連鑄技術(shù)以其高效、節(jié)能、優(yōu)質(zhì)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化等諸多優(yōu)點(diǎn),受到冶金界的高度重視。與之相配套的連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣也得到了相應(yīng)的發(fā)展，且成為不可或缺的冶金輔助材料。

冶金工作者從20世紀(jì)60年代開(kāi)始就研究連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣，最早使用在德國(guó)迪林根鋼廠的連鑄機(jī)上。早期的保護(hù)渣是用火力發(fā)電廠的煙灰摻入熔劑制成的，之后又試制成摻10%螢石、7.5%蘇打和30%硅酸鹽水泥等材料，其余仍是煙灰的混合體。這是第一代粉狀連鑄用結(jié)晶器保護(hù)渣。它存在因各組分的比重差異而造成成分偏析、易吸水返潮、鋪展性差且性能不一致、使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣體、容易形成鑄坯的皮下氣孔、不便采用自動(dòng)化加渣技術(shù)、影響生產(chǎn)和使用現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)保等問(wèn)題。

1976年，德國(guó)一公司用噴霧干燥法首先研制出空心顆粒結(jié)晶器保護(hù)渣，平均粒徑0.5mm。它具有無(wú)粉塵、堆比重小、流動(dòng)性好、成分均勻、不吸水及有利于自動(dòng)加料等優(yōu)點(diǎn)。同期，日、美等國(guó)開(kāi)發(fā)了預(yù)熔型實(shí)心顆粒渣，采用擠壓機(jī)或圓盤(pán)造粒機(jī)生產(chǎn)這類(lèi)產(chǎn)品。我國(guó)于1973年9月開(kāi)始使用進(jìn)口產(chǎn)品，并從1981年起自己研發(fā)并生產(chǎn)連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣。

連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的品種繁多(1)按基料的化學(xué)成分可分為：SiO2-Al23-CaO系、SiO2-Al2O3-FeO系、SiO2-Al2O3-Na2O系，其中以前者的應(yīng)用最為普遍。在此基礎(chǔ)上加入少量添加劑(堿金屬或堿土金屬氧化物、氟化物、硼化物等)和控制熔速的炭質(zhì)材料(炭黑、石墨和焦炭等)。(2)按保護(hù)渣的形狀可分為粉狀渣(機(jī)械混合成型)、顆粒渣(擠壓成型的產(chǎn)品呈長(zhǎng)條形，圓盤(pán)法成型的產(chǎn)品呈圓形，噴霧法成型的產(chǎn)品呈空心圓顆粒)。(3)按使用的原材料可分為原始材料混合型、半預(yù)熔型和預(yù)熔型。(4)按其使用特性，根據(jù)鋼種特性、連鑄設(shè)備特點(diǎn)和連鑄工藝條件可分為各種規(guī)格的保護(hù)渣(低、中、高碳鋼保護(hù)渣和特種鋼專(zhuān)用渣)、發(fā)熱型開(kāi)澆渣等。

配制和生產(chǎn)連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的原則、原料及其基本工藝流程配制和生產(chǎn)連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣應(yīng)遵循具有合理的熔化溫度、熔化速度和在結(jié)晶器中的熔融層結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定且適宜的粘度；合理的結(jié)晶溫度和礦物組成及礦相結(jié)構(gòu)；足夠吸收鋼中夾雜物的能力；它的加工、使用應(yīng)符合衛(wèi)生及環(huán)保要求等。生產(chǎn)保護(hù)渣的原料有天然礦物、工業(yè)廢物及工業(yè)廢品等幾大類(lèi)。按其構(gòu)成材料的功能可將它分成基料(水泥熟料、硅灰石、石英粉、長(zhǎng)石、電廠灰、高爐渣、鎂砂、玻璃粉等)，熔劑(主要有純堿、冰晶石、螢石及含氟化合物等)，熔速控制劑(炭黑、石墨和焦炭等)。預(yù)熔型結(jié)晶器保護(hù)渣的生產(chǎn)工藝是：原材料破碎—配料—混合—熔化—水淬—干燥—粉碎—配添加料—造粒—干燥—篩分—成品包裝。

連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的冶金功能包括以下方面結(jié)晶器中加入的保護(hù)渣一般會(huì)形成原始渣層、燒結(jié)層和液渣層三層結(jié)構(gòu)，最上面的原始渣層結(jié)構(gòu)松散，具有良好的絕熱保溫作用；隔絕空氣，防止鋼水二次氧化；凈化鋼渣界面，吸附鋼液中夾雜物；潤(rùn)滑凝固坯殼并改善凝固傳熱。充填于氣隙中的渣膜對(duì)凝固坯殼能起到良好的潤(rùn)滑作用，減少拉坯阻力，從而防止坯殼與結(jié)晶器壁的粘結(jié)。同時(shí)，因熔渣進(jìn)入坯殼與結(jié)晶器壁之間，使氣隙不在存在，熱阻減少，從凝固坯殼向結(jié)晶器壁的傳熱得到改善，使坯殼均勻生長(zhǎng)，有利于減少鑄坯裂紋的形成。

