1.含氟保护渣渣膜传热特性研究进展

1.1碱度对渣膜传热的影响

通过提高保护渣碱度，有利于提高结晶器与坯壳间的热阻，从而控制传热。陈俊孚、赵艳红等^[2,3]研究了保护渣碱度与渣膜热流密度之间的对应关系，认为随着碱度的增加，保护渣热流密度逐渐降低，碱度越高越有利于降低保护渣传热性能，且当碱度R在1.4-1.7范围内时，随着碱度的增大热流密度逐渐降低，析晶率开始大幅上升，还析出了导热系数较大的硅灰石（CaSiO₃），从而达到减少铸坯表面纵裂纹的目的。总结了保护渣碱度与渣膜热流密度之间的对应关系，如图1所示。

由于不同钢种的凝固收缩率较低，结晶器中的坯壳厚度也相对较薄，为了得到均匀的凝壳需要控制结晶器保护渣的传热。中碳钢保护渣在高拉速条件下会由于过快的传热导致铸坯缺陷等问题，因此需将碱度与结晶性能控制在一个合适的范围，采用控热能力更强的保护渣。有研究发现^[4]，通过增大渣膜结晶可以使渣膜表面变的粗糙，从而增大渣膜与结晶器之间的热阻，控制传热。国内研究者^[5,7]对包晶钢保护渣的传热性能进行分析，认为保护渣碱度在0.9-1.3范围内有利于促进渣膜结晶体析出控制传热，并且认为渣膜中枪晶石和黄长石含量过低会导致铸坯表面出现纵裂纹。国外研究者^[6,8,9]通过实验认为，随着保护渣碱度的增大，渣膜的热阻增大，结晶器壁与坯壳之间的热流密度减少，如此可以达到缓冷的效果。设计低碳钢保护渣应选择传热性能好、析晶率低的渣系。朱立光等^[10]为了解决低碳钢薄板坯在连铸过程中出现的铸坯表面纵裂纹等问题，将保护渣碱度提高至1.30，发现渣膜析晶率提高、热阻增大，从而对传热起到一定的控制作用。且有研究发现，当碱度范围控制在0.8-0.95时保护渣的析晶率较低，导热性能良好。