板坯连铸结晶器保护渣卷渣及其影响因素的研究
不锈钢板坯连铸结晶器保护渣基础研究
目录
• 引言 • 结晶器保护渣的物理化学性质 • 结晶器保护渣对不锈钢板坯质量的
影响 • 结晶器保护渣的优化设计 • 不锈钢板坯连铸结晶器保护渣的应
用前景与展望
01
引言
研究背景与意义
研究背景
不锈钢板坯连铸结晶器保护渣在不锈钢生产过程中起 着至关重要的作用。不锈钢作为一种重要的金属材料 ，广泛应用于建筑、航空、汽车、医疗等领域。然而 ，在不锈钢的连铸过程中，由于高温、高流速和复杂 的工艺条件，结晶器保护渣的性能对不锈钢板坯的质 量和产量具有重要影响。因此，开展不锈钢板坯连铸 结晶器保护渣的基础研究，对于提高不锈钢板坯的质 量和产量，降低生产成本，具有重要意义。
保护渣的成分对结晶器传热和润滑性能有 重要影响，通过优化保护渣的成分，可以 提高结晶器的传热效率，降低钢坯与结晶 器之间的摩擦力，提高钢坯的表面质量。
保护渣的成分优化包括调整碱度、氧 化钙含量、硅酸盐含量等，以获得更 好的传热和润滑性能。
保护渣的理化性质优化
保护渣的理化性质对结晶器的润滑性 能和传热效率有重要影响，通过优化 保护渣的理化性质，可以提高结晶器 的润滑性能和传热效率。
结晶器保护渣对不锈钢板坯质
03
量的影响
保护渣对不的成分和性质决定了其润 滑和覆盖能力，从而影响板坯表 面的光滑度。
表面夹杂物
保护渣的熔融特性有助于去除钢 水中的杂质，减少表面夹杂物的 形成。
保护渣对不锈钢板坯内部质量的影响
内部裂纹
保护渣的润滑作用可以减少拉坯阻力 ，降低板坯内部裂纹的风险。
内部气泡
保护渣的覆盖作用有助于减少钢水中 的气体含量，从而减少内部气泡的形 成。
保护渣对不锈钢板坯性能的影响
保护渣对板坯连铸表面质量的影响
保护渣对板坯连铸质量的影响丁寅（新疆八一钢铁股份公司)摘要: 通过对板坯纵裂纹形成原理及其影响因素进行分析、重点对于保护渣对板坯表面质量的影响进行探讨、从保护渣的角度解释了板坯易产生表面质量缺陷的原因、并对保护渣的性能提出了改进方法、从而进一步提高板坯铸坯质量。
关键词: 保护渣；表面质量;连铸；理化性能1 引言保护渣浮在钢液上，熔化成液渣渗入凝固坯壳与结晶器之间的缝隙中，形成渣膜。
该渣膜由靠近坯壳侧的液渣层和靠近结晶器侧的固态层构成，它不仅能润滑坯壳，防止黏结漏钢的发生，同时还能调节结晶器和凝固坯壳之间的热流，减少热流波动，以保证在弯月露区域形成的坯壳厚度均匀，降低表面纵裂纹产生的概率，提高铸坯表面质量[1-2］。
我厂浇铸大断面前期使用的保护渣为适应高拉速的需要,不可避免的要对保护渣的熔速、粘度、熔点、配碳等进行调整，这样,高速保护渣在浇铸低速钢时，虽然发生漏钢的几率小，但却不能形成良好的三层结构，影响到质量的控制和稳定。
轻微的纵裂纹经板坯精整后对下工序不会产生影响，但会降低金属收得率，影响整个物流的运转,使连铸连轧不能顺利进行,从而降低了生产效率。
2 保护渣的几个重要理化性能2。
1 粘度（η)粘度是考查保护渣物理性能的一个重要指标。
浇注时,保护渣的粘度影响其渗透，合适的粘度可以使保护渣在结晶器与坯壳之间形成有一定厚度的渣膜。
