现代连铸保护渣技术简介和应用

1、11现代连铸保护渣技术简介和应用 2报告内容1 连铸保护渣基本组成2 连铸保护渣的功能3 连铸保护渣一般生产工艺4 连铸保护渣理化性能及其测试方法3认识连铸保护渣冶金渣高炉渣铁水预处理渣转炉渣钢水精炼渣钢水覆盖渣连铸保护渣高炉转炉连铸4高炉渣转炉渣钢水精炼渣连铸保护渣SiO230.678.238.7334.68CaO36.1552.7848.1132.29Al2O313.072.3237.491.56MgO10.197.868.773.85TFe0.5022.580.900.21CaF24.328.42Na2O12.10K2O0.32Li2O0.87BaO5.433.58B2O32.47C7.

2、45典型冶金渣化学成分 5CaO、SiO2、Na2OK2O、F、C及原材料代入的杂质Al2O3和Fe2O3（或FeO），以及根据品种特殊需要加入的其它组份如MgO、BaO、SrO、Li2O、B2O3等。1.连铸保护渣基本组成1 连铸保护渣基本组成 化学成份6渣 号No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8化学成份CaO30.034.030.034.028.031.038.042.030.034.033.037.030.034.031.035.0SiO230.034.033.037.031.034.038.042.026.030.038.042.034.038.030.03

3、4.0Al2O35.05.05.05.03.05.05.05.0MgO1.03.01.03.03.05.04.07.01.03.01.03.01.03.02.05.0Fe2O33.03.03.03.03.03.03.03.0B2O32.04.09.011.01.03.0K2O+Na2O2.04.03.05.04.07.04.06.07.010.03.06.06.09.07.010.0F1.03.02.03.02.04.02.04.02.04.07.010.03.05.03.06.0Li2O0.51.00.51.0BaO9.011.0SrO3.05.02.05.0C固7.09.08.011.01

4、0.013.012.016.03.05.01.53.59.012.08.012.0物化性能CaO/SiO20.900.100.950.050.900.051.000.031.100.050.900.100.900.101.050.05T半，110015115015114015115015950151120151145151125151300,Pa.S0.250.050.550.050.350.050.450.050.200.050.200.050.400.050.350.05适应钢种分类普碳钢焊条焊丝钢高碳钢管钢高铝钢含钛合金钢含硫易切钢中碳合金钢代表钢号Q235, 20MnSiH08A, E

5、R70s-675#，82B20管E21Cr18Ni9Ti, 20CrMnTiY15L45, 40Cr, 30CrMo, 60Si2Mn拉坯速度,m/min1.83.82.13.21.83.41.52.51.01.81.01.80.81.70.71.8表1 方坯连铸保护渣化学成分及性能7表2 板坯连铸保护渣化学成分及性能渣 号No.1No.2No.3No.4No.5No.6No.7No.8No.9No.10化学成份CaO34.537.531.534.534.537.537.039.036.038.036.538.536.038.036.038.028.032.028.032.0SiO236.53

6、9.531.534.534.537.537.038.035.036.037.039.035.036.032.034.030.034.030.034.0Al2O31.02.02.04.02.04.05.05.05.05.05.05.05.0MgO2.54.51.03.03.05.03.05.03.05.02.04.05.07.03.06.03.06.03.06.0Fe2O33.03.03.03.03.03.03.03.03.03.0SrO2.04.02.04.02.04.0K2O+Na2O6.58.57.59.57.09.08.510.57.09.09.010.57.09.03.05.03.06

7、.05.08.0F3.55.54.56.54.56.56.08.05.56.56.07.05.56.55.07.02.04.03.06.0Li2O0.51.5C固6.09.06.09.06.09.07.010.03.55.56.58.53.55.57.09.07.09.07.09.0物化性能CaO/SiO20.950.101.000.101.000.101.050.101.050.101.050.101.050.101.100.050.950.050.950.05T半，112515112015109015108515109015107515108515111515116015111515130

