保护渣在连铸结晶器的滞留区域由于其粘度相对较低,容易发生卷渣现象,而在结晶器的润滑区域,由于其粘度相对较高,容易发生漏钢现象。针对上述问题,需要研制出在低剪切速率下粘度相对较高,在高剪切速率下粘度相对较低的保护渣,即非牛顿流体保护渣,用来满足高拉速连铸生产的需求。通过向低碳钢保护渣和中碳钢保护渣中分别加入Si3N4和Al2O3,制备出N系、Al系非牛顿流体低碳钢保护渣和N系、Al系非牛顿流体中碳钢保护渣。采用可调节转速的粘度仪对这四个系列保护渣的流变特性进行检测,结果发现这四个系列的保护渣和传统低碳钢中碳钢保护渣相比,具有较强的剪切稀化性质。然后采用分子动力学模拟与拉曼光谱测试对保护渣微结构进行研究,分析非牛顿流体保护渣微结构的变化,解释非牛顿流体保护渣剪切稀化性质的机理。结果发现,在一定范围内这种剪切稀化性质的强弱与分子聚合度的大小相关。采用红外发射系统对中碳钢保护渣、N系非牛顿流体中碳钢保护渣和Al系非牛顿流体中碳钢保护渣进行传热实验,发现在中碳钢保护渣中加入Si3N4和Al2O3不仅能够改变其流变性能,还能增大热阻,改善传热。通过热丝法观察结晶过程,结合从宏观角度分析渣膜,可以得出结论:非牛顿流体中碳钢保护渣的结晶性能优于普通中碳钢保护渣。对两个系列低碳钢保护渣进行优选,在满足合理理化性能的前提下,挑选出剪切稀化性能最优的试样,进行拉坯实验。结果表明,与传统低碳钢保护渣相比,采用非牛顿流体低碳钢保护渣浇注出的铸坯卷渣现象明显改善。再对两个系列中碳钢保护渣进行优选,在满足合理理化性能的前提下,挑选出剪切稀化性能与控制传热能力最优的试样,进行拉坯实验,与传统中碳钢保护渣相比,采用非牛顿流体中碳钢保护渣浇注出的铸坯纵裂纹发生率明显减少。新型保护渣大大改善了铸坯质量,为企业改进生产、提高产品质量提出新的解决途径。图40幅；表35个；参58篇。