面最上層的粉狀層，結(jié)構(gòu)松散，具有良好的絕熱保溫作用。可以防止散，具有良好的絕熱保溫作用?？梢苑乐菇Y(jié)晶器中鋼水表面結(jié)殼，避免添加保護渣結(jié)晶器中鋼水表面結(jié)殼，避免添加保護渣形成熔渣后又固結(jié)成蓋，并可防止浸入式形成熔渣后又固結(jié)成蓋，并可防止浸入式水口周圍結(jié)渣，保護渣的絕熱保溫作用在水口周圍結(jié)渣，保護渣的絕熱保溫作用在于保持保護渣上層粉狀層又一定的

2、厚度。于保持保護渣上層粉狀層又一定的厚度。2. 2.隔絕空氣防止對鋼液的二次氧化隔絕空氣防止對鋼液的二次氧化覆蓋于鋼液面上的液渣層，隔絕空氣與鋼液覆蓋于鋼液面上的液渣層，隔絕空氣與鋼液表面的接觸，保護鋼液表面不受空氣的二次表面的接觸，保護鋼液表面不受空氣的二次氧化。為了更好地起到保護作用，液渣層應(yīng)氧化。為了更好地起到保護作用，液渣層應(yīng)均勻覆蓋于鋼液面上，渣中不應(yīng)含有使鋼氧均勻覆蓋于鋼液面上，渣中不應(yīng)含有使鋼氧化的成分，如應(yīng)限制渣中氧化鐵含量，熔渣化的成分，如應(yīng)限制渣中氧化鐵含量，熔渣的透氣性要低對鋼液的潤濕性要好。的透氣性要低對鋼液的潤濕性要好。3吸收非金屬夾雜物凈化鋼渣界面吸收非金屬夾雜物凈

3、化鋼渣界面上浮至結(jié)晶器液面上的氧化物，隨著注流上浮至結(jié)晶器液面上的氧化物，隨著注流在結(jié)晶器中的對流，有可能在彎月面被卷在結(jié)晶器中的對流，有可能在彎月面被卷入凝固殼，造成鑄坯的皮下或表面夾雜物入凝固殼，造成鑄坯的皮下或表面夾雜物等缺陷。因此，保護渣的液渣層應(yīng)具有良等缺陷。因此，保護渣的液渣層應(yīng)具有良好的吸收和溶解夾雜物的能力。為此保護好的吸收和溶解夾雜物的能力。為此保護渣的熔渣應(yīng)有低的粘度，對氧化物夾雜的渣的熔渣應(yīng)有低的粘度，對氧化物夾雜的潤濕性好，吸收夾雜物以后自身性能要穩(wěn)潤濕性好，吸收夾雜物以后自身性能要穩(wěn)定。定。4潤滑坯殼并改善凝固傳熱潤滑坯殼并改善凝固傳熱填充于氣隙中的渣膜對凝固坯殼能起

4、到良好填充于氣隙中的渣膜對凝固坯殼能起到良好的潤滑作用，減少拉坯阻力，從而可防止坯的潤滑作用，減少拉坯阻力，從而可防止坯殼與結(jié)晶器壁的粘結(jié)。此外熔渣進入坯殼與殼與結(jié)晶器壁的粘結(jié)。此外熔渣進入坯殼與結(jié)晶器壁之間，使氣隙不在存在，熱阻減小，結(jié)晶器壁之間，使氣隙不在存在，熱阻減小，凝固坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱得到改善，使坯凝固坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱得到改善，使坯殼均勻生長，有利于減少鑄坯裂紋的形成。殼均勻生長，有利于減少鑄坯裂紋的形成。二二. .保護渣的結(jié)構(gòu)保護渣的結(jié)構(gòu)l 要求在鋼液面上形成要求在鋼液面上形成粉渣層粉渣層燒結(jié)層燒結(jié)層液渣層液渣層3 3層層結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。1 1粉渣層粉渣層 構(gòu)成粉體特性的因素：

5、粒度大小、粒子間的相互構(gòu)成粉體特性的因素：粒度大小、粒子間的相互作用力、粒子充填狀態(tài)、粒子的表面能。作用力、粒子充填狀態(tài)、粒子的表面能。l 要求：粉狀渣的粒度一般小于要求：粉狀渣的粒度一般小于0.147mm0.147mm。粉渣層。粉渣層應(yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸龋ㄈ鐟?yīng)有適當(dāng)?shù)暮穸龋ㄈ?5mm25mm）2 2燒結(jié)層燒結(jié)層3 3液渣層液渣層l 一般為一般為101015mm15mm。液渣層的厚度由保護渣的熔化液渣層的厚度由保護渣的熔化速率和消耗速率之間的質(zhì)量平衡來決定。速率和消耗速率之間的質(zhì)量平衡來決定。l添加到高溫鋼液面上低熔點（添加到高溫鋼液面上低熔點（1050105011001100）的粉渣，靠鋼液提供熱

