保护渣是连铸过程中使用的一种合成渣,其性质对连铸工艺顺行和铸坯表面质量至关重要。保护渣加在钢液面,绝热保温;其与钢液接触部分熔化形成熔渣层,防止弯月面钢液被氧化,吸收钢液中上浮的夹杂;熔渣流入结晶器与铸坯之间,液渣膜润滑铸坯,防止粘结漏钢;固渣膜控制传热,以形成均匀的坯壳。高Al含量钢种连铸过程中,由于钢液中的Al易与常规保护渣中的重要组份SiO₂发生反应导致保护渣w（Al₂O₃）/w（SiO₂）及Al₂O₃含量增加,从而引起保护渣性质的改变,影响连铸工艺顺行。因此,设计性能优良的结晶器保护渣是高铝钢连铸工艺顺行的关键。根据高铝钢与保护渣反应的特点,即高Al钢液中的[Al]与常规保护渣中（SiO₂）反应是不可避免的,但该反应在较短时间内可以达到动态平衡,由此,提出了两种高铝钢保护渣的设计思路:（i）低碱度CaO-SiO₂渣系保护渣:该保护渣与高铝钢液中的Al反应达到平衡后,保护渣的性质满足连铸要求;（ii）低SiO₂含量CaO-Al₂O₃渣系保护渣,该渣系能有效的避免保护渣与钢液中的Al发生反应。本文采用半球点法测量了保护渣的熔融特性。试验结果表明对于CaO-SiO₂渣系保护渣,随着w（Al₂O₃）/w（SiO₂）增加,保护渣熔点均呈上升趋势;保护渣中增加Li₂O与B₂O₃含量均能有效的降低其熔点,B₂O₃对熔点的影响尤为明显;对于CaO-Al₂O₃渣系保护渣,增加B₂O₃、Li₂O、Na2O、F-、BaO、SrO等含量均能降低保护渣熔化温度,其中Li₂O对熔点的影响最明显。采用旋转粘度法测量了保护渣的流变特性。低碱度CaO-SiO₂渣系保护渣在高铝钢浇铸过程中变性为CaO-Al₂O₃-SiO₂渣系;随着w（Al₂O₃）/w（SiO₂）增加,熔渣粘度随之改变;Al₂O₃呈现出两性特征;含有Li₂O+B₂O₃组合的保护渣变性过程中粘度变化平稳且处于合理范围内。对于CaO-Al₂O₃渣系保护渣,B₂O₃、Li₂O、Na2O及F-等能降低保护渣的粘度;随着MgO含量增加,CaO-Al₂O₃渣系熔渣粘度先降低后升高;BaO及SrO含量增加,CaO-Al₂O₃渣系熔渣粘度升高。在Riboud模型基础上,建立了适合高Al钢保护渣的粘度计算模型。采用渣膜热流模拟仪研究了保护渣渣膜的传热特性。对于CaO-SiO₂渣系保护渣,随着w（Al₂O₃）/w（SiO₂）增加,渣系的热流密度呈降低趋势,渣膜传热能力减弱;在该渣系中加入一定量的Li₂O及（或）B₂O₃有利于增加渣膜热流密度。对于CaO-Al₂O₃渣系保护渣,B₂O₃降低结晶率,降低渣膜厚度,增加热流密度;Li₂O增加结晶率,降低渣膜厚度,降低热流密度,Na₂O降低结晶率,降低渣膜厚度,增加热流密度;F-增加结晶率,降低渣膜厚度,增加热流密度;MgO及SrO均降低结晶率,降低渣膜厚度,热流密度略有增加,BaO替代CaO后,结晶率降低,降低渣膜厚度,热流密度变化平稳。利用热丝法（Single Hot Thermocouple Technique,简称SHTT）构建保护渣的等温转变（Temperature Time Transformation,简称TTT）曲线,研究不同组成对保护渣结晶孕育时间的影响规律;通过构建保护渣的连续冷却转变（Continuous Cooling Transformation,简称CCT）曲线,探讨保护渣组成对临界冷却速度的影响,而且利用SHTT研究了析晶活化能。对于CaO-SiO₂渣系保护渣,Li₂O对结晶孕育时间影响不大,B₂O₃能有效延长孕育时间。对于CaO-Al₂O₃渣系保护渣,随B₂O₃、Na₂O、MgO、BaO和SrO增加,保护渣的TTT曲线向孕育时间增加的方向移动;Li₂O能有效缩短保护渣的晶体孕育时间,同时,提高保护渣的结晶速度,F-对结晶孕育时间影响不大,但能有效提高结晶速率。B₂O₃和Na₂O降低了结晶速率,结晶活化能增加;Li₂O和F-增加了结晶速率,结晶活化能降低;MgO增加了结晶速率,同时也提高了结晶活化能。将研究所取得的成果应用于太钢无磁钢实际生产,取得了良好的效果。