结晶器保护渣

保护渣在结晶器内的行为探究摘要：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。

高Al含量TRIP钢在连铸过程中钢液中的[Al]易十保护渣中的SiO2发生反应，使保护渣中的Al2O3含量从3％快速增加至30％左右，导致保护渣的传热性能发生改变，影响连铸坯的质量和连铸工艺操作。

本义利用结晶器保护渣渣膜热流模拟仪研究了Al2O3含量对Al-TRIP钢保护渣渣膜传热的影响，并利用扫描电镜、X-Ray衍射仪分析了渣膜的结晶相。

研究结果表明：当Al2O3含量从3％增加到20％时，保护渣的热流密度显著降低;当保护渣的Al2O3含量从20％增加到30％时，保护渣的热流密度先增加后减少;随w(Al2O3)/w(SiO2)增大热流密度先增加后减少，保护渣中会析出CaF2晶体。

（1）钢渣界面接触面积；（2）液体渣的粘度；（3）渣子溶解夹杂物的能力。

‘也就是说，渣子流动性越好，钢渣接触面积越大，夹杂物就越易进入渣中。

只要夹杂物一进入渣中，渣子能迅速吸收溶解，而渣子溶解夹杂物的能力主要决定于渣子化学成分，也就是CaO和 SiO2含量，（CaO%/SiO2%称为碱度）以及渣中原始Al2O3含量。

生产试验指出，碱度增加，渣子溶解Al2O3夹杂物能力增大，当碱度大于1.1，则溶解Al2O3能力下降；渣中原始Al2O3含量大于10%，则渣子溶解Al2O3迅速下降。

因此配制保护渣时，应使渣子CaO%与 SiO2%之比在0.1~1.0，原始的Al2O3含量尽可能低，一般应小于10%。

结晶器钢水面上液渣层对Al2O3夹杂溶解能力究竟有多大？研究指出：当CaO%/SiO2=0.9~1.0时，渣中Al2O3含量大于20%，就有高熔点的化合物析出，使渣子熔点升高，粘度增大，也就不能再吸收上浮的夹杂物。

然而，在浇注过程中，结晶器保护渣不断消耗，也不断吸收上浮夹杂物，而使渣子被Al2O3富集。

为了保持渣子具有良好的吸收Al2O3能力，而又不改变渣子性能，可采取以下措施：（1）配制渣粉时，选择合适原料，应尽可能降低原始渣中的Al2O3含量；（2）适当增加渣粉消耗，冲稀渣中Al2O3含量；（3）浇注过程中随渣中Al2O3富集，可采用结晶器换渣操作。