8、0,Pa.S0.350.050.300.050.250.050.200.050.200.050.200.030.200.030.200.050.300.050.250.05适应钢种分类低碳普碳钢低碳低合金钢低碳普碳钢,低合金钢中碳包晶钢中碳低合金钢代表钢号Q195，08Q195Al，08AlQ195，08AlQ235,船钢16Mn系列，Hp295拉坯速度,m/min1.01.51.01.41.51.90.71.40.71.10.91.48表3 圆坯连铸保护渣成分及性能序号铸坯尺寸(mm2)拉速 (m/min)化学成分(%)性能指标CaOSiO2Al2O3MgOFe2O3Na2O+K2OFCfr

9、ee碱度(CaO/SiO2)熔点()1300粘度(Pa.S)13004500.30.826.0234.025.01.03.01.03.05.01.04.01.015.520.750.051200150.650.0522503000.81.632.0235.024.01.02.01.03.04.51.03.01.016.020.900.051180150.650.0531802201.22.026.0233.024.01.02.01.03.08.51.04.01.015.020.850.051100150.350.0592 连铸保护渣的功能 2 保护渣的功能（a）对结晶器钢液面绝热保温，避免钢

10、液凝固；（b） 保护渣钢液面不受空气二次氧化；（c） 吸收钢液中上浮的夹杂物；（d） 润滑运动的铸坯； (e) 均匀和调节凝固坯壳向结晶器的传热。 图1 结晶器内保护渣分布示意图结晶器玻璃膜结晶膜液渣膜渣 圈颗粒层烧结层熔渣层钢液凝固壳基本目标：保证浇铸顺行，获得表面无缺陷铸坯。103. 连铸保护渣的制备按铸坯断面分：方坯，矩形坯，板坯，薄板坯，圆坯，异形 （H形）坯保护渣按拉坯速度分：中低拉速、高拉速保护渣按 钢 种 分：低碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢、合金 钢保护渣按外形和生产工艺分：3.1 连铸保护渣分类11 生产工艺基料种类粉末机械混合圆盘或挤压造粒喷雾造粒普通基料混合粉末渣混合实心

11、颗粒渣混合空心颗粒渣烧结基料烧结粉末渣烧结实心颗粒渣烧结空心颗粒渣预熔基料预熔粉末渣预熔实心颗粒渣预熔空心颗粒渣保护渣分类 12含有保护渣相关组分的原料 连铸保护渣的生产组分名称含有该组分的原料名称CaO水泥熟料、硅灰石、高炉渣、（方解石、白云石、石灰石,常用于预熔料和烧结料）SiO2石英砂、硅石、海砂、硅灰石、玻璃粉、电厂灰、固体水玻璃、粘土Al2O3钠长石、钾长石、粘土、工业氧化铝、赤泥MgO镁砂、菱镁矿、（白云石，常用于预熔料和烧结料）Li2O碳酸锂（Li2O40%）、锂辉石（Li2OAl2O34SiO2）、锂云母Na2O纯碱、冰晶石、废玻璃、固体水玻璃、氟化钠F萤石、冰晶石、氟化钠B2

12、O3硼砂（Na2B4O710H2O）、硼酸（H3BO3）BaO碳酸钡、重晶石SrO天青石、碳酸锶C石墨、炭黑、焦粉3.2 连铸保护渣的生产13连铸保护渣常用基料成分（%wt ）及物性 CaOSiO2Al2O3MgOMnOFe2O3Na2O+K2OCaF2B2O3TiO2NaFLi2OCf水泥熟料63.5418.965.493.795.790.33碱硅 灰 石46.942.460.350.700.041.00性高炉水渣384734378128101.00材高炉锰渣33372531810798101.00料赤 泥40.6022.789.261.626.154.454.73烧 结 料58622527

13、72.05石 灰 石50523.101.581.76酸性石 英 砂1.0494.582.580.121.68材料玻 璃 粉6.58.072750.52.33.04.20.10.2214.50镁 质 20.4氟 化 钠9498熔冰 晶 石AlF338405760碳 酸 锂3840剂硼 砂3466苏 打5458萤 石7157595碳质材料炭黑9699石墨369214常用炭质材料的性能 连铸保护渣的生产品 种中超耐磨炉黑通用炉黑半补强炭黑槽法炭黑高碳石墨代 号N220N660英文缩写ISAFGPFSRF平均粒径，nm202549606110026300.076mm比表面积，

