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【摘 要】 保护渣对连铸生产和铸坯质量有着至关重要的作用，合理选择保护渣不仅能减少铸坯表面纵裂纹、横裂纹、凹坑、表面夹杂等缺陷，而且能优化浇铸工艺，提高拉坯速度，减少粘结漏钢几率。本文分析了保护渣在连铸机中的应用。
【关键词】 保护渣;连铸机;工艺;应用
前言：
連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。连铸采用浸入式水口和保护渣浇铸，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。
一、结晶器保护渣
结晶器保护渣是人造渣，其主要化学成分为：CaO、SiO2、Al2O3、MgO、K2O、Ba2O3、Na2O、BaO、CaF2、FeO、TiO2碳粒以及有害成分P、S等，通常用于钢水连铸工艺。保护渣加到结晶器液态钢水的表面，由于钢水的热传导，熔化并流入结晶器壁与坯壳的缝隙中。保护渣提供结晶器壁和铸坯之问的润滑，减少钢水表面的热损失，保护表面不再氧化，还可以去除钢水中的夹杂物。
连铸保护渣应满足以下冶金功能的要求，具体包括：①对钢水表面起隔热作用;②隔绝钢液与空气接触，防止钢水氧化;③减小坯壳与结晶器壁问的磨擦;①吸收上浮到钢水表面的夹杂物;⑤控制坯壳与结晶器问的热传导。满足上述要求的保护渣对提高连铸工艺效率和产品表面质量起着非常重要的作用。
二、连铸结晶器保护渣的作用
连铸结晶器保护渣在钢水面上形成三层结构，即粉渣层—烧结层—液渣层，这三层结构对连铸坯的表面及内部质量有决定性的影响，是影响连铸机生产效率的一个重要因素.结晶器保护渣在连铸生产中具有如下作用：防止结晶器内钢液的二次氧化;在结晶器内钢液表面形成一绝热层，防止结晶器内钢液表面的凝固;吸收结晶器内钢液中上浮的夹杂物，提高结晶器内钢液的纯净度;在结晶器壁和铸坯凝固壳的间隙形成均匀的润滑层，防止产生粘结性漏钢事故;改善铸坯凝固壳与结晶器壁的传热，减少铸坯的表面缺陷.选择和应用合理的结晶器保护渣，使它们的物理、化学性质和热力学、动力学性能达到最佳，既可减少连铸坯表面的缺陷，又可防止连铸生产过程中的粘结漏钢事故.
三、连铸工艺参数对保护渣性能的要求
（一）普碳钢保护渣
钢厂在选用保护渣时，主要根据钢种的碳含量，不同含碳量的钢种使用保护渣的性能有较大的区别。
（1）超低碳钢保护渣。超低碳钢保护渣的选择需要解决钢液增碳的问题，必须采用保护渣中碳的质量分数小于1%或者无碳保护渣。由于超低碳钢导热性较差，对钢水的纯净度要求高，一般拉速比较低，为了保证熔渣层有足够的厚度，需要适当地提高保护渣的黏度和对夹杂物的吸收能力，同时需要控制结晶器液面的波动范围在士2mm范围内，防止卷渣和增碳。
（2）包晶钢保护渣。对于碳质量分数在0.08%一0.17%的钢种，在凝固过程中会发生δ-Y相变，发生强烈的体积收缩，坯壳凝固不均匀，因此裂纹敏感性较大，而且易造成漏钢事故。对于此类钢种的保护渣的设计重点在于控制坯壳和结晶器壁之问热通量，希望保护渣的热阻较大，从而实现缓冷。口前主要采用的力一法是降低析晶温度（1140-1170℃）和提高析晶比例（85%-95%），保证润滑和传热效果，可获得良好的铸坯质量。
（3）中碳钢保护渣。中碳钢在凝固时会发生相变，因此坯壳高温塑性低、热应力大，易产生皮下晶问裂纹叫，在成品中易形成龟裂。这类钢种的保护渣的选择主要在于保证润滑、适当降低传热强度等。为了保证保护渣的润滑效果，要求保护渣的析晶温度较低，一般低于1130℃，析晶比例小于40%。同时通过提高保护渣的熔化温度和黏度，增加渣膜厚度达到减弱传热的功能。
