針對高拉速板坯連鑄機用低碳保護渣，在實驗室系統進行了物理化學性能分析，并模擬現場條件進行了吸附夾雜物等工藝應用性能的驗證與評估，得到了較全面與充分的評價結果。指出需要重點考慮保護渣在內的坯殼和結晶器銅板之間的傳熱和潤滑性能，可用結晶溫度、結晶率、凝固溫度三個參數來表征。

　　1 前言

　　梅鋼單流板坯連鑄機，從保證轉爐和連鑄機機匹配以及產量要求出發，要求鑄機工作拉速最高達2.4m/min,一般拉速在1.0m/min～2.4m/min之間。隨著拉速的進一步提高,有兩個限制因素必須解決:凝固速率和坯殼與結晶器壁間的摩擦力。因此，能潤滑鑄坯減小摩擦力和控制結晶器傳熱特征的結晶器保護渣的正確應用是高拉速連鑄得以實現的關鍵。由此，為了實現良好操作性能和獲得滿意的產品質量，對保護渣提出了更高要求，即成渣速度快，并能夠及時補充液渣的快速消耗。在高速澆鑄或拉速變化較大的情況，仍能維持足夠的保護渣消耗量。這樣，相比較常規條件，高拉速保護渣需要較高熔化速度、較低熔點以及黏度。

　　保護渣在連鑄結晶器上使用已有30年的歷史。如何選用保護渣、保護渣理化性能檢測內容和方法、使用驗收標準及評價方法等方面目前仍無公認的標準。通常是企業根據自己的鑄機類型、拉速和澆注鋼種等條件，制定內部方法進行測定和驗收。

　　梅鋼的高拉速板坯鑄機，在保護渣的選擇、檢測內容、方法和評價上，與中低拉速鑄機有差異，因此有必要全面深入研究現用連鑄保護渣的熔化性能、黏性特征、傳熱控制、潤滑效果、夾雜物吸收能力以及生產使用效果。對其進行評估，建立評價體系，提出保護渣系列化分類和評價指標，滿足高拉速連鑄和鋼種的需要，實現鑄坯質量、連鑄工藝順行和生產效率的成功控制。

　　2 分析方案

　　針對梅鋼2#板坯連鑄機現使用的低碳保護渣，在實驗室進行了理化性能分析，內容包括化學成分、熔化溫度范圍、黏度、吸收夾雜物能力、結晶溫度、凝固溫度、熔化速度、鋪展性、礦相結構等。

　　主要分析手段為：化學分析采用X熒光分析法與原子發射光譜法以及紅外CS儀器；黏度按旋轉式黏度計測定法測定；熔化溫度、熔速，采用熔化測定儀與差熱分析；結晶溫度采用熱絲法、黏度-溫度曲線及差熱分析。

　　3 理化特性分析

　　3.1化學成分

　　渣的堿度為0.97，澆鑄對象是低碳鋼，重點是改善潤滑性。保護渣的堿度對于晶體析出溫度和結晶有明顯的影響。保護渣堿度增加，晶體析出溫度增高，結晶化傾向增大。

　　3.2 熔化溫度

　　保護渣的熔點分別采用半球點法、差熱分析法和熱絲法三種方法進行測定。半球點法定義的軟化溫度是，試樣熔化至原高度3/4的溫度。半球點溫度是，指試樣熔化至原高度1/2的溫度。流動溫度是指試樣熔化至原高度1/4的溫度。差熱分析根據差熱曲線（吸熱曲線）判斷開始熔化溫度和熔化完畢溫度。熱絲法根據圖像判斷渣樣開始熔化溫度和流動溫度。

　　·半球點溫度，均介于差熱分析和熱絲法所測的開始熔化溫度和流動溫度、熔化完畢溫度之間；

　　·差熱分析和熱絲法所測的開始熔化溫度，均高于半球點法的軟化溫度；

　　·熱絲法所測的渣流動溫度與半球點法測試結果吻合較好；

　　·差熱分析法所測的熔化完畢溫度，較熱絲法和半球點法所測的渣流動溫度高。

　　綜合看來，采用半球點法測定的半球點溫度能較好地代表保護渣的熔化溫度。保護渣的熔化溫度一般在1000℃～1200℃。對于高拉速板坯鑄機，熔點一般控制在1030℃～1170℃范圍內。低碳鋼和高碳鋼一般取下限，中碳包晶鋼熔點取上限。

　　3.3 黏度、結晶率、結晶溫度和凝固溫度

　　保護渣的黏度采用旋轉方法進行測定，高拉速低碳保護渣在1300℃條件下的黏度值、結晶溫度、結晶率和凝固溫度測試結果。

　　保護渣黏度的大小決定結晶器內坯殼潤滑效果、傳熱均勻性和是否發生粘結，對鑄坯表面質量和澆注順利進行具有重要影響。為了能夠取得最佳連鑄條件，即能獲得優質的連鑄坯表面質量，又能對生產過程進行良好控制，應有效防止例如鋼水出結晶器后發生的粘結性漏鋼等事故。

