连铸保护渣基础知识
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
【连铸保护渣的作用是什么?】(1)绝热保温防止散热；(2)隔开空气，防止空气中的氧进入钢水发生二次氧化，影响钢的质量；(3)吸收溶解从钢水中上浮到钢渣界面的夹杂物，净化钢液；(4)在结晶器壁与凝固壳之间有一层渣膜起润滑作用，减少拉坯阻力，防止凝壳与铜板的粘结；(5)充填坯壳与结晶器之间的气隙，改善结晶器传热。
一种好的保护渣，应能全面发挥上述五个方面作用，以达到提高铸坯表面质量，保证连铸顺行的目的。
【对保护渣熔化模式有何要求?】在连铸过程中加入到结晶器的保护渣，要完成上述五个方面的功能，必须要求保护渣粉有规定的熔化模式，也就是要求在钢水面上形成所谓粉渣层—烧结层一液渣层的所谓三层结构。
添加到结晶器高温钢液(1500℃左右)面上低熔点(1100～1200℃)的渣粉，靠钢液提供热量，在钢液面上形成了一定厚度的液渣覆盖层(约10～l5mm)，钢水向粉渣层传热减慢，在液渣层上的粉渣受热作用，渣粉之间互相烧结在一起形成所谓烧结层(温度在900～600℃)，在烧结层上粉渣接受从钢水传递的热量更少，温度低(<500℃)，故保持为粉状，均匀覆盖在钢水面上，防止了钢水散热，阻止了空气中的氧进入钢水。
在拉坯过程中，由于结晶器上下振动和凝固坯壳向下运动的作用，钢液面的液渣层不断通过钢水与铜壁的界面而挤入坯壳与铜壁之间，在铜壁表面形成一层固体渣膜，而在凝壳表面形成一层液体渣膜，这层液体渣膜在结晶器壁与坯壳表面起润滑作用，就像马达轴转动时加了润滑油一样。
同时，渣膜充填了坯壳与铜壁之间气隙，减少了热阻，改善了结晶的传热。
随着拉坯的进行，钢液面上的液渣不断消耗掉，而烧结层下降到钢液面熔化成液渣层，粉渣层变成烧结层，再往结晶器添加新的渣粉，使其保持为三层结构，如此循环，保护渣粉不断消耗。
【如何实现使结晶器保护渣粉形成所谓“三层结构”?】要发挥保护渣5个方面功能，就必须使添加到结晶器渣粉形成“三层结构”。
要形成“三层结构”关键是要控制保护渣粉的熔化速度，也就是说，加入到钢液面的渣粉不要一下子都熔化成液体，而是逐步熔化。
连铸保护渣的密度
连铸保护渣的密度
铸造保护渣是一种重要的铸造过程中添加剂，它可以减少和抑制冶炼过程中熔渣对
精度件的损伤，其主要成分是Fe3O4。
它具有稳定的熔点，可以很好地避免精度件的损伤，特别是在低温熔炼时具有良好的保护效果。
焊接是改变物体的形状和尺寸的一种重要的加工方法。
在焊接过程中，受热比较剧
烈的原料如金属受潮气体的腐蚀，因此涂覆保护渣对精密零件的保护就变得更加重要，这
不仅使物体的形状和尺寸得到保护，而且降低了焊接过程中醒杂元素的湿度和氧化。
焊接物体的结构和均匀性，都取决于涂覆铸造保护渣的质量，厚度和密度。
一般来讲，随着铸造保护渣的厚度和密度的增加，焊接物体的焊接强度也会随之提高，但是，过
厚和过浓的铸造保护渣会导致物体焊接后变形,也会影响焊接组件的可靠性。
因此，为
了保证精度零件的焊接组件的质量，它的厚度和密度一般不宜太高或太低。
根据研究表明，在一般的零件表面，连铸保护渣的密度一般控制在2-4g/cm3，这样可以保证产品表面充分涂覆保护渣，同时也可以抑制和减少外部气体对焊接件的腐蚀性能。
另外，在材料焊接工艺中，连铸保护渣的密度需要根据不同的焊接材料来选择，一般而言，Fe3O4的厚度和密度最高可以达到4~6g/cm3。
最后，在微电子产品的制造中，因为对于
终端产品的要求非常高，有时需要连铸保护渣的密度达到 6–8g/cm3以上，以便得到更好的保护效果。
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。
连铸保护渣研究
第一章连铸保护渣研究前言保护渣的作用与分类保护渣与连铸工艺相适应保护渣对铸坯质量的影响一、前言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。