并能均匀铺展，这对改善板坯的润滑性能及稳定传热有重要作用.保护渣的粘度太低会对水口造成侵蚀,渣耗增大，渣膜变厚，影响板坯的水平传热；但粘度太高，又易形成渣条，渣耗过低，渣膜变薄且不均匀，易造成板坯的纵裂缺陷甚至漏钢。
粘度的操作范围主要是凭经验，控制好保护渣的粘度，保持稳定，可以把渣耗量稳定在一个合适的范围内，保证板坯的润滑与传热。
狄林成章等人研究低碳铝镇静钢保护渣时[3],认为粘度（η)与拉速（v e：m／min）之间在1300℃时的最佳范围遵循经验公式：η1300℃．v e=0。
保护渣对铸坯质量的影响
攀枝花学院Panzhihua University本科毕业设计（论文）文献综述院（系）：材料工程学院专业：冶金工程班级：2007冶金工程班学生姓名：曾月斌学号: 2007111030472011 年2 月16 日本科生毕业设计（论文）文献综述评价表文献综述：结晶器保护渣对铸坯质量影响的研究1 结晶器保护渣的发展及现状1.1 保护渣的发展在出钢和浇注过程中，钢液长期接触空气和耐火材料，温度和成分发生了显著变化，钢的质量受到严重影响。
经过长期的探索与实践，发现采用气体、液体、固体保护剂，产生还原性气体，将钢液与空气隔离，并对钢液中上浮的夹杂物进行捕集的保护浇注；或采用真空浇注法，是减少浇注过程中钢液污染的有措施。
常用的保护浇注法如[1]表 1.1所示。
1.1 保护浇注分类以前，在钢锭模内壁刷无水焦油，或向钢锭模内放置木框、石蜡稻草圈进行无渣保护浇注。
之后，逐渐发展到使用固体保护渣进行有渣保护浇注，取得了良好的效果，为了适应连续浇注生产迅速发展的需要，1989年我国推出第一批连铸保护渣系列。
从此我国连铸保护渣的标准化、规范化、生产专业化进入一个新时代。
连铸结晶器保护渣的品[2]种繁多：(1)按其化学成分可分为：223SiO Al O CaO --系、223SiO Al O FeO --系、2232SiO Al O Na O --系，其中以前者的应用最为普通。
在此基础上加入少量添加剂(碱金属或碱土金属氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭质材料(炭黑、石墨和焦炭等)。
(2)按保护渣的形状可分为粉状渣(机械混合成型)、颗粒渣(挤压成型的产品呈长条形，圆盘法成型的产品呈圆形，喷雾法成型的产品呈空心圆颗粒)。
(3)按使用的原材料可分为原始材料混合型、半预熔型和预熔型。
(4)按其使用特性，根据钢种特性、连铸设备特点和连铸工艺条件可分为各种规格的保护渣(低、中、高碳钢保护渣和特种钢专用渣)、发热型开浇渣等。
1.2 保护渣的发展趋势随着连续铸钢的发展，原有保护渣已满足不了生产工艺需求，现代连铸技术采用的保护渣必须是低黏度、低熔点、高熔化速度、大凝固系数的新型保护渣，且保护渣的选择必须与连铸机工艺条件相匹[3]配。
连铸结晶器保护渣渣层结构研究报告
连铸结晶器保护渣渣层结构研究1 引言连铸结晶器保护渣的主要功能包括：使结晶器壁与铸坯壳之间保持润滑；控制结晶器与铸坯之间的热交换；保持结晶器顶部处于绝热状态；防止钢水二次氧化；吸收钢水中上浮到液面的夹杂物。
其中两个最为重要的功能是保持结晶器壁与坯壳间的润滑和控制传热。
固态结晶器保护渣的结晶比对铸坯与结晶器之间的热流量有重要影响。