14、m2/g10912927435251351556.77着火温度，35538535538544929060015生产颗粒保护渣常用结合剂种类连铸保护渣的生产结合剂无机结合剂：硅酸钙水泥、水玻璃和粘土等天然有机物：淀粉、糊精、纤维素、纸浆废液等合成有机物：聚乙稀醇、羧甲基纤维素钠有机结合剂16 连铸保护渣的生产（1）烧结型或预熔型基料生产工艺原料矿石破碎原 料 制 粉配 料造 块干 燥烧结或熔炼冷 却制粉、待用（2）实心颗粒保护渣生产工艺 原料准备配 料搅拌混合干式球磨加水搅拌圆盘/挤压造粒烘 烤筛分、包装17（3）空心颗粒保护渣生产工艺 连铸保护渣的生产原 料 准 备配 料搅 拌 混 合水 磨

15、制 浆喷 雾 造 粒筛 分冷却、包装检测、待用18连铸保护渣的生产194 连铸保护渣主要理化性能熔化温度、熔速、熔融模型熔化性能流动性能粘度、粘度温度曲线、凝固温度化学成分化学成分及碱度烧结性能烧结温度、烧结强度、渣圈特性界面性能表面及界面张力20吸收夹杂能力吸收夹杂速度、吸收夹杂后性能稳定性渣膜热性能导温系数、导热系数、热辐射特性结晶性能结晶温度、结晶率、结晶速度保温铺展性能堆比重、导热系数、颗粒形状及粒级粉体料浆性能粉末粒级，固料分散性、料浆稳定性能214.1 化学组分及碱度保护渣理化性能成分及碱度 化学组分CaOBaONaFMnOSiO2SrOLi2OH2O freelyNa2OFeOM

16、gF2H2O combinedFFe2O3CAl2O3B2O3CO2MgOK2OMnO222 碱度常用碱度为渣中CaO与SiO2比值，即CaO/ SiO2，一般CaO/ SiO2；碱度CaO/ SiO2主要影响保护渣的粘度温度特性、吸收夹杂能力、结晶性能并进而影响传热特性。碱度取值主要由浇铸钢种决定，通常，高碳钢、含易氧化元素较多的合金钢保护渣碱度较低，约； 裂纹敏感性较强的中碳钢保护渣碱度较高，约；而普通碳素钢中的低碳钢、中高碳钢及低合金钢保护渣碱度取值居中，约。 23定义：保护渣在升温过程中由固态转化为液态的温度。 对于多组分的硅酸盐熔渣，熔化温度是一区间。熔化温度对熔渣层厚度和保护渣的消

17、耗等有重要的影响。4.2 熔化性能保护渣理化性能熔化温度熔化温度与最大摩擦力关系 熔渣层厚与熔化温度的关系 4.2.1 熔化温度24熔化温度的测试方法有热分析法、淬火法、热分析法、差热分析法以及半球点 法和三角锥法等。各种分析方法测量的熔点有时差别大，比较精确的分析方法有惹分析法、差热 分析法和淬火法，但操作和分析复杂。目前保护渣采用半球点法作为保护渣熔化温度分析的行业标准，部分仍采用三 角锥法。半球点温度定义为在一定的升温速度下，具有一定流 动性时的温度。 熔化温度测试方法保护渣理化性能熔化温度25熔化温度测试方法三角锥法三角锥法测保护渣熔化温度示意图 成本低，但测试方法复杂 保护渣理化性能