（4）高碳钢保护渣。随着钢中含碳量的增加，钢的液相线温度降低，固液两相区增大。高碳钢在凝固过程中发生L+γ→γ相变。此外，钢水凝固过程中P、S等杂质元素的偏析较大，与低碳钢相比，高碳钢的高温塑性差，高温抗拉强度低，在钢水静压力下坯壳和结晶器壁接触紧密，拉坯过程中坯壳受到的摩擦阻力大，坯壳易与结晶器壁粘结，且坯壳之问重接能力差，易导致粘结漏钢。因此要求保护渣具有较强的润滑性能和不易结渣圈。
f=h.（Vm-Vc）/d公式（1）
式中：f为单位面积液体摩擦力，N/㎡;Vm为结晶器振动速度，m/s;Vc为拉速，m/min;h为黏度，Pa.s;d为液渣膜厚度，mm.由供水（1）可知，摩擦力与渣膜层的厚度成反比，与黏度成正比。通常情况下，一般用保护渣的耗量来表征润滑性能的效果。保护渣的耗量随着黏度的升高而降低，凝固温度ts结晶温度tc及熔化温度tm对保护渣的耗量的影响是一致的，都是成反比关系。为了保证润滑效果，必须降低保护渣的熔化温度、黏度，其熔化温度一般为1100-1300℃，黏度为0.25Pa.s
（二）连铸保护渣的性能
保护渣在凝固时的性能包括粘度h1300℃.凝固温度Ts和结晶温度Tc，三者合理搭配保证铸坯的润滑并调节从铸坯传往结晶器的热流。润滑情况与液渣渗入结晶器与坯壳问的多少和渗入的均匀性有关。生产过程中，高碳钢（[C]>0.4%）板坯容易粘结，粘结与润滑不良有关。高碳钢保护渣设计的重点应注重在保证润滑上。降低Ts对保证润滑有利。降低Ca0/SiO2，减少氟含量，提高B203：都有利于降低Ts。
（三）在连铸过程中，保护渣的熔化温度对结晶器内钢液表面上熔化渣层的厚度和结晶器与坯壳之间的渣膜厚度有直接的影响，从而影响坯壳的表面质量：保护渣向结晶器和坯壳之间的流入量和保护渣的消耗量，随着渣的熔化温度的下降，保护渣的消耗量增加。铸坯传热面积与周长愈小，保护渣的熔化速度要求愈高，保温性能也要求愈好;铸坯断面小，拉速高，熔化速度要求快;铸坯断面愈大消耗量愈低，熔化速度可以低一些。要保证在连铸时有足够的熔渣层厚度，与之对应的是保护渣相应的熔化速度并不是越快越好，否则会影响保温性能，容易形成冷皮及造成皮下夹渣多，振痕深等缺陷。保护渣的熔化性能，特别是保护渣的熔化速度，对保护渣的性能有重大影响，这是因为它们控制着熔渣池的深度也就是控制着熔渣渗入结晶器与铸坯间隙的速度。熔化试验结果表明，覆盖钢水表面的保护渣形成了多层结构，颗粒状及粉状保护渣都为多层结构。研究人员发现了许多试验配比方法来来确定保护渣的熔化速度，通过以下几点可以加快熔化速度：
①降低自由碳含量;
②增加碳粒子的半径;
③改变碳的类型;
④降低熔化温度（其结果也降低了粘度）;
⑤增加矿物组成的粒度;
⑥通过增加浇注速度来增加重直热通量。
四、结束语
连铸是炼钢过程最后一道工艺，也是决定铸坯质量好坏的关键工序。所用的保护渣决定了铸坯表面质量问题，保护渣又受很多因素的影响，因此要正确的操作保护渣，这样才能使保护渣发挥其作用，保证连铸的顺利进行#得到高质量的铸坯。
参考文献：
[1]欧阳飞，程晓文，傅谦惠.板坯连铸结晶器保护渣的选择和应用[J].南方金属，2001，01：22-25+30.
[2]谢兵.连铸结晶器保护渣相关基础理论的研究及其应用实践[D].重庆大学，2004.
[3]杜恒科.宽板坯连铸结晶器保护渣理化性能研究及应用[D].重庆大学，2006.
[4]马学忠.板坯连铸机粘结漏钢与结晶器保护渣的关系[J].炼钢，1996，01：7-10+34.