連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的主要理化及技術(shù)指標(biāo)(1)堿度。一般定義為組分中(R=CaO%/SiO2%)的比值。它是反映保護(hù)渣吸收鋼液中夾雜物能力的重要指標(biāo)，同時(shí)也反映了保護(hù)渣潤(rùn)滑性能的優(yōu)劣。通常堿度大，吸收夾雜物的能力也大，但它的析晶溫度變大，導(dǎo)致傳熱和潤(rùn)滑性能惡化。(2)粘度。它是衡量保護(hù)渣潤(rùn)滑性能的重要指標(biāo)。目前通常采用旋轉(zhuǎn)法測(cè)定或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。現(xiàn)在大多測(cè)其在1300℃條件下的值，常用保護(hù)渣的粘度(1300℃)為0.05～0.15Pa.s。它受化學(xué)成分和溫度的控制，生產(chǎn)中主要靠助熔劑來(lái)調(diào)節(jié)。要想得到高質(zhì)量鑄坯并不發(fā)生粘結(jié)漏鋼，必須要選擇合適粘度的保護(hù)渣。保護(hù)渣粘度過(guò)低，液渣大量流入縫隙，造成渣膜不均勻，局部凝固變緩，導(dǎo)致凝固坯殼變形，引起縱裂和拉漏事故；粘度過(guò)大，會(huì)使鑄坯表面粗糙。(3)熔化溫度。它包括燒結(jié)起始溫度、軟化溫度或叫變形溫度、半球點(diǎn)溫度和流動(dòng)溫度。實(shí)際應(yīng)用中是將渣料制成椎3×3mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣，在顯微鏡中測(cè)定。當(dāng)以一定的升溫速度使試樣加熱到由圓柱形變?yōu)榘肭蛐螘r(shí)的溫度，稱(chēng)為熔化溫度。連鑄生產(chǎn)中通常將保護(hù)渣的熔化溫度控制在1200℃以下。它主要受保護(hù)渣的成分、堿度以及Al2O3含量等因素的影響，熔化溫度過(guò)高，潤(rùn)滑作用差并且不均勻。(4)結(jié)晶溫度(析晶溫度)。它是影響凝固坯殼導(dǎo)熱的重要參數(shù)。對(duì)裂紋敏捷性特強(qiáng)的包晶類(lèi)鋼種應(yīng)使用結(jié)晶溫度高的保護(hù)渣。它主要受化學(xué)成分的影響，尤其是堿度，通?？梢栽跍y(cè)保護(hù)渣粘度時(shí)進(jìn)行。當(dāng)保護(hù)渣在降溫過(guò)程中，從粘度-溫度曲線上發(fā)現(xiàn)熔渣有結(jié)晶現(xiàn)象。在這一點(diǎn)，熔渣變得不流動(dòng)，且此刻測(cè)粘度已不可能，就將這一點(diǎn)的溫度定義為結(jié)晶溫度。(5)熔化速度。通常用一定質(zhì)量的試樣在測(cè)定溫度下完全熔化所需的時(shí)間來(lái)表示。保護(hù)渣在結(jié)晶器中的熔化速度與渣料的組成及熔化溫度有關(guān)。它是實(shí)現(xiàn)保護(hù)渣在結(jié)晶器中形成合理的三層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。為改善保護(hù)渣的熔化均勻性，應(yīng)當(dāng)通過(guò)調(diào)整渣料組成及改進(jìn)加工粉料工藝以及采用預(yù)熔渣等途經(jīng)加以解決。(6)表面張力和界面張力。保護(hù)渣的表面張力是影響鋼渣分離、液渣吸收夾雜物并使之從鋼液中排除的重要參數(shù)。從利于分離鋼中夾雜物的觀點(diǎn)出發(fā)，鋼液的表面張力應(yīng)盡可能大些；熔渣的界面張力應(yīng)盡可能小。它取決于渣的化學(xué)成分，一般采用渣中的活性成分Na2O和CaF2來(lái)調(diào)整和降低熔渣的表面張力。測(cè)定方法有靜滴法、氣泡最大壓力法、懸滴法等。(7)密度。它的大小直接影響到保護(hù)渣在結(jié)晶器中的保溫性和防止鋼水二次氧化的重要參數(shù)，測(cè)定時(shí)可取50g渣料經(jīng)漏斗流入250ml的玻璃量筒內(nèi)，測(cè)出體積后可計(jì)算其密度(g/m3)。保護(hù)渣的堆比重一般為500～900Kg/m3。(8)粒度及顆粒尺寸分布。粒度組成是最重要的性能之一，因?yàn)樗鼘?duì)保護(hù)渣的熔化速度和鋼液面上未熔化部分的絕熱性能有重要影響。大多數(shù)保護(hù)渣基本組成部分的粒度在0.1mm，小的在0.06mm以下，最大不超過(guò)0.3mm。某些保護(hù)渣的最大粒度在0.32mm以上，但其比例不超過(guò)5%。(9)鋪展性。理想的保護(hù)渣應(yīng)具有良好的鋪展性。它可均勻覆蓋在結(jié)晶器中的鋼水表面，利于形成均勻的熔渣層結(jié)構(gòu)。它取決于保護(hù)渣的配方、粒度和水分等因素，一般可用一定容積內(nèi)的保護(hù)渣從規(guī)定高度下漏到平板上鋪散的面積來(lái)衡量。(10)水分。它是供應(yīng)商必須滿(mǎn)足用戶(hù)的一個(gè)最基本且十分重要的指標(biāo)，當(dāng)水分超標(biāo)后不得使用。因?yàn)樗苯佑绊懙奖Ｗo(hù)渣的熔化和使用特性，會(huì)造成鑄坯的皮下氣孔等質(zhì)量問(wèn)題,嚴(yán)重時(shí)致使鋼中增氫，導(dǎo)致漏鋼的發(fā)生。通常要求在105℃條件下測(cè)得的含水量不大于0.5%。(11)渣耗量。它是衡量保護(hù)渣潤(rùn)滑狀況優(yōu)劣的重要指標(biāo)。如因渣耗偏低，潤(rùn)滑不良，往往會(huì)導(dǎo)致漏鋼。渣耗量取決于澆鑄的鋼種、鑄坯尺寸、結(jié)晶器振幅和頻率、拉速及保護(hù)渣自身的性能等。

