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结晶器保护渣(mould fluxes)

在连续铸钢过程中，置于结晶器内的钢液面上用以保温、防氧化和吸收非金属夹杂的物料。自20世纪60年代初连铸首次采用浸入式水口和结晶器保护渣进行浇注以来，保护渣技术得到了不断发展，研制出了适应不同铸坯断面、钢种和浇注工艺的保护渣，使铸坯表面质量得到极大改善，并逐渐达到铸坯表面无缺陷。结晶器保护渣的基本功能有：保护结晶器弯月面钢液不受空气的二次氧化；具有良好的铺展性能和绝热保温性能，防止钢液面凝固或结壳；能良好地吸收上浮至弯月面的非金属夹杂物；控制铸坯向结晶器传热的速度和均匀性以减少热应力；具有良好的润滑铸坯的功能，以便能使之顺利地从结晶器内拉出。

分类及组成 自保护渣问世以来，所研制的保护渣基本上以SiO2一CaO一Al2O3三元系为基，再添加各种助熔剂、骨架材料和发热材料配制而成，大体上可分成3类：(1)发热渣。以硅酸盐、氟化物为主配入金属粉和氧化剂。特点是成渣快，但成本高、烟雾和火焰大，易使钢中夹杂物增多。发热渣曾经在前苏联广泛使用。(2)熔融液渣。使用时必须增添熔渣设备，既费事，成本又高，已不再使用。(3)固体绝热渣。广泛使用的保护渣基本上属于此类。它以硅酸盐为主，以氟化物、苏打等低熔点物质作助熔剂或稀释剂，再配加炭质材料起隔离、骨架和绝热的作用。固体绝热渣在结晶器内钢液面上熔化后形成多层结构，能充分发挥保护渣的各项功能。(见图)按加工方式和存在的形态，固体绝热渣可分为粉末渣和颗粒渣、预熔型粉末渣和颗粒渣几大类。预熔渣具有成分均匀、在熔化过程中无分相和化学反应、不易吸潮及玻璃性能良好等优点。固体绝热渣的化学组成见表。根据不同钢种、断面和浇铸工艺可作相应的调整和规范。

结晶器保护渣示意图

性能及其与连铸工艺参数的关系 结晶器保护渣应具有优良的物理特性：(1)熔点。根据拉速和钢种的不同，结晶器保护渣的熔点可在900～1200℃间变动，决定熔点的主要根据是渣膜随铸坯出结晶器时要保持液态。一般将半球点温度作为熔点的参考温度。(2)黏度。黏度是保护渣最重要性能之一，它与连铸工艺参数密切相关，普遍一致的观点认为，保护渣的黏度同拉坯速度呈反比关系，可使结晶器壁与铸坯之间渣膜保持一定的厚度。若黏度太大，由于流动性不好，渣膜很薄或不连续，也不利于夹杂物的扩散和溶解；黏度太小则将使渣膜太厚而不均匀，影响热量向结晶器传递。结晶器保护渣的黏度可在0．1～1．0Pa•s间变动。(3)熔化速度。保护渣的熔化速度是确定熔渣层厚度，渣膜厚度和渣耗的重要指标，而影响熔化速度的最重要因素是炭质材料种类及其含量，随其含量的增加，熔化速度将减小。适当的熔化速度应能使结晶器内钢液面上保持6～15mm厚的液渣层，并能形成厚度适当的渣膜。但至今尚无测定熔化速度的统一标准。