某些特定钢种的保护渣是根据该钢种特有的冷却条件而设计的。
有鉴于此，结晶器保护渣的组织结构和凝固特性具有重要意义。
结晶器保护渣中的晶体成分愈多，结晶器保护渣结构愈疏松，从而降低保护渣内的辐射传热。
中碳钢结晶器保护渣具有较高的结晶比，保护渣层内的传热较为均匀，有利于降低连铸坯内的纵裂纹的形成。
结晶器凝固保护渣的取样位置位于结晶器以下部位。
为了便于比较，分别采取了用于浇铸中碳钢、低碳钢以及超低碳钢的结晶器保护渣样。
对所有渣样所作的成分分析表明：结晶器上部的渣样与粉状结晶器保护渣的成分相差无几。
x射线衍射分析和显微分析表明：位于结晶器底部的用于浇铸中碳钢的结晶器保护渣其结晶体组织占80％～90％，而低碳钢和超低碳钢用结晶器保护渣晶体分别约为65％和45％。
x射线衍射相分析表明各种保护渣的结晶相几乎全部是由矿物相枪晶石(3CaO．2SiO2．CaF2>组成。
对保护渣所作的扫描式电子显微镜分析证实中碳钢用结晶器保护渣可能还含有一定数量的霞石成分。
通过分析渣样横截面可以看出沿渣膜厚度方向存在着不同的结晶形态。
在低碳钢和超低碳钢结晶器保护渣中存在着细晶区、枝晶区和非晶区；中碳钢的非晶区相对较小，晶状区占有较大优势。
对于非中碳钢结晶器保护渣而言，并不需要太高的保护渣结晶比。
实际上在铸坯壳出结晶器之前要达到足够的厚度常常需要较高的传热速率。
因为浇铸这些钢种时的拉坯速度较高(>1.3m／min>。
现已对结晶器保护渣的结晶情况即结晶倾向进行了实验室和工厂的实验研究。
实验室的大部分实验研究，均是在对保护渣控制加热或控制冷却的实验条件下进行，然后再对凝固的保护渣进行分析研究。
高级薄板坯用连铸保护渣的开发与研究
高级薄板坯用连铸保护渣的开发1.前言连铸优质薄板坯时，结晶器中的保护渣粉末易卷人钢液而导致薄板坯（带）表面缺陷特别是镀锡薄板易产生出白（色）斑（点）。
为此，新日铁开发了由 CaO－SiO2－Al2O3－CaF2－AlF3组成的低Na含量结晶器用连铸保护渣。
2、基础研究为了减少（甚至消除）高级薄板表面的白斑缺陷，须将保护渣中的Na含量降至２％以下。
因 Na＋（钠离子）是渣粘度、熔融温度的调整剂，减少Na＋就会提高渣的粘度和熔点；另一方面，渣粘度至适当范围以上，则结晶器与铸坯间的润滑就会恶化，从而影响钢液的可浇性和铸坯质量。
为确保正常操作，须选择F（氟）代替Na化合物调整渣的粘度和熔点；并且，进而确定了选用碱土金属氟化物作为调整剂。
3 金属氟化物保护渣特性调查了各种加氟化物保护渣的基础特性，粘度、熔融速度、凝固温度、对钢夜的覆盖性以及表面张力等，结果如下：a 渣的化学成分及相关物性以基本特性调查结果为基础，选择了5种改变粘度水平的金属氟化物保护渣（F-1～F-5）和2种作为对比材而以Na 作为调整剂的保护渣（Na-1和Na-2）。
F系渣各种成分范围为1.7－5.3％T.C、31－36％CaO、37－40％SiO2、1－6％Al2O3、6－13％MgO、1% Na＋、、9－12％ F－、8－20％ MgF2、0－5％AlF2、CaO /SiO2＝0.80－0.90；物性中的熔点1120－1155℃，在1300℃的粘度0.19－0.40Pa－s、在1250℃的表面张力0.310－0.330N/m。