18、熔化温度26半球点法 开始熔化状态 半球点状态 完全熔化表示方法：用半球点法表示保护渣的熔化温度或熔点。保护渣理化性能熔化温度27熔化温度半球点法测试原理1光源；2测温热电偶；3试样支架；4炉体；5试样；6摄像镜头；7显示屏；8轨道；9控温热电偶；10测温装置；11控温装置 保护渣熔化温度测定装置 影响保护渣熔化温度测试的主要因素除了固有的保护渣组成外，与炉子结构、炉子热容量、试样大小、升温速度以及测温点位置和测温热电偶结构等因素有关，同时也与试样状态有很大的关系。实验发现，同样保护渣，低速升温（5/min）比高速升温（40/min）半球点温度要高3050。保护渣理化性能熔化温度28保护渣组分

19、对半球点熔化温度的影响 采用单因素法、各种多因素回归模型法、神经网络法等设计保护渣组成样本，测试熔化温度，对测试结果作图或回归，可得到Tm i 的关系。保护渣理化性能熔化温度29 保护渣理化性能熔化温度30 保护渣理化性能熔化温度314.2.2 熔化速度和熔融模型 熔化速度含义：单位时间内固渣熔化形成液态熔渣的数量。 保护渣熔化速度是评价保护渣供给液渣能力的重要参数，是控制熔渣层厚度、渣膜均匀性和渣耗的主要手段。碳质材料 对其熔速有很大的影响。 保护渣理化性能熔化速度 熔化速度32熔化速度测试方法 炉渣的熔化速度测定方法有渣柱法、塞格锥法、熔化率法和熔滴 法。目前广泛采用渣柱法。 除熔滴法外，

20、其它方法都只能定性说明炭质材料对保护渣熔化速 度的影响，只能测定相同配碳模式保护渣的相对熔化速度。 保护渣理化性能熔化速度33熔滴法测试熔化速度示意图熔滴法熔化速度测试装置示意图 熔化速度，Kg/m2s 或g/m2s；收集熔渣时间， s；坩埚底部面积，m2；熔渣重量，Kg或g。 保护渣理化性能熔化速度34熔滴法与渣柱法的比较 排除熔化温度的影响，实践表明保护渣在黑渣操作的情况下，炭质材料（比如碳黑）粒度越细，分散度越高，控制熔化速度的效果越明显，成渣速度越慢；粒度越大，分散度越低（比如石墨），控制熔化速度的效果越差，成渣速度越快；如果通过渣柱法测试熔化温度，有可能导致这样的相反情况：即着火点和

21、分散度很高的碳黑很快烧掉，显示快的熔化速度，而石墨则反之。因此采用熔滴法测试熔速与结晶器内保护渣熔化状况更合适。 目前国内基本上未采用熔滴法，广泛采用渣柱法。保护渣理化性能熔化速度35影响保护渣熔化速度的因素 碳质材料粒度、种类和及其在保护渣中的有效浓度； 保护渣的化学成份和矿相组成； 保护渣外观形状（粉渣、实心颗粒、空心颗粒）； 保护渣中碳酸盐种类和含量； 保护渣的熔化温度； 与连铸操作相关的结晶器液面搅动强度。 保护渣理化性能熔化速度36碳质材料对熔化速度的影响保护渣理化性能熔化速度37保护渣理化性能熔化速度38熔点对熔速的影响碳酸盐对熔速的影响保护渣理化性能熔化速度39保护渣理化性能熔化

22、速度40 熔融模型熔融模型：指保护渣从室温固态变为液态过程中所经历的各种状态(如粉 末态/颗粒态、烧结态、半熔态、熔融态)和各状态的结构及相 对厚度。保护渣理化性能熔融模型414.3 流动性能粘度是表示熔渣中结构微元体移动能力大小的一项物理指标，即在一定温度和一定剪切力作用下熔渣流入铸坯与结晶器间隙能力的大小。 常测试保护渣在1300下的粘度，来评定保护渣的润滑能力用。 粘度主要取决于拉坯速度，通常有以下关系式： 式中：保护渣1300下的粘度，泊（1泊）； Vc拉坯速度，m/min。保护渣理化性能粘度4.3.1 粘度42 粘度测试方法斜舟法、振动法、圆柱体旋转法测试粘度旋转粘度计示意图 YB/