结晶器保护渣简介结晶器在化工生产过程中起到重要的作用，用于从溶液中结晶出所需的物质。

然而，结晶器表面往往容易形成保护渣，这会影响结晶器的工作效率和寿命。

本文将介绍结晶器保护渣的成因，影响因素以及常用的保护渣清理方法。

结晶器保护渣的成因结晶器保护渣形成的原因有多种，主要包括以下几点：溶液成分溶液中的杂质和离子浓度过高会促使结晶器保护渣的形成。

例如，溶液中的无机盐、有机物以及悬浮物，都可能在结晶器表面结晶并形成保护渣。

液体流动状态结晶器中液体的流动状态也是保护渣形成的因素之一。

流速过快或过慢都会导致结晶物质在结晶器壁上沉积，形成保护渣。

此外，液体中的气泡也可能促进保护渣的产生。

结晶过程中的温度变化也可能导致保护渣的生成。

温度变化会使溶液中的物质溶解度发生变化，从而促使结晶物质在结晶器表面结晶并形成保护渣。

影响因素保护渣的形成和清理受到多个因素的影响，以下是几个主要的影响因素：结晶器设计结晶器的设计会直接影响到保护渣的形成和清理。

合理的结晶器设计可以使溶液在结晶器内均匀流动，减少保护渣的产生。

溶液成分溶液中的各种成分对结晶器保护渣的形成有直接影响。

通过控制溶液中的离子浓度、悬浮物含量和pH值，可以降低保护渣的生成。

结晶器中温度的控制也是影响保护渣的一个重要因素。

适宜的结晶温度可以减少保护渣的形成，并有助于保护渣的清理。

清洗方式结晶器的保护渣清理方式也会影响其清理效果。

常用的结晶器清洗方式包括机械清洗、化学清洗和热水清洗等。

选择合适的清洗方式可以有效减少保护渣的残留。

结晶器保护渣的清理方法针对结晶器保护渣的清理，常用的方法主要包括机械清洗、化学清洗和热水清洗。

具体方法如下：机械清洗机械清洗是最常见的结晶器保护渣清理方法之一。

该方法通过使用刷子、喷水枪等机械装置，对结晶器表面进行物理力的清洗，将保护渣从结晶器表面去除。

化学清洗化学清洗是利用化学物质对结晶器保护渣进行清洗的方法。

常用的化学清洗剂包括酸碱溶液和氧化剂等。

结晶器保护渣的性能和特性1.简介在连铸生产中结晶器保护渣起着主要作用。

保护渣从结晶器顶部加入，向下移动逐步形成烧结层，熔融层和液渣层（见图1）。

液渣渗入结晶器铜板与坯壳之间，润滑坯壳。

但是，大部分的液渣进入铜板与坯壳之间后，遇水冷结晶器铜板凝结并形成玻璃状的固态渣膜（大约2毫米厚）。

薄液渣膜（大约0.1毫米厚）与坯壳一起移动并为其提供液态润滑。

同时，玻璃渣也可部分结晶。

一般认为固渣膜附在结晶器壁上，或者如果移动，一定比坯壳的速度慢得多。

结晶器振动防止坯壳粘结在结晶器上。

固渣膜的厚度和特性决定水平热传递。

总之，液渣膜控制润滑，固渣膜控制水平热传递。

图1：结晶器内形成的各种渣层应超过振幅，才能保证保护渣渗透良好（如坯壳的一般认为液渣层厚度dpool润滑），一般建议采用厚度>10毫米。

液渣层厚度影响渗入结晶器铜板与坯壳之间的液渣量和从钢水进到液渣中的夹杂物数量。

连铸生产中保护渣有下列功能：1）防止弯月面钢水被氧化2）保温，防止弯月面钢水表面凝结3）提供液渣润滑坯壳4）对浇铸钢种提供最佳水平热传递5）吸附钢水中的夹杂物所有上述功能都很重要，但在日常生产中最重要的润滑和水平热传递。

影响保护渣性能的基本因素如下：，振动特性）·浇铸条件（拉速，Vc·钢种和结晶器尺寸·结晶器液位控制（可导致振痕等）·钢流，其紊动可导致多种问题，如气泡和夹渣由此可见，要有效执行上述工作需要优化保护渣的物理性能。

结晶器保护渣的构成如下：70% (CaO+SiO)，0-6％MgO，2-6%2Al2O3，2-10％Na2O(+K2O), 0-10%F带有其他添加物，如 TiO2, ZrO2, B2O3, Li2O和MnO。

碱度（％CaO/%SiO2）范围为0.7-1.3。

碳以焦碳，碳黑和石墨方式加入（2-20%），1）可控制保护渣的熔化速度，2）可在结晶器上部形成CO（g），防止钢水氧化。

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。

结晶器保护渣的主要性能指标
结晶器保护渣对提供连铸工艺效率和产品表面质量起着非常重要的作用。

其关键的性能指标有以下：
1、熔化温度
保护渣是由各种氧化物和氟化物组成，没有固定的熔点，一般用半球点温度定义保护渣的熔化温度，范围在1000-1200℃之间。

2、熔化速度
熔化速度定义在1300℃时，保护渣由固态转变为液态所需的时间，是表征保护渣熔化快慢的标志，熔化速度的快慢一般由保护渣中添加的碳质材料或碳酸盐种类和数量来控制。

