结晶器保护渣在提高铸机拉速,稳定连铸工艺、扩大连铸品种、提高铸坯质量和产量方面发挥着重要的作用。在保护渣的五个冶金作用中,其中控制连铸过程传热及润滑的作用对提高拉速、扩大连铸品种起着重要的作用。但目前在评价及控制保护渣传热性能方面无公认的标准,也没有定量的依据,缺乏系统的理论指导。大量实践表明保护渣在结晶器内的传热特性与固态渣膜结构有关,特别是保护渣结晶性能和表面粗糙度。因此,论文在连铸结晶器保护渣传热定量测试的基础上,着重从渣膜结构的角度分析了影响保护渣传热的因素,以实现对保护渣传热性能的良好控制。本文在国家自然基金的支持下,首先,对同一组分保护渣的生产实际渣膜和实验渣室所得渣膜,通过实验室自制结晶器渣膜热流模拟仪定量测试热流和制取渣膜,并对比了二者的晶体种类、形貌、大小和热流密度等,结果表明二者具有较好的对应性,仅实验室渣膜晶粒稍小,热流值不完全等同实际值,但规律是一致的。因此,作为基础理论研究,本方法可较好地模拟实际情况。其次,本文以四元渣系Ca0-SiO₂-CaF₂-Na₂O和五元渣系CaO-SiO₂-CaF₂-Na₂O-Al₂O₃为研究对象。采用游标卡尺、表面粗糙度轮廓仪、矿相显微镜、X-射线衍射分析仪和扫描电镜等分析方法,研究了设定渣系中的保护渣热流与渣膜结构,即渣膜厚度、表面粗糙度、结晶相、晶粒形貌及大小的关系。研究表明,对于结晶态渣,渣膜表面粗糙度是影响传热大小的主要因素。对表面粗糙度的影响因素为结晶率、晶粒尺寸等。随结晶率、晶粒尺寸的增加,表面粗糙度增大,传热热流降低。对于不同成分的玻璃态保护渣,由于自身的凝固收缩特性不同,同样引起表面粗糙度的变化,对控制传热起着重要的作用。论文系统地建立了研究渣系碱度R、[F^-]含量、Na₂O及微量组分Li₂O、MnO、B₂O₃和MgO含量与保护渣渣膜结构及传热的关系。综上所述,本研究方法可以较好的反映保护渣自身的传热特性,所得结论可为今后保护渣的合理配置提供理论依据,并最终通过改善渣膜结构实现对保护渣传热的控制。