23、T 185-2001 旋转粘度计测试机构 1同步电机2上卡头 3下卡头 4钼杆 5上光源 6上光电管 7下光源 8下光电管 9刚玉管 10测头 11石墨坩埚 12热电偶 13二硅化钼炉 14微机控制系统 保护渣理化性能粘度43 组分对保护渣粘度的影响 保护渣理化性能粘度44保护渣理化性能粘度45适用渣成分范围：33SiO256%，12%CaO45%，0Al2O311%，0Na2O20%，0CaF220% 保护渣理化性能粘度464.3.2 粘度温度关系及凝固温度 =Aexp(E/RT)，A为常数，E为粘滞活化能，粘度随温度升 高而降低。粘度温度关系曲线表征了保护渣粘度随温度变化的情况，不同连铸工

24、艺对粘度温度曲线形态或 粘滞活化能E有不同的要求。保护渣理化性能粘温曲线与凝固温度 粘度温度曲线47 最大粘流活化能变化值E： 设TTbr时粘流活化能为E1、TTbr后的粘流化能为E2，最大粘流活化能变化值可定义为EE2-E1。 可用E表征保护渣的玻璃化性能或对铸坯的润滑能力， E 越大，铸坯受到的摩擦力越大。保护渣理化性能粘温曲线与凝固温度48 凝固温度是指熔渣从液态向固态转变的温度，理论上对应于熔渣液相线温度。 但为了便于测试，国内外目前习惯于将粘度温度曲线的转折点温度Tbr定义为凝固温度Ts。 连铸保护渣的凝固温度对连铸坯的润滑和传热有重要影响，对裂纹敏感性钢种 和粘结性钢种 的浇注有重

25、要意义。 凝固温度保护渣理化性能粘温曲线与凝固温度49凝固温度对铸坯受到的摩擦力和向结晶器传热的影响凝固温度对结晶器传热和摩擦力影响粘度、转折温度与拉速的关系保护渣理化性能粘温曲线与凝固温度50组分对凝固温度的影响保护渣理化性能粘温曲线与凝固温度51保护渣理化性能粘温曲线与凝固温度524.4 表面张力及界面张力表面张力：熔渣与气相接触的表面上质点比内部质点具有较高的能量， 单位面积上这种过剩的能量就称为表面自由焓。在表面自由焓 作用下，熔渣表面有收缩的趋势，即受到一种力的作用一样， 这种力就称为表面张力。在数值上表面张力与表面自由焓相 等，但单位和物理意义不同。表面自由焓单位为erg/cm2

26、或 J/m2，表面张力单位为dyn/cm或N/m。界面张力：当熔渣与钢液或不同熔渣或其它固体接触时，同样由于接触 界面质点与熔渣内部质点之间能量差异，在接触界面上也会出 现过剩自由能，对应的使界面发生收缩或扩展的力称为界面张 力，单位仍为dyn/cm或N/m。保护渣理化性能界面特性53界面性能的重要性 熔渣与钢液间的界面张力直接决定了弯月面半径的大小，而弯月面半径对铸坯表面和皮下质量有重要影响。 在连铸过程中，最大可能地吸收夹杂、同化夹杂，并保持熔化特性和流动特性的相对稳定，是保护渣功能发挥的亮点之一。为良好地吸收夹杂，保护渣与夹杂的界面特性是非常重要的。 同时保护渣与钢液间的界面张力也是非常

27、重要的，如果保护渣/钢液的界面张力过低，结晶器内钢液的扰动将引起保护渣填充的扰动，可能导致保护渣渣膜的不均匀和不连续性。 保护渣理化性能界面特性54表面张力的测试方法表面张力测定的方法有最大气泡压力法和拉环法等；气泡最大压力法原理（表面张力） 表面张力实验装置保护渣理化性能界面特性55组成对表面张力的影响I=Z+Z/a2, I：离子间引力，Z：原子价，a：离子间距 保护渣理化性能界面特性56保护渣理化性能界面特性571300时i105（N/m）如下：SiO2 290 BaO 470 Na2O 290 TiO2 250 ZnO 450 Li2O 450CaF2 420 ZrO2 350 CdO