[5]臧欣阳.板坯连铸结晶器内传热与摩擦行为研究[D].大连理工大学，2009.
【关键词】 保护渣;连铸机;工艺;应用
前言：
連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。连铸采用浸入式水口和保护渣浇铸，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。
一、结晶器保护渣
结晶器保护渣是人造渣，其主要化学成分为：CaO、SiO2、Al2O3、MgO、K2O、Ba2O3、Na2O、BaO、CaF2、FeO、TiO2碳粒以及有害成分P、S等，通常用于钢水连铸工艺。保护渣加到结晶器液态钢水的表面，由于钢水的热传导，熔化并流入结晶器壁与坯壳的缝隙中。保护渣提供结晶器壁和铸坯之问的润滑，减少钢水表面的热损失，保护表面不再氧化，还可以去除钢水中的夹杂物。
连铸保护渣应满足以下冶金功能的要求，具体包括：①对钢水表面起隔热作用;②隔绝钢液与空气接触，防止钢水氧化;③减小坯壳与结晶器壁问的磨擦;①吸收上浮到钢水表面的夹杂物;⑤控制坯壳与结晶器问的热传导。满足上述要求的保护渣对提高连铸工艺效率和产品表面质量起着非常重要的作用。
二、连铸结晶器保护渣的作用
连铸结晶器保护渣在钢水面上形成三层结构，即粉渣层—烧结层—液渣层，这三层结构对连铸坯的表面及内部质量有决定性的影响，是影响连铸机生产效率的一个重要因素.结晶器保护渣在连铸生产中具有如下作用：防止结晶器内钢液的二次氧化;在结晶器内钢液表面形成一绝热层，防止结晶器内钢液表面的凝固;吸收结晶器内钢液中上浮的夹杂物，提高结晶器内钢液的纯净度;在结晶器壁和铸坯凝固壳的间隙形成均匀的润滑层，防止产生粘结性漏钢事故;改善铸坯凝固壳与结晶器壁的传热，减少铸坯的表面缺陷.选择和应用合理的结晶器保护渣，使它们的物理、化学性质和热力学、动力学性能达到最佳，既可减少连铸坯表面的缺陷，又可防止连铸生产过程中的粘结漏钢事故.
三、连铸工艺参数对保护渣性能的要求
（一）普碳钢保护渣
钢厂在选用保护渣时，主要根据钢种的碳含量，不同含碳量的钢种使用保护渣的性能有较大的区别。
（1）超低碳钢保护渣。超低碳钢保护渣的选择需要解决钢液增碳的问题，必须采用保护渣中碳的质量分数小于1%或者无碳保护渣。由于超低碳钢导热性较差，对钢水的纯净度要求高，一般拉速比较低，为了保证熔渣层有足够的厚度，需要适当地提高保护渣的黏度和对夹杂物的吸收能力，同时需要控制结晶器液面的波动范围在士2mm范围内，防止卷渣和增碳。
（2）包晶钢保护渣。对于碳质量分数在0.08%一0.17%的钢种，在凝固过程中会发生δ-Y相变，发生强烈的体积收缩，坯壳凝固不均匀，因此裂纹敏感性较大，而且易造成漏钢事故。对于此类钢种的保护渣的设计重点在于控制坯壳和结晶器壁之问热通量，希望保护渣的热阻较大，从而实现缓冷。口前主要采用的力一法是降低析晶温度（1140-1170℃）和提高析晶比例（85%-95%），保证润滑和传热效果，可获得良好的铸坯质量。
（3）中碳钢保护渣。中碳钢在凝固时会发生相变，因此坯壳高温塑性低、热应力大，易产生皮下晶问裂纹叫，在成品中易形成龟裂。这类钢种的保护渣的选择主要在于保证润滑、适当降低传热强度等。为了保证保护渣的润滑效果，要求保护渣的析晶温度较低，一般低于1130℃，析晶比例小于40%。同时通过提高保护渣的熔化温度和黏度，增加渣膜厚度达到减弱传热的功能。