Na 系渣的化学成分范围2.9－5.2％T.C、30－33％CaO、32－37％SiO2、6％Al2O3、0％MgO、7－9％Na＋、5－7％F－、0％AlF2、、CaO /SiO2＝0.98－1.02；物性中的熔点1120－1145℃，在1300℃的粘度0.18－0.34、在1250℃的表面张力0.235－0.245 N/m。
影响保护渣使用性能的工艺因素研究
连铸保护渣是一种以硅酸盐为基料，并含有多种熔剂和碳质骨架材料的多功能冶金材料，是钢铁冶金连铸过程中的关键辅料之一。
保护渣在结晶器钢液面上熔化，形成液渣层、烧结层和粉渣层三层结构。
正常浇注条件下，液渣在弯月面处流入结晶器与铸坯坯壳的间隙中，对铸坯表面质量及连铸生产工艺的顺行有很大影响。
1 保护渣成分连铸保护渣主要由基料、助熔剂和碳质材料三大部分组成，化学成分通常包括CaO、SiO2、Al2O3、Na2O、MgO、MnO、Li2O、K2O、BaO、SrO、FeO、CaF2、炭粒及有害成分磷、硫。
保护渣的理化性能，比如熔化温度、碱度、黏度、熔化速度、表面张力等都与化学成分密切相关，其使用性能与连铸机生产工艺条件相互影响和制约。
2 保护渣作用保护渣的作用可概括为：一是，隔热保温作用：连铸浇注过程中，被高温钢水熔化的液渣层覆盖在结晶器钢水表面上。
隔热保温，防止表面结壳和搭桥，提高弯月面温度，保持良好的液渣流入通道，减轻振痕，减少铸坯表面缺陷。
二是，防止钢水二次氧化：保护渣覆盖在钢水液面上，其三层结构将钢水与空气隔绝开，防止空气进入钢水发生二次氧化。
三是，吸附夹杂的作用：液渣具有一定的吸附、溶解夹杂物的能力，保护渣熔化成液渣后，吸附钢水中上浮的夹杂物，达到净化钢水的作用。
四是，润滑作用：液渣在结晶器四周的弯月面处，由于结晶器的振动和坯壳与铜板之间缝隙的毛细管作用，液渣被吸入并充满铜板与坯壳的缝隙，形成一定厚度的渣膜，减少拉坯阻力和避免坯壳粘结问题。
五是，改善结晶器传热：液渣填充到铜板与坯壳之间的气隙中，减少了热阻，改善坯壳在结晶器内的传热，使坯壳生长均匀，防止铸坯表面裂纹。
3 连铸生产工艺对保护渣性能的影响(1) 钢水质量及温度保护渣必须在合适的钢水温度下才能发挥良好的使用性能。
钢水温度偏低，保护渣熔化需要的热量不足，熔化效果不好，熔化速度慢，液渣生成少，影响坯壳润滑和传热。
钢水温度过高，保护渣熔化快，液渣层厚，造成下渣不均，坯壳厚度不均匀。
不锈钢板坯连铸结晶器保护渣基础研究
熔融保护渣碱度升高与化学反应（1）和（2）有关, 其热力学计算结果
如上图所示。
(SiO2)+ [ Ti ] =(TiO2)+ [ Si ]
（1）
[Al] + 3/4 (SiO2) = 3/4[Si] +1/2 (Al2O3) （2）
16
5 保护渣吸收氧化钛对其理化性能的影响
由于含钛不锈钢连铸过程结晶器保护渣中TiO2含量发生 了明显变化，将会引起保护渣性能的变化，因此，研究了 TiO2含量变化对不锈钢连铸保护渣粘度、凝固温度、结晶性 能和结晶器传热的影响。
(a)409L
(b)430
9
321固态渣膜结构
◆太钢现场取321渣膜，结晶率为48％左右， 结晶率适中，兼顾改善对铸 坯润滑和控制结晶器传热。
10
固态渣膜结晶器侧的粗糙度