28、430 Nb2O5 150 SnO2 350MnO 390 Ta2O5 500 Al2O3 380 FeO 490 BeO 390CoO 430 Re2O3 900 MgO 520 NiO 400 SrO 490熔体的表面张力： 其中ni为各氧化物组分的摩尔分数 。保护渣理化性能界面特性58界面张力、接触角、粘附功 当熔渣与固体或液体接触时，在接触界面上被吸附的气体如果被排开，则液体之间或液体与固体之间直接接触，这种现象称为润湿，称为接触角。如图所示：保护渣理化性能界面特性59液体与液体（如熔渣与钢液）接触的情况 气-液-液三相张力的平衡关系1液相1的表面张力2液相1的表面张力12两液相的界面

29、张力 过实验拍摄前述两图中的参数可确定或此处的角，由此可计算界面张力。保护渣理化性能界面特性60粘附功 将接触的两相在气相中分开称为具有新的表面的两个分离相所消耗的功叫做粘附功： W粘1212 粘附功越大，界面张力就越小，两相（如金属和熔渣）就越难分离，而粘附功越小，金属与熔渣就容易分离、难于润湿。保护渣理化性能界面特性61熔渣与钢或非金属（夹杂、耐材）之间的界面特性1550下，工业碳素钢和保护渣的界面张力平均值在980-1350N/m之间。保护渣理化性能界面特性62保护渣理化性能界面特性63保护渣理化性能界面特性64保护渣理化性能界面特性65保护渣理化性能界面特性66高速连铸过程保护渣卷渣示

30、意图就保护渣而言，有两种途径减轻保护渣的卷渣：提高界面张力MS：采用低Na2O和低NaF。提高粘度据报道，采用碱土金属氟化物取代Na2O ，提高保护渣的粘度和表面张力，可以大大降低用高速连铸坯生产的镀锡板的白斑缺陷率。保护渣理化性能界面特性674.5 烧结特性 l 烧结不可避免：烧结是保护渣熔化过程中的必经环节 l 过度烧结的危害：过度烧结会导致结晶器钢液面上出现渣团、渣块，烧结层过厚，在结晶器周边弯月面处出现大而厚的渣条。由于高拉速下钢液面流速高，容易将这些大的团块卷入钢水和弯月面初生坯壳，增大了漏钢和夹渣的危险性。并且，容易烧结成块的保护渣在结晶器中的保温性、透气性也差，对维持温度均匀的熔

31、渣层厚度极为不利。 保护渣理化性能烧结特性68保护渣烧结特性指标l 不成熟，目前还没有统一评价保护渣烧结性能的方法和指标；l 连铸生产中的评价：渣条、烧结层厚度。烧结层厚，渣条多则表明 保护渣烧结发达。l 影响保护渣烧结特性的一般因素：保护渣的烧结行为，除了与作为 隔离作用而添加的碳质材料有关外，还与原材料成份、物相、物理状态等因素密切相关。 保护渣理化性能烧结特性69重庆大学及国内外评价保护渣烧结特性的研究 （1）烧结过程中物相的变化 保护渣理化性能烧结特性70保护渣理化性能烧结特性71保护渣理化性能烧结特性72保护渣理化性能烧结特性73（2）烧结过程中渣样体密度的变化 线收缩、体积收缩、体

32、密度、气孔率的变化 保护渣理化性能烧结特性74 保护渣烧结特性指标 * 致密化起始温度（Tq）：试样体积密度开始出现增加时的温度。 * 烧结速率（U）：致密化起始温度下的体积密度，与其后测试温 度范围内体积密度最大值的差值和达到最大值的温度差的比值。 保护渣理化性能烧结特性75 保护渣烧结特性指标应用 保护渣理化性能烧结特性76 保护渣烧结特性指标应用 (烧结过程中渣样体密度的变化) 保护渣理化性能烧结特性77（3）烧结过程中保护渣比表面积的变化 比表面积与温度的关系 保护渣理化性能烧结特性78 保护渣碱性材料对比表面积的影响特征 保护渣理化性能烧结特性79 保护渣碱性材料对比表面积的影响特征