使用連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣的有關(guān)注意事項(xiàng)如下(1)用戶(hù)應(yīng)向供應(yīng)商詳細(xì)提供鋼種特點(diǎn)和相關(guān)數(shù)據(jù)、鑄機(jī)的技術(shù)參數(shù)、生產(chǎn)工藝條件等。(2)根據(jù)鋼產(chǎn)量估算保護(hù)渣用量。一次進(jìn)貨不宜過(guò)多，存放場(chǎng)地要有防潮設(shè)施，切忌受潮。(3)進(jìn)貨時(shí)要請(qǐng)供應(yīng)商提供規(guī)范的質(zhì)保書(shū)，并對(duì)理化指標(biāo)等抽樣核查。(4)進(jìn)庫(kù)房時(shí)一定要按進(jìn)貨時(shí)間和品種分類(lèi)存放，以免誤用而發(fā)生設(shè)備和產(chǎn)品質(zhì)量事故。(5)如有特殊情況，使用存放了半年以上的保護(hù)渣時(shí)，應(yīng)烘干處理并在使用前檢測(cè)水分含量。(6)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員要熟悉當(dāng)班所用保護(hù)渣的技術(shù)參數(shù)，要與所澆鋼種相符。(7)生產(chǎn)班組要指定專(zhuān)人在連鑄進(jìn)行過(guò)程中有規(guī)律地計(jì)算渣耗量和測(cè)定液渣層厚度。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)報(bào)告有關(guān)責(zé)任人，以便采取措施。(8)在連鑄過(guò)程中，往結(jié)晶器中加渣時(shí)一定要做到勤加、少加，并使保護(hù)渣在結(jié)晶器中均勻鋪散，確保黑渣操作，不得讓表面渣色變紅發(fā)亮。(9)操作中，一定要有人在現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)真觀察結(jié)晶器中的渣況，如發(fā)現(xiàn)渣結(jié)團(tuán)或過(guò)粘，要根據(jù)具體條件進(jìn)行調(diào)整或換渣操作。如發(fā)現(xiàn)彎月面區(qū)域有嚴(yán)重結(jié)渣圈現(xiàn)象，可先用專(zhuān)用工具輕輕敲動(dòng)，使液渣流入，然后方可將渣條撈出。(10)用戶(hù)要對(duì)保護(hù)渣的使用情況進(jìn)行詳細(xì)記錄并作出評(píng)價(jià)，以便供方改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。

(來(lái)源：制鋼參考網(wǎng))