3、黏度
保护渣的熔渣结构是一种硅酸盐结构，Si-O四面体通过共用两个角连接形成长链。

在此熔体中加入MgO和CaO等二价或一价碱金属氧化物时，Si-O四面体网络结构会受到破坏，链的变形阻力因断裂增多而减小，从而降低保护渣的黏度。

一般碳素结构钢保护渣在1300℃时的黏度多在0.1-0.5Pa.s。

4、碱度
保护渣的碱度一般定义为R=wCaO/wSiO2的比值。

它反映保护渣吸收钢液中夹杂物能力的重要指标。

提高碱度有利于吸收夹杂物，但过高，使得熔渣的析晶温度和析晶能力增高。

因此，保护渣的碱度选择需要多方面考虑。

5、吸收非金属夹杂物能力
连铸要求保护渣对聚集在钢液表面上的高熔点非金属夹杂物能够迅速溶解，以避免此类夹杂物被钢流卷入，产生皮下夹杂等缺陷。

随着保护渣碱度的增大，熔渣吸收氧化铝的速度是先增大后减小，当碱度在1.0-1.1时，吸收速度最大。

6、结晶性能
保护渣结晶性能是渣膜控制传热的非常重要的参数，一般参数有：保护渣的凝固温度ts、析出温度tc、转折温度tb。

目前研究者普遍认为提高碱度，ts 、tc升高，保护渣的结晶倾向增大。

结晶器保护渣的主要成分嘿，咱今儿就来说说这结晶器保护渣的主要成分！你可别小瞧了这些成分，它们就像是保护渣的“灵魂”呐！先来说说这基础材料，就好比是盖房子的砖头，那可是至关重要的呀！没有它，其他成分再厉害也没法搭起这座“大厦”。

它就像是个老黄牛，默默奉献着自己，为整个保护渣体系提供着坚实的基础。

还有那助熔剂，就像个神奇的小精灵，能让保护渣在合适的温度下变得乖乖的，更好地发挥作用。

它能让一切都变得顺畅起来，就像给机器上了润滑油一样。

接着是碳质材料，这可是个厉害的角色！它就像是保护渣里的“定海神针”，稳定着整个局面。

没有它，那可不行，就如同船没有了锚，会在大海里飘来飘去找不到方向。

然后呢，是一些添加剂，它们就像是给保护渣这道菜加的各种调料，能让它的性能更出色，更符合我们的要求。

比如让它的润滑性更好，就像给车的轮子抹了油，跑得更快更稳；或者让它的保温性能提升，像给房子加了一层厚厚的棉被，温暖又舒适。

你想想看，如果没有这些主要成分，结晶器保护渣能发挥出它应有的作用吗？那肯定不能啊！就好比一辆汽车没有了发动机、轮子和方向盘，还怎么跑起来呢？咱再打个比方，这些主要成分就像是一支乐队里的各种乐器，只有大家齐心协力，才能演奏出美妙动听的音乐。

基础材料是那沉稳的鼓，助熔剂是那灵动的小提琴，碳质材料是那低沉的大提琴，添加剂则是各种管乐器，它们共同奏响了结晶器保护渣的“交响曲”！所以说啊，结晶器保护渣的主要成分可真是太重要啦！它们相互配合，相互支持，共同为钢铁的生产保驾护航。