33、（800） 图 碱性材料对保护渣比表面积的影响保护渣理化性能烧结特性80(4) 气体压力下降法测试烧结特性保护渣理化性能烧结特性81保护渣理化性能烧结特性82保护渣理化性能烧结特性83保护渣理化性能烧结特性844.6 吸收夹杂能力 连铸生产中，由于钢液脱氧和钢水二次氧化等产生的夹杂，会有一部分在结晶器中上浮，这就要求结晶器内的熔融保护渣能对钢渣界面聚集的夹杂物迅速溶解。如果熔渣不能溶解这些聚集物，就可能出现两种情况： 一是它们进入熔渣将形成多相渣，破坏了液渣的均匀性和流动的稳定性，使熔渣不能顺利地进入坯壳和结晶器间的间歇，不能形成均匀的渣膜。 二是不能进入熔渣的固相夹杂物将会富集在钢渣界面处，

34、使流入坯壳和结晶器间的熔渣变得不稳定这些都将严重恶化保护渣的润滑性能，同时，聚集的固相夹杂物还可能卷入坯壳中，产生表面和皮下夹杂等缺陷。保护渣理化性能吸收夹杂85吸收夹杂的意义 提高弯月面钢液洁净度, 以提高铸坯表面皮下洁净度； 熔渣吸收夹杂后，其粘度、凝固温度、结晶性能等物性参数应相对稳 定，避免它们的急剧变化危害铸坯质量和连铸工艺顺行。常见夹杂类型 连铸过程中出现的常见的典型夹杂物分为三类：钛化合物夹杂（TiN, TiCN, TiO2）, Al2O3类夹杂，稀土氧化物夹杂。保护渣理化性能吸收夹杂86测定保护渣吸收夹杂能力的方法静态法：在一定温度下，使Al2O3试样在熔渣中浸泡一定的时间，观

35、察熔 渣侵蚀试样的情况。旋转法：模拟结晶器中熔渣流动速度，将试样在熔渣中旋转一段时间， 观察试样侵蚀情况。吸收夹杂后性能的稳定性：在保护渣中添加不同含量的夹杂，测试保护 渣各项性能的变化情况。保护渣理化性能吸收夹杂87 旋转法测试保护渣吸收夹杂的能力（也可测试保护渣对水口的浸蚀情况）1旋转电机2调速测速装置3旋转试样sample 4石墨坩埚5Mo 金属钼杆bar夹杂物溶解实验测试装置 m：实验中圆柱试样的重量减少量，mg；t：时间，s；A：试样与熔渣接触的面积，mm2； w：试样向渣中的溶解速度，mgmm-2s-1。 保护渣理化性能吸收夹杂88促进保护渣吸收夹杂的途径（1）TiN和TiCN夹杂

36、物的氧化处理法 （2）运用高碱度高玻璃化熔渣理论促进保护渣吸收Al2O3 和TiO2夹杂物的能力 （3）控制保护渣碱度促进稀土氧化物在熔渣中的溶解 保护渣理化性能吸收夹杂89组成对吸收Al2O3夹杂性能的影响保护渣理化性能吸收夹杂90组成对吸收TiO2夹杂性能的影响保护渣理化性能吸收夹杂91保护渣理化性能吸收夹杂924.7 结晶性能 保护渣结晶性能主要包括结晶温度和在一定冷却条件下的结晶率、结晶速度以及结晶析出的物相组织等内容。 结晶性能影响着铸坯受到的摩擦力及铸坯向结晶器壁的传热，对铸坯表面裂纹缺陷和粘结及漏钢事故有直接很大的影响。 保护渣理化性能结晶性能934.7.1 连铸保护渣的结晶温度