(a)304 (c)409L
固态渣膜表面粗糙度 可以调节结晶器和固态渣
(b)321 膜间的界面热阻，从而影
响结晶器内的传热。
★304渣膜的粗糙度最高； ★其次是430； ★321和409L粗糙度最低。
粘度降低会增加保护渣消耗，而降低凝固温度有利于改善结晶器下部 铸坯润滑。
20
TiO2含量分别为8%和12%时，不同碱度保护渣的粘度
粘度(Pa s·) 粘度(Pa s·)
3.0
2.5
<3>
2.0
<1>
1.5
<2>
<1>-R=0.85,TiO =12% 2
<2>-R=1.0,TiO =12% 2
<3>-R=1.2,TiO =12% 2
保护渣性能的稳定，将会进一步改善保护渣的使用效果。
哪些因素可能造成连铸卷渣
哪些因素可能造成卷渣？
任何冶炼上或钢水传递上的操作，尤其是在钢水从一种容器到另一种容器时，会引起渣钢间的剧烈混合，造成渣颗粒悬浮在钢液中。
卷渣形成的夹杂物尺寸在10～300µm之间，含有大量的CaO和MgO成分，在钢水温度下通常为液态，因此在外形上为球形。
对于连铸工艺，下列因素可能造成钢水卷渣：
（1）钢水从钢包到中间包和从中间包到结晶器时，尤其是敞开浇铸时。
（2）钢水上表面出现漩涡时。
钢水液位过低造成的漩涡可以采取多种方式加以避免，如在漩涡开始时关闭钢流。
（3）钢水上表面乳化作用造成卷渣，尤其当搅拌气体超过临界气体流量时。
（4）结晶器弯月面扰动。
（5）渣的特性尤其是界面张力和粘度。
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板坯连铸结晶器保护渣卷渣及其影响因素的研究
随着不断发展的钢铁行业，板坯连铸结晶器已经成为一种常用的设备，用于生产高品质的板坯。
然而，一些现象，如回转炉渣卷渣的破裂和渗漏，已经引起广泛的担忧。
因此，有必要研究这种现象的影响因素，以保护渣卷渣免受损害。
研究表明，连铸结晶器中出现渣卷渣破裂和渗漏的原因有很多。
首先，主要原因是结晶器内部压力太大，导致渣卷渣破裂。
其次，渣卷渣不足，以及渣卷渣中残存的气体，也会导致渣卷渣破裂。
此外，渣卷渣不能正确维护，也会导致渣卷渣破裂。
另外，也存在其他一些因素，会导致渣卷渣渗漏。
首先，结晶器周围的温度过高，导致渣卷渣失去弹性，从而导致渗漏。
其次，渣卷渣中残存的气体不能被及时排出，也会导致渗漏。
此外，表面污染也会导致渣卷渣渗漏。
要保护渣卷渣，最主要的是正确维护。
首先，应检查结晶器内部压力，以确保安全，并确保渣卷渣可以有效地均匀分布。
其次，渣卷渣必须按规定的时间、频率和数量添加和更换，以确保渣卷渣充足。
此外，必须确保渣卷渣处在适宜的温度下，以减少渗漏。
最后，要定期检查渣卷渣表面，确保表面无污染危害。
本文研究了板坯连铸结晶器保护渣卷渣的影响因素。
渣卷渣可能会破裂和渗漏，这种现象的原因有多种，其中主要原因是结晶器内部压力太大，以及渣卷渣不足、渣卷渣中残存的气体以及维护不当。
要保护渣卷渣，主要是正确维护，如检查结晶器内部压力，按时、按频
率、按数量添加和更换渣卷渣，保持温度适宜，以及定期检查渣卷渣表面，以防止渣卷渣受损害。
以上就是关于《板坯连铸结晶器保护渣卷渣及其影响因素的研究》的3000字文章。