廖虔韬
福建三宝钢铁有限公司 漳州 363000
摘 要：保护渣的应用是影响连铸工艺高效化程度的关键，对维持连铸的正常生产和改善铸坯表面质量有着重要作用。而应对不同钢种的连续浇注，保护渣的种类也变得多样化，但最终的目的都是为了使生产更加顺利地进行和提高铸坯的合格率。此外，保护渣在结晶器内是以那些形式或者说状态存在，同时又是怎样改善铸坯表面质量。在此需要对其有更加深人更加全面的认识，所以对保护渣在结晶器内的探究是有必要的。
关键词：保护渣；结晶器；铸坯表面质量
一 结晶器保护渣
1.1保护渣的组成和分类
保护渣做为一种复合型材料，其组成成分一般由SiO2-CaO-Al2O3三元系的基料、再添加各种助熔剂以及碳质材料组成。其中基料的组成一般都是根据SiO2-CaO-Al2O3三元相图中低熔点区所制，根据三元相图能够大致确定其基料的成分范围:CaO为40%-60%，SiO2为40%-60%，而Al2O3一般都低于20%，熔点一般在1300℃-1500℃，但是这个温度是相对较高，而且其组成的黏度较高因此为了降低熔点和黏度，通常需要再加入一些助熔剂，比如冰晶石、硼砂、萤石、氟化物以及纯碱等。而碳质材料一般都是石墨、炭黑等。
1.2保护渣的分类
保护渣的分类一般可分为三种：发热渣、熔融液渣和固体绝热渣。
发热渣的配比一般以硅酸盐加氟化物为主，在加入金属粉和氧化剂，其特点是成渣快，缺点是成本高、起烟大，使用时还会使钢中的夹杂物增多。熔融液渣也是早期使用的一种保护渣，使用时需要添加熔渣设备，过程比较麻烦，而且成本较高。固体绝热渣是目前为止使用最为广泛的保护渣，其基料一般都是由硅酸盐为主，加上氟化物、纯碱等低熔点物质做为助熔剂，同时再加入碳质材料做为骨架、隔离和隔热的作用。固体绝热渣进入结晶器后在钢液面上熔化后会形成2-4典型层状结构，各个层状保护渣相互发挥不同功能。这种保护渣成分比较均匀、不易变潮，使用起来比较方便，进入结晶器熔化后不会发生化学相的反应。并且根据不同的钢种和浇注工艺，固体绝热渣的成份可以进行相应调整。目前市场上所使用的保护渣的组成成分范围如表1.1。
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二 保护渣在结晶器中的主要作用
连铸生产过程中通过合理的使用保护渣，不仅使铸坯的表面质量得到很大的改善，还能有效的减少铸坯生产时对结晶器的损耗，增加设备使用寿命，提高连铸机的生产能力。低熔点的保护渣进入结晶器后，被钢水迅速的熔化，形成三层层状结构，顶层未熔化的黑色固渣层，位于中间的多相烧结层，位于最下层直接与钢液接触的熔渣层。覆盖在钢液上多层保护渣对铸坯过程中有五大基本作用：①对钢液面的保温作用，防止浇注过程中钢液热量的流失。②隔绝空气，防止空气中的氧对钢水进行二次氧化。③吸收浇注过程中钢水内上浮的非金属夹杂物，减少铸坯表面或皮下缺陷。④控制改善铸坯与结晶器之间的传热，熔化的液渣进入到结晶器与铸坯间，形成一层渣膜结构，使坯壳向结晶器的传热更加均匀，从而改善铸坯表面质量。⑤铸坯与结晶器之间的润滑作用，有效减缓铸坯运行时所受到的阻力，使漏钢几率大大降低。
三 保护渣在结晶器中的润滑行为
保护渣进入结晶器后被表面的高温钢液快速熔化后，位于最下面的被熔化成液渣层，生成的液渣进入到结晶器与坯壳之间形成渣膜，从而起到润滑的效果，如图3所示。
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靠近铜壁处最上层的钢水与结晶器铜壁在张力的作用下，形成近似圆弧的弯月面，在弯月面根部的钢水在铜壁的冷却作用下迅速形成较薄的坯壳，底层熔化的液态保护渣在弯月面处随着结晶器的上下运动所形成的泵吸作用下流入结晶器与坯壳间的间隙中，形成一层薄薄的渣膜，靠近铜壁处的保护渣在结晶器的冷区作用下而形成固态渣膜，靠近铸坯坯壳处的保护渣在高温作用下则保持着液态，从而形成液态渣膜。因铸坯坯壳到结晶器的温度呈梯度变化，如图2所示。
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以结晶器内弯月面出铜壁的温度变化为例因此，从铸坯到结晶器方向依次形成液渣膜-结晶膜-玻璃膜。随着铸坯连续的向下运动，在结晶器整个长度内形成一层渣膜，使铸坯在结晶器运动中获得良好的润滑效果。
四 保护渣与铸坯质量关系
铸坯的表面质量和皮下质量问题通常是在结晶器内产生。钢水进入结晶器内形成初生坯壳，在牵引力作用下，不断的向下运动并长大，形成的初生坯壳是否均匀对铸坯的表面质量有着重要关系。结晶器内的保护渣则起到很重要的作用，在浇注过程中选择合适的保护渣能有效改善使铸坯表面质量问题。
铸坯表面缺陷通常是在结晶器内产生，由于初生坯壳的厚度不均匀，坯壳表面产生的应力集中在薄弱部位从而导致缺陷的出现。保护渣形成的渣膜可以改善在铜板与坯壳间的传热从而有效地控制坯壳厚度的均匀性。形成的渣膜厚度则决定了传热量的多少，渣膜厚度则可以通过保护渣的碱度与黏度进行调节。
有研究表明，随着保护渣的黏度越高，保护渣在铜板与坯壳间形成的渣膜也越厚。液渣进入到在铸坯与铜板之间后形成一定厚度，有效控制出生坯壳的均匀性，同时也起到了良好的润滑效果。所以在浇注不同钢种时选择合适的保护渣，确保结晶器与坯壳之间存在一定厚度的渣膜，改善初生坯壳厚度的均匀性，确保生产更加优质的铸坯。
五 结论
保护渣在结晶器内形成熔融的液态渣，再进入到结晶器铜板与坯壳之间后形成一层渣膜结构，在浇注过程中起到润滑的作用，同时形成的渣膜能够有效的控制坯壳与铜板之间的传热效果，提高初生坯壳的均匀性，从而有效地改善铸坯质量。控制好结晶器内保护渣对初生坯壳的润滑和传热是提高铸坯质量的关键，这也是以后研究的发展趋势。
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