连铸自采用浸入式水口加保护渣浇注的工艺以后，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，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，如何不断提高连铸保护渣的适用性以提高铸坯表面质量满足连铸生产要求，是当前连铸技术发展的一项重要课题。
二、保护渣的作用与分类2.1 保护渣的作用从总体方面讲，保护渣在连铸过程中有两大功能：一是稳定连铸工艺，保证其顺行；二是提高铸坯的表面和皮下质量。
保护渣在结晶器内具有五个方面的作用。
2.1.1 在结晶器内的绝热保温作用保护渣在结晶器内对钢液面的绝热保温作用，主要是靠保护渣粉渣层厚度和粉渣层的物性来实现（粉渣层厚度、容重及含碳量）。
主要防止结晶器内钢液面结壳和弯月面处温度过低，造成铸坯表面和皮下夹杂。
应根据钢种的需要，选择保护渣的保温性能，否则，将造成铸坯表面和皮下大量夹杂。
2.1.2 防止结晶器内钢液的二次氧化保护渣在结晶器内防止钢液二次氧化的作用，主要靠保护渣液渣层来实现。
通常结晶器内液渣层厚度在10~12mm范围内，在液面稳定，水口插入深度合理的情况下，均能起到很好隔绝空气的作用。
2.1.3 吸收钢液中上浮夹杂物保护渣应具有吸收钢液中上浮夹杂物的能力，特别是结晶器内弯月面处的夹杂物，应及时地被保护渣同化。
否则，将会造成铸坯表面和皮下大量夹杂。
目前做到使保护渣具有吸收夹杂物的能力并不难，而难在保护渣吸收大量夹杂物之后，还要保持其良好的性能，以满足连铸工艺的要求，特别是润滑性能和均匀传热性能。
通常夹杂物含量高的钢种，如含铝、钛和稀土元素的钢种，这些元素的氧化物进入渣中，使保护渣的性能有较大的变化，如保护渣的碱度、熔化温度和粘度发生较大的变化。
保护渣相关知识
浇注过程中覆盖在钢锭模或结晶器内钢液面上稳定浇注操作和改善钢表面质量的一种合成渣。
保护渣按使用范围可分为模注保护渣和连铸保护渣。
浇注过程钢表面产生的缺陷如重皮、翻皮、夹渣、裂纹等，往往都与保护渣性能及操作有关。
渣保护浇注是钢浇注中最常用、最有效的一种工艺。
保护渣在浇注过程中的功能有：(1)防止钢水再氧化；(2)减少钢液面的热损失，防止钢液面过早凝固结壳；(3)溶解吸收钢水表面的夹杂；(4)控制钢坯的传热速度，减少钢坯凝固层厚度方向上的温度梯度产生的热应力；(5)在结晶器与坯壳之间起润滑作用。
对模注保护渣来说主要是前3种功能，而连铸保护渣则具有所有的功能。
模注保护渣可分为上注保护渣和下注保护渣，按其性能有绝热型与吸收型两种。
模注保护渣与连铸保护渣按原料及制备方法不同，有以发电厂飞灰或石墨矿粉等为基的粉状保护渣，合成保护渣，预烧结、预熔保护渣与颗粒保护渣。
使用最广泛的是合成的粉状保护渣和颗粒保护渣。
保护渣的成分通常是以二氧化硅一氧化钙三氧化二铝为基，添加适量的碱土氧化物(如Na2O、Li2O、K2O等)、氟化物(如CaF2、NaF等)及碳质材料(如石墨、焦炭、石油焦及碳化合物等)。
保护渣的主要理化性能有：熔融温度、熔融速度、黏度、表面张力、结晶温度等。
在使用过程中还要求其具有铺展性、保温性、吸收夹杂物的能力，以及化学反应性等。
这些性能与保护渣的原料和熔剂的种类、配比及粉体特性有关。
常用熔剂有苏打、冰晶石、硼砂及氟化物等。
它们均能有效降低熔融温度，加快熔融速度，得到适宜的黏度。
碳是保护渣中不可缺少的材料，它有效调节熔化速度，改善烧结倾向，提高粉渣的保温性能，控制熔渣的氧化性。
当浇注时，模注保护渣以袋装或吊挂方式加入钢锭模内，其加入方法如图。
模注保护渣一旦与钢水接触，立即被加热、熔融、烧结。
在钢液面上形成三层结构，在靠近钢液面上为熔融层，熔融层上为烧结层，最上面是粉状层。
粉状层起着隔热保温作用，熔融层可以减少从大气中吸收氧、氢、氮等气体，溶解吸收夹杂物，渗入到钢锭模与凝固层缝隙中形成渣膜，有效改善传热及表面质量。