6、量，在鋼液）的粉渣，靠鋼液提供熱量，在鋼液面上形成一定厚度的液渣覆蓋層（面上形成一定厚度的液渣覆蓋層（10 10 15mm15mm），減緩了鋼水沿保護渣厚度方向的傳），減緩了鋼水沿保護渣厚度方向的傳熱；在液渣層上面的保護渣受到鋼液傳過來熱；在液渣層上面的保護渣受到鋼液傳過來的熱量，溫度可達的熱量，溫度可達800 800 900900，但已軟化燒，但已軟化燒結(jié)在一起，形成一層燒結(jié)層；在燒結(jié)層上面結(jié)在一起，形成一層燒結(jié)層；在燒結(jié)層上面是固態(tài)粉狀或粒狀的原渣層（也稱粉渣層）。是固態(tài)粉狀或粒狀的原渣層（也稱粉渣層）。粉渣層的溫度大約在粉渣層的溫度大約在400 400 500500，粒度小，粒度小于于1

7、00100目（目（0.147mm0.147mm），與燒結(jié)層共同起到了），與燒結(jié)層共同起到了隔熱保溫作用。隔熱保溫作用。l在拉坯過程中，由于結(jié)晶器上下振動和凝固在拉坯過程中，由于結(jié)晶器上下振動和凝固坯殼向下運動的作用，鋼液面的液渣層不斷坯殼向下運動的作用，鋼液面的液渣層不斷通過鋼水與銅壁的界面而擠入坯殼與銅壁之通過鋼水與銅壁的界面而擠入坯殼與銅壁之間，在銅壁表面形成一層固體渣膜，而在凝間，在銅壁表面形成一層固體渣膜，而在凝固殼表面形成一層液體渣膜，這層液體渣膜固殼表面形成一層液體渣膜，這層液體渣膜在結(jié)晶器壁與坯殼表面起潤滑作用。同時，在結(jié)晶器壁與坯殼表面起潤滑作用。同時，渣膜充填了坯殼與銅壁之間

8、的氣隙，減少了渣膜充填了坯殼與銅壁之間的氣隙，減少了熱阻，改善了結(jié)晶器的傳熱。隨著拉坯的進熱阻，改善了結(jié)晶器的傳熱。隨著拉坯的進行，鋼液面上液渣不斷消耗掉，而燒結(jié)層下行，鋼液面上液渣不斷消耗掉，而燒結(jié)層下降到鋼液面熔化成液渣層，粉渣層變成燒結(jié)降到鋼液面熔化成液渣層，粉渣層變成燒結(jié)層，再往結(jié)晶器添加新的粉渣，使其保持為層，再往結(jié)晶器添加新的粉渣，使其保持為3 3層結(jié)構(gòu)，如此循環(huán)，保護渣粉不斷消耗。層結(jié)構(gòu)，如此循環(huán)，保護渣粉不斷消耗。l保護渣結(jié)構(gòu)示意圖：保護渣結(jié)構(gòu)示意圖：11粉渣層；粉渣層；22燒結(jié)層；燒結(jié)層；33液渣層；液渣層；44結(jié)晶器結(jié)晶器55凝固坯殼；凝固坯殼；66渣膜；渣膜；77渣皮；渣

9、皮；88結(jié)晶器振動方向；結(jié)晶器振動方向；99鋼坯拉出方向鋼坯拉出方向l要形成要形成3 3層結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是要控制保護渣的熔層結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵是要控制保護渣的熔化速度，即加入到鋼液面的渣粉不要一下化速度，即加入到鋼液面的渣粉不要一下子都熔化成液體，而是逐步熔化。為此，子都熔化成液體，而是逐步熔化。為此，一般都是在一般都是在保護渣中加入碳粒子作為熔化保護渣中加入碳粒子作為熔化速度的調(diào)節(jié)劑。速度的調(diào)節(jié)劑。炭粒子控制熔速的快慢決炭粒子控制熔速的快慢決定于加入炭粒子的種類和數(shù)量。定于加入炭粒子的種類和數(shù)量。三三. .保護渣的理化性能保護渣的理化性能1. 1.熔化特性熔化特性A.A.熔化溫度熔化溫度 保護渣是由多組

10、元組成的混合物，沒有固保護渣是由多組元組成的混合物，沒有固定的熔點，熔化過程有一定的溫度范圍；定的熔點，熔化過程有一定的溫度范圍；通常將熔渣具有一定流動性時的溫度稱為通常將熔渣具有一定流動性時的溫度稱為熔點。熔點。保護渣的液渣形成渣膜其潤滑作用，保護渣的液渣形成渣膜其潤滑作用，因此保護渣的熔化溫度應(yīng)低于結(jié)晶器出口因此保護渣的熔化溫度應(yīng)低于結(jié)晶器出口處的鑄坯表面溫度，通常在處的鑄坯表面溫度，通常在1050105011001100左左右。右。保護渣的熔化溫度主要決定于渣子的保護渣的熔化溫度主要決定于渣子的化學(xué)成分及渣料的粒度?；瘜W(xué)成分及渣料的粒度。B.B.熔化速度熔化速度l 保護渣的熔化速度保護渣