（4）高碳钢保护渣。随着钢中含碳量的增加，钢的液相线温度降低，固液两相区增大。高碳钢在凝固过程中发生L+γ→γ相变。此外，钢水凝固过程中P、S等杂质元素的偏析较大，与低碳钢相比，高碳钢的高温塑性差，高温抗拉强度低，在钢水静压力下坯壳和结晶器壁接触紧密，拉坯过程中坯壳受到的摩擦阻力大，坯壳易与结晶器壁粘结，且坯壳之问重接能力差，易导致粘结漏钢。因此要求保护渣具有较强的润滑性能和不易结渣圈。
f=h.（Vm-Vc）/d公式（1）
式中：f为单位面积液体摩擦力，N/㎡;Vm为结晶器振动速度，m/s;Vc为拉速，m/min;h为黏度，Pa.s;d为液渣膜厚度，mm.由供水（1）可知，摩擦力与渣膜层的厚度成反比，与黏度成正比。通常情况下，一般用保护渣的耗量来表征润滑性能的效果。保护渣的耗量随着黏度的升高而降低，凝固温度ts结晶温度tc及熔化温度tm对保护渣的耗量的影响是一致的，都是成反比关系。为了保证润滑效果，必须降低保护渣的熔化温度、黏度，其熔化温度一般为1100-1300℃，黏度为0.25Pa.s
（二）连铸保护渣的性能
保护渣在凝固时的性能包括粘度h1300℃.凝固温度Ts和结晶温度Tc，三者合理搭配保证铸坯的润滑并调节从铸坯传往结晶器的热流。润滑情况与液渣渗入结晶器与坯壳问的多少和渗入的均匀性有关。生产过程中，高碳钢（[C]>0.4%）板坯容易粘结，粘结与润滑不良有关。高碳钢保护渣设计的重点应注重在保证润滑上。降低Ts对保证润滑有利。降低Ca0/SiO2，减少氟含量，提高B203：都有利于降低Ts。
（三）在连铸过程中，保护渣的熔化温度对结晶器内钢液表面上熔化渣层的厚度和结晶器与坯壳之间的渣膜厚度有直接的影响，从而影响坯壳的表面质量：保护渣向结晶器和坯壳之间的流入量和保护渣的消耗量，随着渣的熔化温度的下降，保护渣的消耗量增加。铸坯传热面积与周长愈小，保护渣的熔化速度要求愈高，保温性能也要求愈好;铸坯断面小，拉速高，熔化速度要求快;铸坯断面愈大消耗量愈低，熔化速度可以低一些。要保证在连铸时有足够的熔渣层厚度，与之对应的是保护渣相应的熔化速度并不是越快越好，否则会影响保温性能，容易形成冷皮及造成皮下夹渣多，振痕深等缺陷。保护渣的熔化性能，特别是保护渣的熔化速度，对保护渣的性能有重大影响，这是因为它们控制着熔渣池的深度也就是控制着熔渣渗入结晶器与铸坯间隙的速度。熔化试验结果表明，覆盖钢水表面的保护渣形成了多层结构，颗粒状及粉状保护渣都为多层结构。研究人员发现了许多试验配比方法来来确定保护渣的熔化速度，通过以下几点可以加快熔化速度：
①降低自由碳含量;
②增加碳粒子的半径;
③改变碳的类型;
④降低熔化温度（其结果也降低了粘度）;
⑤增加矿物组成的粒度;
⑥通过增加浇注速度来增加重直热通量。
四、结束语
连铸是炼钢过程最后一道工艺，也是决定铸坯质量好坏的关键工序。所用的保护渣决定了铸坯表面质量问题，保护渣又受很多因素的影响，因此要正确的操作保护渣，这样才能使保护渣发挥其作用，保证连铸的顺利进行#得到高质量的铸坯。
参考文献：
[1]欧阳飞，程晓文，傅谦惠.板坯连铸结晶器保护渣的选择和应用[J].南方金属，2001，01：22-25+30.
[2]谢兵.连铸结晶器保护渣相关基础理论的研究及其应用实践[D].重庆大学，2004.
[3]杜恒科.宽板坯连铸结晶器保护渣理化性能研究及应用[D].重庆大学，2006.
[4]马学忠.板坯连铸机粘结漏钢与结晶器保护渣的关系[J].炼钢，1996，01：7-10+34.
[5]臧欣阳.板坯连铸结晶器内传热与摩擦行为研究[D].大连理工大学，2009.