咱可不能小看了它们的作用，要像爱护宝贝一样对待它们。

毕竟，没有它们，哪来高质量的钢铁呢？你说是不是这个理儿？这结晶器保护渣的主要成分，可真是钢铁生产中不可或缺的一部分呐！原创不易，请尊重原创，谢谢!。

结晶器保护渣操作方法结晶器保护渣是在结晶器内部，通过一定的操作手段，在结晶器壁面上形成一层附着着的保护渣，用以减少结晶器壁面的腐蚀和磨损，延长结晶器的使用寿命。

以下是结晶器保护渣的操作方法。

一、结晶器保护渣的制备1.选择合适的保护渣材料，通常使用的是耐火材料，比如陶瓷，高铝水泥等。

保护渣材料一般要求耐高温、耐腐蚀、结晶器壁面附着性好。

2.将保护渣材料加工成适当的块状或颗粒状，便于操作时的投放。

3.准备好使用的工具和安全设备，如手套、防护面具等。

确保操作人员的安全。

二、结晶器保护渣的投放1.确认结晶器内部的温度已经下降到安全范围，并断开结晶器与反应设备之间的连接。

2.按照结晶器壁面的形状和大小，选取合适的保护渣投放装置。

一般可以采用人工投放、机械投放、喷涂等方式。

3.在投放前，将保护渣材料进行湿润处理，可以提高保护渣在结晶器壁面上的附着性和均匀度。

4.将保护渣材料以块状或颗粒状投入结晶器内，通过手动或机械方式，将其投放到结晶器壁面上。

5.投放后，对保护渣进行整理，确保其在结晶器壁面上分布均匀。

如发现有结块或不均匀的情况，可以使用工具进行修整。

三、结晶器保护渣的固化1.在投放完成后，等待保护渣材料固化，并形成一定的附着力。

2.可以通过结晶器内部的温控系统或空气对流等方式，加快保护渣材料的固化速度。

但需确保加热系统的稳定性和安全性。

3.固化过程中，需定期检查保护渣的附着状态，如发现有脱落或破损的情况，及时进行补充或修复。

四、结晶器保护渣的维护1.定期检查保护渣的附着状态，发现有脱落或破损的情况，及时进行补充或修复。

可以采用同样的方法进行投放或修复。

2.避免结晶器内部液体的长时间停留，减少结晶器壁面的腐蚀和磨损。

3.注意保持结晶器内部的清洁，定期清除结晶器内部的杂质和结晶物，以保证保护渣的附着性和维护效果。

4.定期对保护渣进行更新。

根据结晶器的使用情况和保护渣的附着状态，适时更换保护渣材料，保持结晶器的良好使用状态。

连铸保护渣技术发展1、结晶器保护渣的功能1.1．保护渣在结晶器中的分布结晶器保护渣是一种用于连续铸钢的人工合成渣，它被连续地加到结晶器钢液面上，熔化后成为液渣而从铸坯与结晶器壁间隙向下流出。

图1示出了保护渣在连铸结晶器内总的分布情况，钢液面上的保护渣通常有四层典型层状结构：（1）、位于最顶层的未熔、未反应的黑色固渣层；（2）、位于中间的多相烧结层；（3）、固渣开始熔化的糊状区；（4）、直接与钢液接触的熔渣层；当然，在弯月面处熔渣与水冷结晶器铜壁接触还产生渣圈。

渣圈具有从固态到液态的完全不同的相结构特征（即玻璃体、结晶体和液体），根据其尺寸大小，这种多相契形渣圈硬块（它随结晶器上下运动）对弯月面区的传热过程有很大影响。

弯月面处的渣圈厚度约1~3mm并部分取决于保护渣性能。

弯月面下结晶器与铸坯间隙的渣膜中的渣膜由紧靠结晶器的固态渣膜和直接与铸坯接触的液态渣膜组成。

沿不清楚这种渣膜是以一薄层覆盖整个铸坯表面，还是更倾向于断断续续地部分覆盖铸坯表面。

1.2．保护渣的功能保护渣功能有：✧润滑铸坯；✧控制铸坯向结晶器传热；✧对结晶器钢液表面绝热保温；✧防止钢液氧化；✧吸收上浮到钢液表面的夹杂。

最重要的两项功能是润滑和控制传热，这将在后面作详细讨论；保温功能：保护渣应避免结晶器钢液面特别是靠近结晶器壁弯月面区部分凝固。

提高保护渣的保温性可提高弯月面区的温度，有助于铸坯减轻振痕及针孔等皮下缺陷。

影响保温性的主要因素是未熔层的比重，但渣中碳质材料垢物理状态对保温性也有影响。

防止氧化功能：含Fe2O3、MnO低的连续分布的熔渣层能将钢液面与空气隔离而有效的防止钢液氧化。

吸收夹杂功能：熔渣可吸收钢液中上浮的Al2O3等非金属夹杂物。

提高碱度（通常重量百分比CaO/SiO2在0.8~1.25）和降低渣中Al2O3原始含量有助于提高保护渣吸收非金属夹杂物的能力。

1.3．关键因素保护渣对连铸工艺顺行和铸坯表面质量有决定作用。