连铸结晶器保护渣相关基础理论的研究及其应用实践
为了进一步控制铸坯卷渣的问题，我们提出了一些应对策略。首先，可以通 过优化结晶器吹氩的工艺参数，如氩气流量、吹氩时间和吹氩方式等，实现更有 效的搅拌和夹杂物排除。其次，针对设备方面，可以改进结晶器的设计，提高结 晶器的有效容积和深度，以增加钢水的容纳量和搅拌效果。最后，加强过程监控 也是控制铸坯卷渣的重要手段。
在板坯连铸过程中，结晶器吹氩的目的是通过氩气的搅拌作用，使结晶器内 的钢水产生流动，从而增加凝固过程的传热效率，提高铸坯的质量和生产效率。 然而，结晶器吹氩也会对铸坯卷渣产生影响。卷渣主要是指在浇注过程中，由于 保护不足或工艺不当，导致非金属夹杂物或氧化物被卷入铸坯中。这些夹杂物或 氧化物会对铸坯的质量产生严重影响，降低产品的机械性能。
引言
高铝钢是一种具有优异性能的钢铁材料，在汽车、航空航天、石油化工等领 域得到广泛应用。在连铸过程中，高铝钢结晶器保护渣的性能对铸坯质量和生产 效率具有重要影响。因此，对高铝钢连铸结晶器保护渣的基础研究具有重要的实 际意义。
高铝钢连铸结晶器保护渣的组成
高铝钢连铸结晶器保护渣主要由Al2O3、CaO、SiO2、MgO等组分组成。其中， Al2O3是主要成分，能够提供良好的耐高温性能和抗腐蚀性能。CaO和SiO2则可以 提高保护渣的熔点和粘度，增强保护效果。MgO则可以降低保护渣的密度，提高 其流动性。制备高铝钢连铸结晶器保护渣时，需根据具体钢种和工艺条件调整各 组分的含量和比例。
连铸结晶器保护渣相关基础理论的 研究及其应用实践
01 引言
03 研究背景
目录
02 概述 04 理论基础
05 实践应用
07 参考内容
目录
06 结论
引言
连铸结晶器保护渣在钢铁生产中发挥着重要的作用。作为一种重要的辅助材 料，保护渣可以有效地吸收和阻隔钢水表面的氧化层，提高连铸坯的质量。本次 演示将重点介绍连铸结晶器保护渣的基础理论及其在实践中的应用。
连铸保护渣的基本功能及其在结晶器中的行为
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1 绪论 (1)1。
1连铸保护渣的基本功能及其在结晶器中的行为 (1)1.1。
1连铸保护渣的作用 (1)1。
1。
2连铸保护渣在结晶器内行为 (2)1.2裂纹敏感性钢种连铸面临的问题 (4)1。
3连铸保护渣结晶性能的研究现状 (6)1。
3.1影响连铸保护渣结晶特性的因素 (6)1.3。
2连铸保护渣结晶性能对传热的影响 (7)1。
3。
3结晶器中保护渣控制传热的途径 (8)1.4国内外关于保护渣凝固收缩性能的研究 (9)1。
5本课题的来源、研究的主要内容 (11)2 实验方案与设备 (12)2.1保护渣凝固收缩性能的测试方案 (12)2。
1.1保护渣体积变化率的评价方法 (12)2。
1。
2保护渣结晶体、玻璃体密度的测试方法 (12)2.1.3实验过程中渣样的对比研究方案 (14)2。
2实验渣成分的设计 (15)2. 3与保护渣结晶性能相关的参数的测定 (18)2.3。
1保护渣定点粘度、粘温曲线的测试 (18)2。
3.2保护渣熔化温度的测试 (20)3 实验结果及分析 (22)3.1相同渣系组分对结晶性能、凝固收缩性能影响的探讨 (22)3.2不同渣系的保护渣凝固收缩性能的探讨 (27)3。
3不同冷却速度对凝固收缩性能的影响的探讨 (28)4 结论 (30)5 致谢 (30)参考文献 (32)1 绪论连铸保护渣是连铸过程中关键性辅料，对连铸工艺的顺行和铸坯表面质量的控制具有重要影响。
保护渣从加入到离开结晶器这一过程中所发挥的作用可归结为：对结晶器钢液面绝热保温，避免钢液凝固；保护钢液面不受空气二次氧化；吸收钢液中上浮的夹杂物；润滑运动的铸坯；均匀和调节凝固坯壳向结晶器的传热.在上述诸多功能中,最重要的是润滑铸坯和控制传热两大特性。