11、的熔化速度決定了鋼液面上形成液渣層厚決定了鋼液面上形成液渣層厚度和渣的消耗量。度和渣的消耗量。熔化速度過快，粉渣層不易保熔化速度過快，粉渣層不易保持，影響保溫，液渣會結(jié)殼，很可能造成鑄坯夾持，影響保溫，液渣會結(jié)殼，很可能造成鑄坯夾渣；熔化速度過慢，液渣層過薄。同時過快過慢渣；熔化速度過慢，液渣層過薄。同時過快過慢的熔化速度都容易造成渣膜的厚薄不均。從而使的熔化速度都容易造成渣膜的厚薄不均。從而使坯殼生長不均勻。坯殼生長不均勻。l 常用一定重量的試樣在一定溫度下完全熔化所需常用一定重量的試樣在一定溫度下完全熔化所需的時間來表示熔化速度。的時間來表示熔化速度。l 保護渣的熔化速度主要靠配入渣中的碳

12、質(zhì)材料來保護渣的熔化速度主要靠配入渣中的碳質(zhì)材料來調(diào)節(jié)。碳質(zhì)材料的碳含量越高，分散度越大、影調(diào)節(jié)。碳質(zhì)材料的碳含量越高，分散度越大、影響熔化速度的作用就越強。響熔化速度的作用就越強。a. a.配加炭黑（配加炭黑（1.5%1.5%）。）。b. b.配加石墨（配加石墨（2 25%5%）。）。c. c.復(fù)合配炭復(fù)合配炭C.C.熔化均勻性熔化均勻性l要求能均勻熔化，鋪展到整個鋼液面上，要求能均勻熔化，鋪展到整個鋼液面上，并能沿四周均勻地流入結(jié)晶器與坯殼之間。并能沿四周均勻地流入結(jié)晶器與坯殼之間。2. 2.粘度粘度l 粘度是保護渣重要物性之一，它直接影響到鑄粘度是保護渣重要物性之一，它直接影響到鑄坯振痕

13、的形成和渣膜的潤滑作用，以及渣吸收夾坯振痕的形成和渣膜的潤滑作用，以及渣吸收夾雜物的能力。澆注條件一定時，渣膜的厚度和均雜物的能力。澆注條件一定時，渣膜的厚度和均勻程度與熔渣的粘度有很大關(guān)系。熔渣粘度過大勻程度與熔渣的粘度有很大關(guān)系。熔渣粘度過大或過小，都會造成鑄坯表面渣膜的厚度過薄或過或過小，都會造成鑄坯表面渣膜的厚度過薄或過厚，使?jié)櫥?、傳熱不良，甚至?dǎo)致坯殼產(chǎn)生裂紋。厚，使?jié)櫥?、傳熱不良，甚至?dǎo)致坯殼產(chǎn)生裂紋。l 保護渣的粘度取決于渣的化學(xué)成分。合適的粘保護渣的粘度取決于渣的化學(xué)成分。合適的粘度應(yīng)隨鋼種、斷面、拉速、溫度而定。一般在度應(yīng)隨鋼種、斷面、拉速、溫度而定。一般在0.10.11Pa

14、s1Pas的范圍內(nèi)變化。的范圍內(nèi)變化。l 為了適應(yīng)連鑄的溫度變化，應(yīng)當(dāng)選擇熔渣粘度為了適應(yīng)連鑄的溫度變化，應(yīng)當(dāng)選擇熔渣粘度隨溫度變化比較緩和的渣系（長渣）。隨溫度變化比較緩和的渣系（長渣）。l 保護渣中常配加瑩石（保護渣中常配加瑩石（CaFCaF2 2）、堿金屬氧化物）、堿金屬氧化物NaNa2 2O O等，以降低熔渣的熔化溫度和粘度。等，以降低熔渣的熔化溫度和粘度。3 3界面特性界面特性A.A.表面張力表面張力l熔渣的表面張力一般是由試驗測定的，也熔渣的表面張力一般是由試驗測定的，也可用經(jīng)驗公式估算。表面張力和組成具有可用經(jīng)驗公式估算。表面張力和組成具有加和的線性關(guān)系：加和的線性關(guān)系：l S

15、S i i N Ni i 式中式中 S S熔渣的表面張力，熔渣的表面張力，NmNm； i i 熔渣熔渣I I組分的表面張力系數(shù)，組分的表面張力系數(shù)，NmNm摩爾分?jǐn)?shù)。摩爾分?jǐn)?shù)。 N Ni i熔渣熔渣I I組分的摩爾分?jǐn)?shù)。組分的摩爾分?jǐn)?shù)。B.B.鋼液面彎月面曲率半徑鋼液面彎月面曲率半徑l鋼水在結(jié)晶器內(nèi)由于表面張力的作用形成彎月鋼水在結(jié)晶器內(nèi)由于表面張力的作用形成彎月面。面。l在敞開澆注時，彎月面曲率半徑為：在敞開澆注時，彎月面曲率半徑為： r r5.435.4310101 1（ m mm m）1212l在保護渣下澆注時，彎月面曲率半徑為：在保護渣下澆注時，彎月面曲率半徑為： r rs s5.43