37、结晶温度是指熔融保护渣在一定的降温速度下开始析出晶体的温度。结晶温度对保护渣润滑铸坯和控制传热有重要影响。目前对结晶温度的测试及评价主要有差热法DTA、示差扫描量热法DSC、 热丝法和粘度温度曲线法等。保护渣理化性能结晶性能94DTA，DSC测试结晶温度差热分析(DTA)热峰曲线示差热量扫描与温度的关系曲线 （DSC法）熔融保护渣在冷凝过程中可能析出晶体，析晶过程是一放热相变，检测该放热过程对应的温度范围即为保护渣析晶温度范围。以差热分析方法（DTA）或差示扫描量热法（DSC）测定渣样的热量温度曲线，曲线中的放热峰对应的温度即为保护渣的析晶温度。保护渣在冷凝过程中可能具有多个放热峰值，对应多个

38、析晶温度，一般取最高值作为析晶温度指标TC（如图对应的保护渣析晶温度Tc1110.5）。冷却 保护渣理化性能结晶性能95不同冷却速度下的结晶温度5/min； 8/min； 10/min； 15/min；不同降温速率下保护渣的DSC曲线 不同冷却速率对DSC法保护渣结晶温度影响 保护渣理化性能结晶性能96结晶温度Tc与凝固温度Tbr的差别保护渣的Tbr与Tc关系 Tbr与Tc不能等同；在有些情况下，如结晶性能较强的情况下可能有关系或 相差不大；即不同的保护渣，可能出现TbrTc，TbrTc，TbrTc。 DTA和DSC法的测量精度较高，但是对于部分结晶率较小的保护渣，由于 结晶放出的热量小，差热

39、分析天平不能感应到放热，从而不能观测到放热 峰，无法完全读出正确的结晶温度。保护渣理化性能结晶性能97热丝法测试结晶温度热丝法熔化析晶性能测定仪构成示意图 U型热丝法结构 保护渣熔渣析晶情况优点：能方便观察结晶形成过程；对析晶较少的情况也能观察到。缺点：对测试和成像系统要求较高；有些干扰因素如渣膜 反光造 成的白点导致识别困难，也难于准确测试温度。保护渣理化性能结晶性能98相关因素对结晶温度的影响保护渣理化性能结晶性能99保护渣理化性能结晶性能100保护渣理化性能结晶性能1014.7.2 结晶率结晶率是指凝固渣膜中结晶相所占比例。结晶率也对保护渣的传热和润滑功能有重要作用。目前对结晶率的测试及

40、评价主要有观察法、 X衍射法、热分析法、热膨胀系数法以及 理论预测等。 保护渣结晶行为对传热的影响保护渣理化性能结晶性能102结晶率的测试测试研究方法所涉及的理论可以分成三类：通过比较渣膜与100%纯玻璃的性质来测量渣膜中玻璃体的百分比含量通过比较渣膜和纯结晶物质（参照的纯结晶体物质是枪晶石3CaO2SiO2CaF2 ）的性 质来测量渣膜中结晶体的百分比含量；利用金相学（金相显微镜）直接测量渣膜中结晶体和玻璃体的百分比。保护渣理化性能结晶性能103差热分析法热膨胀系数法X衍射法金相法理论预测观测玻璃相和结晶相的比例热丝法保护渣理化性能结晶性能104方法渣样质量（mg）优点缺点功率示差扫描量热法

41、20100可以获得重复的结果（玻璃体百分比含量）温度不能高于1000K；结晶化会影响扫描曲线；玻璃体转化成结晶体可能不够完全。差热分析法20100分析所用设备大量普及随扫描曲线的波动而变化；熔化的出现会干扰渣膜焓变的测量。热膨胀系数法保持稳定，渣样破损使得热膨胀系数的测量出现困难。金相学1辨别液相和玻璃体观测的部分只对应一小部分质量；在玻璃体和结晶体的中间区域很难确定。X射线衍射法40相比其他方法，需要的时间特别少假设枪晶石是存在的；假设枪晶石样品是100的纯结晶体。析晶率各种测试方法的优点和缺点保护渣理化性能结晶性能105NBO/T对渣膜结晶体比例的影响保护渣理化性能结晶性能106渣样制备条件对结晶率的影响不同退火温度下保护渣结晶体比例变化不同保温时间下保护渣结