　　經過大量實踐，總結出當保護渣的黏度與拉速的乘積滿足下式：

　　Η·Vc=0.15～0.35

　　式中：η為1300℃下的黏度，Pa·S；Vc為鑄機拉速，m/min。

　　在此條件下，鑄坯摩擦力最小、傳熱條件最佳。因此，當板坯拉速為1.5m/min～2.5m/min范圍內，保護渣在1300℃下的黏度應控制在0.050 Pa·S～0.200 Pa·S 范圍內。此外，保護渣的黏度與鋼種也有一定關系，對于高強度鋼在矯直時，在振痕根部容易產生橫裂紋。因此，為了控制振痕深度，要適當提高保護渣的黏度，降低渣消耗量。從實驗室測試結果來看，高拉速低碳保護渣的黏度在上述控制范圍之內，屬于低黏度類型保護渣，測試方法應采用敏感性高的旋轉鋼絲法進行測定。

　　最初流入結晶器壁與鑄坯殼之間空隙的液態保護渣，在緊靠水冷銅結晶器內壁處凍結并形成固態玻璃體層。隨著時間推移，該層緊貼鑄坯的一側形成結晶體。值得重視的是，結晶器水平傳熱需經過三層保護渣膜。這三層渣膜分別是玻璃體渣膜、結晶體渣膜和液態渣膜。

　　反映保護渣在結晶器內坯殼和銅板之間的傳熱和潤滑性能，可以用三個重要參數來表征：1）結晶溫度；2）結晶率；3）凝固溫度。保護渣的結晶溫度和凝固溫度可以通過黏度-溫度曲線、差熱分析和熱絲法三種方法進行檢測和判斷；結晶率可采用熱絲法和礦相分析的方法來確定。

　　，三種測試方法所得的渣的結晶溫度、凝固溫度具有較好對應性，其中結晶溫度三種方法測試結果吻合最好。凝固溫度采用差熱分析方法測試結果偏低，黏度-溫度曲線法和熱絲法測試結果相近。

　　4 實際使用性能試驗分析

　　該試驗內容主要包括：保護渣吸收夾雜物能力、鋪展性、容重和膨脹性和熔化速度。

　　對于澆注鋁鎮靜鋼，鋼中必然存在一定的三氧化鋁夾雜物。隨著澆注的進行，鋼中上浮的三氧化鋁夾雜不斷在保護渣中聚集。因此，要求保護渣具有吸收鋼液中上浮夾雜物的能力，并且保證保護渣的物理性能，如黏度、熔點、結晶溫度和凝固溫度等參數在允許的范圍內。實驗分析了加不同比例的Al2O3對渣黏度、熔點、結晶溫度和凝固溫度的影響。

　　隨著渣中外加Al2O3量的增加，渣的黏度總體上呈增加的趨勢。當外加Al2O3量達到8%時，渣黏度有較大的增加，表明渣穩定性一般，吸收Al2O3夾雜能力需要加強�？疾焱饧覣l2O3對渣熔點的影響，隨著外加Al2O3量的增加，渣熔點變化較小。當外加Al2O3量大于8%以后，熔點才呈降低的趨勢。

　　該保護渣容重小，鋪展角大，鋪展面積小，鋪展性一般。高拉速低碳保護渣具有一定的高溫膨脹性，一般是酸化石墨高溫膨脹所致。結晶器保護渣的熔化速度受諸多因素影響。一般認為，采用半球點法測定保護渣的熔化速度，較難真實反映保護渣的熔化速度。

　　5 結論

　�。�1）對梅鋼板坯連鑄機高拉速低碳連鑄保護渣系統進行了理化特性與實際使用性能評估，分析內容包括化學成分、熔化溫度范圍、黏度、吸收夾雜物能力、結晶溫度、凝固溫度、結晶率、熔化速度、鋪展性、高溫膨脹性和礦相結構。基本上可以通過特性參數掌握渣的特性。

　　（2）為解決保護渣在結晶器內潤滑和控制傳熱的矛盾，應重視正在凝固的液態渣性能。除了解結晶器保護渣熔化行為的傳統數據（即軟化溫度、熔化溫度和流動溫度）外，還應關注保護渣的凝固溫度實測值和液態渣的結晶趨勢。

　　（3）對保護渣包括在內的坯殼和結晶器銅板之間的傳熱和潤滑性能，可用結晶溫度、結晶率、凝固溫度三個參數來表征。保護渣的結晶溫度和凝固溫度可以通過黏度-溫度曲線、差熱分析和熱絲法三種方法進行檢測和判斷。結晶率采用熱絲法和礦相分析的方法來確定。