16、5.4310101 1 m ms s（ m m s s） 1212 m ms s m m S SCOSCOS式中式中 r r、r rs s彎月面曲率半徑，彎月面曲率半徑，m m； m m、 S S分別為鋼水、熔渣的表面張力，分別為鋼水、熔渣的表面張力， NmNm； m ms s 鋼水與熔渣間的界面張力，鋼水與熔渣間的界面張力，NmNm； m m 、 s s鋼水、熔渣密度，鋼水、熔渣密度，kgmkgm3 3； 保護渣對鋼水的潤濕角。保護渣對鋼水的潤濕角。l在液渣下保護澆注時，鋼液表面彎月面的在液渣下保護澆注時，鋼液表面彎月面的曲率半徑比在敞開澆注時要大。在鋼水靜曲率半徑比在敞開澆注時要大。在鋼水

17、靜壓力作用下，曲率半徑大，彎月面坯殼較壓力作用下，曲率半徑大，彎月面坯殼較易向結(jié)晶器壁鋪展，變形時也不易產(chǎn)生裂易向結(jié)晶器壁鋪展，變形時也不易產(chǎn)生裂紋。紋。降低保護渣的表面張力，可以增加鋼降低保護渣的表面張力，可以增加鋼渣界面張力，有利于鋼渣分離和增大曲率渣界面張力，有利于鋼渣分離和增大曲率半徑。半徑。4. 4.吸收溶解夾雜物的能力吸收溶解夾雜物的能力l 保護渣應(yīng)具有良好的吸收夾雜物的能力，特別是保護渣應(yīng)具有良好的吸收夾雜物的能力，特別是在澆注鋁鎮(zhèn)靜鋼時，溶解吸收在澆注鋁鎮(zhèn)靜鋼時，溶解吸收AlAl2 2O O3 3的能力。的能力。l 連鑄保護渣一般多是硅酸鹽系，這類渣系有吸收連鑄保護渣一般多是硅

18、酸鹽系，這類渣系有吸收AlAl2 2O O3 3、MgOMgO、MnOMnO、FeOFeO等夾雜物的能力。等夾雜物的能力。l 生產(chǎn)實踐表面，隨著熔渣的堿度增加，保護渣吸生產(chǎn)實踐表面，隨著熔渣的堿度增加，保護渣吸收溶解收溶解AlAl2 2O O3 3的能力增大不多；當(dāng)堿度大于的能力增大不多；當(dāng)堿度大于1.101.10時，時，吸收溶解吸收溶解AlAl2 2O O3 3的能力又有所下降；同時當(dāng)渣中的能力又有所下降；同時當(dāng)渣中AlAl2 2O O3 3富集到一定程度時（大于富集到一定程度時（大于1010），就有鋁方），就有鋁方柱石或剛玉析出，使吸收柱石或剛玉析出，使吸收AlAl2 2O O3 3能力下

19、降，也易造能力下降，也易造成夾渣。因此保護渣堿度在成夾渣。因此保護渣堿度在0.85 0.85 1.11.1時的時的AlAl2 2O O3 3含含量應(yīng)盡可能低，不能大于量應(yīng)盡可能低，不能大于1010。 72 72 保護渣的配制保護渣的配制l一.保護渣基礎(chǔ)成分保護渣基礎(chǔ)成分l廣泛采用的是廣泛采用的是CaOCaOSiOSiO2 2AlAl2 2O O3 3三元相圖。三元相圖。此區(qū)域組成范圍較寬，大致是此區(qū)域組成范圍較寬，大致是CaOCaO：30305050，SiOSiO2 2：40406565、AlAl2 2O O3 32020，其熔點大約是其熔點大約是1300130015001500。l具體選擇在

20、具體選擇在CaO CaO SiO SiO2 20.60 0.60 1.10, 1.10, AlAl2 2O O3 310%10%，屬于酸性渣或中性偏酸性渣。，屬于酸性渣或中性偏酸性渣。熔化溫度在熔化溫度在14001400的范圍較為合適。的范圍較為合適。二原料的選擇及組合二原料的選擇及組合原則：原則：原料的化學(xué)成分應(yīng)盡可能穩(wěn)定，盡可能接原料的化學(xué)成分應(yīng)盡可能穩(wěn)定，盡可能接近選擇的保護渣的化學(xué)成分；基本原料的近選擇的保護渣的化學(xué)成分；基本原料的種類不宜過多，以配制工序過于復(fù)雜，便種類不宜過多，以配制工序過于復(fù)雜，便于調(diào)整渣子性能；原料來源廣泛且價格便于調(diào)整渣子性能；原料來源廣泛且價格便宜。宜。常用

21、的原料有天然礦物（如硅灰石、珍珠常用的原料有天然礦物（如硅灰石、珍珠巖、石灰石、石英等），工業(yè)原料（水泥、巖、石灰石、石英等），工業(yè)原料（水泥、水泥熟料等），工業(yè)廢料（玻璃、煙道灰、水泥熟料等），工業(yè)廢料（玻璃、煙道灰、高爐渣、電爐白渣、石墨尾礦等）。高爐渣、電爐白渣、石墨尾礦等）。 三配加調(diào)整劑三配加調(diào)整劑l1. 1. 熔化速度調(diào)節(jié)劑：調(diào)節(jié)保護渣的熔化速熔化速度調(diào)節(jié)劑：調(diào)節(jié)保護渣的熔化速度，用石墨和碳黑者居多，也有用焦炭粉度，用石墨和碳黑者居多，也有用焦炭粉的，加入量的，加入量大致在大致在1.01.08.08.0左右。左右。l2. 2.熔點調(diào)整劑（助熔劑）：常用蘇打、瑩石、熔點調(diào)整劑（助熔劑

22、）：常用蘇打、瑩石、氟化鈉、冰晶石、硼石、固體水玻璃等，氟化鈉、冰晶石、硼石、固體水玻璃等，用以調(diào)節(jié)保護渣的熔化溫度，使其在用以調(diào)節(jié)保護渣的熔化溫度，使其在12001200以下。加入量以下。加入量一般不超過一般不超過1010左右。左右。l四原料加工及成品四原料加工及成品原料應(yīng)按工藝要求各自經(jīng)過研磨加工成細原料應(yīng)按工藝要求各自經(jīng)過研磨加工成細粉狀，要求彼此之間粒度應(yīng)相近。粉狀，要求彼此之間粒度應(yīng)相近。73 73 保護渣的選用對策保護渣的選用對策一保護渣對鑄坯質(zhì)量的重要性一保護渣對鑄坯質(zhì)量的重要性1. 1.粘結(jié)性漏鋼粘結(jié)性漏鋼 由于保護渣的熔化溫度偏高或熔化速度偏低，致由于保護渣的熔化溫度偏高或熔

23、化速度偏低，致使液渣層過薄或厚薄不均造成的。使液渣層過薄或厚薄不均造成的。2. 2.表面縱向熱裂紋表面縱向熱裂紋 該缺陷發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)，是由于結(jié)晶器內(nèi)生成的坯該缺陷發(fā)生在結(jié)晶器內(nèi)，是由于結(jié)晶器內(nèi)生成的坯殼厚度不均勻，張應(yīng)力集中在某一薄弱部位的情殼厚度不均勻，張應(yīng)力集中在某一薄弱部位的情況下發(fā)生的。在設(shè)備條件和操作因素不變的條件況下發(fā)生的。在設(shè)備條件和操作因素不變的條件下，保護渣熔化特性選用不當(dāng)，液渣層厚薄不一，下，保護渣熔化特性選用不當(dāng)，液渣層厚薄不一，造成渣膜厚度不均，使局部坯殼變薄產(chǎn)生縱裂。造成渣膜厚度不均，使局部坯殼變薄產(chǎn)生縱裂?？v裂產(chǎn)生與熔渣粘度（縱裂產(chǎn)生與熔渣粘度（ ）和拉坯速度（）

24、有關(guān)，）和拉坯速度（）有關(guān)，對連鑄板坯，對連鑄板坯， 值應(yīng)控制在值應(yīng)控制在0.250.250.35Pasmmin0.35Pasmmin，對小方坯連鑄應(yīng)控制在，對小方坯連鑄應(yīng)控制在 值為值為0.5 Pasmmin0.5 Pasmmin。3. 3.表面橫向裂紋表面橫向裂紋橫裂紋大多沿著振痕的波谷處發(fā)生的。保護渣的橫裂紋大多沿著振痕的波谷處發(fā)生的。保護渣的物性影響振痕的深淺，淺而圓滑的振痕可獲得光物性影響振痕的深淺，淺而圓滑的振痕可獲得光滑的鑄坯表面，改善渣子的性能可使振痕深度變滑的鑄坯表面，改善渣子的性能可使振痕深度變淺，減輕橫裂紋的發(fā)生。淺，減輕橫裂紋的發(fā)生。4. 4.夾渣夾渣夾渣分表面夾渣和皮

25、下夾渣兩類。夾渣分表面夾渣和皮下夾渣兩類。渣子卷入是夾渣子卷入是夾渣的重要來源。渣的重要來源。凡渣子的剝離性不良，會使鑄坯凡渣子的剝離性不良，會使鑄坯表面嵌附成片夾渣，有的夾渣在加熱爐內(nèi)未能剝表面嵌附成片夾渣，有的夾渣在加熱爐內(nèi)未能剝離，還會殘留在成品鋼材上形成表面缺陷。離，還會殘留在成品鋼材上形成表面缺陷。5. 5.表面增碳表面增碳由于澆注過程中，保護渣熔化性能不良，液渣層由于澆注過程中，保護渣熔化性能不良，液渣層過薄，造成鋼液與含碳保護渣或富碳層相接觸而過薄，造成鋼液與含碳保護渣或富碳層相接觸而滲碳。增碳對低碳鋼和超低碳鋼危害更大，滲碳。增碳對低碳鋼和超低碳鋼危害更大，對此類還應(yīng)注意選用低

26、碳或無碳保護渣。對此類還應(yīng)注意選用低碳或無碳保護渣。二使用過程對保護渣的評價二使用過程對保護渣的評價1. 1.保護渣的消耗量。保護渣的消耗量。l在不斷均衡地向結(jié)晶器加入保護渣的情況在不斷均衡地向結(jié)晶器加入保護渣的情況下，消耗量在下，消耗量在0.30.30.5kgt0.5kgt鋼。鋼。2. 2. 保護渣液渣層厚度保護渣液渣層厚度l合適的液渣層厚度大致在合適的液渣層厚度大致在101015mm15mm左右。左右。粉渣層厚薄一般不大于粉渣層厚薄一般不大于25mm25mm。3. 3.渣圈。渣圈。l在結(jié)晶器壁四周鋼液面上形成渣圈，渣圈在結(jié)晶器壁四周鋼液面上形成渣圈，渣圈發(fā)達，說明保護渣的熔化性能不良，燒結(jié)

27、發(fā)達，說明保護渣的熔化性能不良，燒結(jié)層過分發(fā)展。層過分發(fā)展。4. 4.結(jié)晶器的摩擦力結(jié)晶器的摩擦力l在結(jié)晶器上安裝傳感器，監(jiān)視拉坯過程中在結(jié)晶器上安裝傳感器，監(jiān)視拉坯過程中摩擦力的變化。如摩擦力突然升高，說明摩擦力的變化。如摩擦力突然升高，說明渣膜潤滑不良，應(yīng)適時調(diào)整。渣膜潤滑不良，應(yīng)適時調(diào)整。5. 5.結(jié)晶器銅壁溫度。結(jié)晶器銅壁溫度。l在板坯連鑄機或大方坯連鑄機的結(jié)晶器銅在板坯連鑄機或大方坯連鑄機的結(jié)晶器銅壁內(nèi)，安裝若干對熱電偶，將熱電偶信號壁內(nèi)，安裝若干對熱電偶，將熱電偶信號引入計算機。若結(jié)晶器某部分熱電偶所測引入計算機。若結(jié)晶器某部分熱電偶所測溫度突然明顯升高，說明該處鑄坯凝固殼溫度突然

28、明顯升高，說明該處鑄坯凝固殼斷裂，鋼水與銅壁接觸所致。就保護渣影斷裂，鋼水與銅壁接觸所致。就保護渣影響而言，是由于液渣層過薄或渣膜厚薄不響而言，是由于液渣層過薄或渣膜厚薄不均所造成。均所造成。三選用保護渣的對策三選用保護渣的對策l 選用思路：選用思路：一般是依據(jù)鋼種、鑄坯斷面、澆注溫度、一般是依據(jù)鋼種、鑄坯斷面、澆注溫度、拉坯速度及振動頻率等工藝參數(shù)和連鑄設(shè)拉坯速度及振動頻率等工藝參數(shù)和連鑄設(shè)備條件來考慮。當(dāng)這些條件與某些生產(chǎn)廠備條件來考慮。當(dāng)這些條件與某些生產(chǎn)廠條件相當(dāng)時，可以選用已使用過的保護渣，條件相當(dāng)時，可以選用已使用過的保護渣，但使用時還應(yīng)根據(jù)鑄坯質(zhì)量進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)但使用時還應(yīng)根據(jù)鑄坯

29、質(zhì)量進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。這是因為保護渣對操作因素的綜合影整。這是因為保護渣對操作因素的綜合影響是非常敏感的。響是非常敏感的。1. 1.低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼用保護渣低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼用保護渣低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的特點是低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的特點是AlAl2 2O O3 3類夾雜物含量類夾雜物含量較高，較高，為保證鋼板的表面質(zhì)量和深沖性能，為保證鋼板的表面質(zhì)量和深沖性能，需要把連鑄坯中需要把連鑄坯中AlAl2 2O O3 3 AlAl2 2O O3 3夾雜物降低到較夾雜物降低到較低水平。就保護渣而言，低水平。就保護渣而言，應(yīng)選用堿度較高，應(yīng)選用堿度較高，粘度較低，原始渣中粘度較低，原始渣中AlAl2 2O O3 3較低的保護渣，較

30、低的保護渣，使熔渣吸收使熔渣吸收AlAl2 2O O3 3夾雜物的速度較快，渣耗夾雜物的速度較快，渣耗較大，液渣層的更新較快。較大，液渣層的更新較快。 2. 2.超低碳鋼用保護渣超低碳鋼用保護渣澆注超低碳鋼種（澆注超低碳鋼種（C0.03%C0.03%）時，）時，確有鑄坯確有鑄坯增碳的問題。首先應(yīng)選配增碳的問題。首先應(yīng)選配易氧化的活性碳質(zhì)易氧化的活性碳質(zhì)材料，并控制其配碳量，材料，并控制其配碳量，使液渣層厚度接近使液渣層厚度接近上限，并避免富碳層出現(xiàn)或富碳層含碳量顯上限，并避免富碳層出現(xiàn)或富碳層含碳量顯著降低。著降低。其次，其次，可以在保護渣中配入適量的可以在保護渣中配入適量的MnOMnO2 2

31、, ,用它作氧化劑，用它作氧化劑，可有效地抑制富碳層并可有效地抑制富碳層并降低其中含碳量，還可起助熔劑作用，使熔降低其中含碳量，還可起助熔劑作用，使熔渣層增厚。再次，也可在保護渣中配入渣層增厚。再次，也可在保護渣中配入BNBN粒粒子，用以取代碳粒子。子，用以取代碳粒子。3. 3.不銹鋼用保護渣不銹鋼用保護渣不銹鋼中含有不銹鋼中含有CrCr、TiTi等元素，因此，等元素，因此，保護渣保護渣必須具備凈化結(jié)晶器內(nèi)鋼渣界面上的必須具備凈化結(jié)晶器內(nèi)鋼渣界面上的CrCr2 2O O3 3、TiOTiO2 2等夾雜物的能力，并且吸收夾雜物后其等夾雜物的能力，并且吸收夾雜物后其性能穩(wěn)定。性能穩(wěn)定。在保護渣中配

32、入適量的在保護渣中配入適量的B B2 2O O3 3, ,可消可消除除CrCr2 2O O3 3的不利影響，使熔渣粘度降低。的不利影響，使熔渣粘度降低。4. 4.高速連鑄用保護渣高速連鑄用保護渣高速與常速連鑄保護渣在化學(xué)成分及理化性高速與常速連鑄保護渣在化學(xué)成分及理化性能上差別很大，高速連鑄能上差別很大，高速連鑄要求保護渣在高拉要求保護渣在高拉速及拉速變化較大的情況下仍能維持足夠大速及拉速變化較大的情況下仍能維持足夠大的消耗，的消耗，否則會造成粘結(jié)漏鋼或引起鑄坯縱否則會造成粘結(jié)漏鋼或引起鑄坯縱裂紋等表面缺陷。要求高速連鑄保護渣裂紋等表面缺陷。要求高速連鑄保護渣應(yīng)具應(yīng)具有較低的粘度及結(jié)晶體析出溫

33、度，較低的軟有較低的粘度及結(jié)晶體析出溫度，較低的軟化及熔融溫度，合適的堿度及較快的熔化速化及熔融溫度，合適的堿度及較快的熔化速度等理化性能。度等理化性能。高速連鑄保護渣化學(xué)成分的選擇高速連鑄保護渣化學(xué)成分的選擇高速連鑄保護渣高速連鑄保護渣具有具有4 4層層結(jié)構(gòu)，即初始渣結(jié)構(gòu)，即初始渣層、燒結(jié)渣層、半熔渣層和熔渣層。層、燒結(jié)渣層、半熔渣層和熔渣層。半熔半熔渣層應(yīng)該具有足夠的厚度，這樣可以提高渣層應(yīng)該具有足夠的厚度，這樣可以提高保護渣的絕熱保溫性能，并用以保證向熔保護渣的絕熱保溫性能，并用以保證向熔渣層不斷提供熔渣滴。當(dāng)高拉速或拉速變渣層不斷提供熔渣滴。當(dāng)高拉速或拉速變化較大時，熔渣層應(yīng)仍能維持足

34、夠的厚度，化較大時，熔渣層應(yīng)仍能維持足夠的厚度，以保證不斷流和不讓固態(tài)渣粒流入。以保證不斷流和不讓固態(tài)渣粒流入。目前高速連鑄保護渣幾乎都具有低目前高速連鑄保護渣幾乎都具有低AlAl2 2O O3 3和高金和高金屬氧化物的特點；限制屬氧化物的特點；限制NaNa2 2O O、 CaFCaF2 2的用量。的用量。以改善渣的玻璃性能；以改善渣的玻璃性能；廣泛采用廣泛采用BaOBaO、 B B2 2O O3 3、 LiLi2 2O O 、K K2 2O O、MgOMgO、 MnOMnO等作為助熔劑加入，等作為助熔劑加入，有效地降低了保護渣的熔化溫度、熔渣粘度有效地降低了保護渣的熔化溫度、熔渣粘度和抑制晶

35、體析出。和抑制晶體析出。高速連鑄保護渣還高速連鑄保護渣還普遍采用復(fù)合配碳普遍采用復(fù)合配碳（炭黑石墨）（炭黑石墨）來適應(yīng)高拉速對保護渣熔融來適應(yīng)高拉速對保護渣熔融性能（在相對較寬的溫度范圍內(nèi)保持較穩(wěn)定性能（在相對較寬的溫度范圍內(nèi)保持較穩(wěn)定的熔融特性）的要求。的熔融特性）的要求。高速連鑄保護渣理化性能的選擇高速連鑄保護渣理化性能的選擇A.A.粘度粘度粘度是決定渣消耗量和均勻滲入的重要性粘度是決定渣消耗量和均勻滲入的重要性能之一，它直接關(guān)系到熔化后渣在彎月面能之一，它直接關(guān)系到熔化后渣在彎月面區(qū)域的行為。一般地，區(qū)域的行為。一般地， V V2 23J3J較合適，較合適，當(dāng)拉速當(dāng)拉速1.8m1.8mm

36、inmin時，粘度值（時，粘度值（13001300）應(yīng)為應(yīng)為0.10 0.10 0.15Pa0.15Pas s。B.B.半球溫度與析晶溫度半球溫度與析晶溫度熔化溫度為熔化溫度為980 980 1100 1100 ；析晶溫度小于；析晶溫度小于1100 1100 。C.C.熔化速度與熔渣層厚度熔化速度與熔渣層厚度熔渣層厚度控制在熔渣層厚度控制在10 10 20mm20mm。對應(yīng)的熔化。對應(yīng)的熔化速度應(yīng)為速度應(yīng)為10 10 13s13s。74 74 保護渣結(jié)團保護渣結(jié)團l一一. .保護渣結(jié)團的概念保護渣結(jié)團的概念l正常情況下保護渣覆蓋在結(jié)晶器液面上，正常情況下保護渣覆蓋在結(jié)晶器液面上，鋪展均勻，其表

37、面應(yīng)保持著保護渣的原始鋪展均勻，其表面應(yīng)保持著保護渣的原始狀態(tài)（粉狀或顆粒狀）。如果在澆注過程狀態(tài)（粉狀或顆粒狀）。如果在澆注過程中發(fā)現(xiàn)保護渣表面有結(jié)團現(xiàn)象，或在結(jié)晶中發(fā)現(xiàn)保護渣表面有結(jié)團現(xiàn)象，或在結(jié)晶器壁上出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)雜圈現(xiàn)象，這是保護器壁上出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)雜圈現(xiàn)象，這是保護渣狀態(tài)不正常的反映，通常稱為保護渣結(jié)渣狀態(tài)不正常的反映，通常稱為保護渣結(jié)團。團。l保護渣結(jié)團可由肉眼發(fā)現(xiàn)，也可用細鋼棒保護渣結(jié)團可由肉眼發(fā)現(xiàn)，也可用細鋼棒觸動表面及時發(fā)現(xiàn)。觸動表面及時發(fā)現(xiàn)。l二二. .保護渣結(jié)團對澆注操作和鑄坯質(zhì)量的影響保護渣結(jié)團對澆注操作和鑄坯質(zhì)量的影響l連鑄過程中，結(jié)晶器液面保護渣結(jié)團或結(jié)晶連鑄過程中，

38、結(jié)晶器液面保護渣結(jié)團或結(jié)晶器四周嚴(yán)重結(jié)渣殼，會造成鑄坯表面夾雜增器四周嚴(yán)重結(jié)渣殼，會造成鑄坯表面夾雜增加，形成加，形成表面翻皮、夾渣及坯內(nèi)夾渣等缺陷表面翻皮、夾渣及坯內(nèi)夾渣等缺陷。連鑄保護渣結(jié)團會影響操作，造成結(jié)晶過程連鑄保護渣結(jié)團會影響操作，造成結(jié)晶過程中表面夾渣，當(dāng)結(jié)晶的鋼殼出結(jié)晶器下口時中表面夾渣，當(dāng)結(jié)晶的鋼殼出結(jié)晶器下口時易重熔或被二冷水沖走造成易重熔或被二冷水沖走造成夾渣漏鋼。夾渣漏鋼。結(jié)晶結(jié)晶器內(nèi)保護渣結(jié)團或結(jié)渣圈也會造成結(jié)晶坯殼器內(nèi)保護渣結(jié)團或結(jié)渣圈也會造成結(jié)晶坯殼與結(jié)晶器銅板表面潤滑不良，形成與結(jié)晶器銅板表面潤滑不良，形成粘結(jié)漏鋼。粘結(jié)漏鋼。l 三三. .保護渣結(jié)團的原因保護渣

39、結(jié)團的原因l A.A.保護渣制造加工時攪拌不均勻，造成局部成分偏保護渣制造加工時攪拌不均勻，造成局部成分偏離：即部分保護渣內(nèi)高熔點化合物集聚，而可降低離：即部分保護渣內(nèi)高熔點化合物集聚，而可降低熔點的化合物含量偏少，這樣該部分保護渣就不能熔點的化合物含量偏少，這樣該部分保護渣就不能在合適的溫度下熔化或出現(xiàn)分熔現(xiàn)象，即低熔點物在合適的溫度下熔化或出現(xiàn)分熔現(xiàn)象，即低熔點物質(zhì)先熔化，高熔點物質(zhì)不熔化，而造成結(jié)團，這種質(zhì)先熔化，高熔點物質(zhì)不熔化，而造成結(jié)團，這種原因造成的結(jié)團將對鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。原因造成的結(jié)團將對鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。l B.B.保護渣中水分偏高（大于保護渣中水分偏高（大于0.50.5），在沒有加入），在沒有加入結(jié)晶器中就已經(jīng)成團，在加入后無法鋪展。結(jié)晶器中就已經(jīng)成團，在加入后無法鋪展。l C.C.保護渣加入方法不對。澆注時未做到勤加少加，保護渣加入方法不對。澆注時未做到勤加少加，均勻鋪蓋，這種情況下，固體渣不能自己鋪展，形均勻鋪蓋，這種情況下，固體渣不能自己鋪展，形成良好的渣層結(jié)構(gòu)。成良好的渣層結(jié)構(gòu)。