保护渣性能概述

保护渣性能概述

一、保护渣的特点是什么？

在离心浇注过程中，要向钢水面上添加粉末状或颗粒状的渣料，称为保护渣。保护渣的主要特点是具有特定的温度-粘度曲线，具有优良的瞬熔性、成膜性、封闭性和漂浮性，是铸造业理想的防护材料。

二、不加保护渣的情况下，对产品质量有何影响？

离心时，外层内壁易被氧化，无法完成内外层共融结合。

三、保护渣的作用是什么？

1、在冷型内的隔热保温作用，防止钢液表面降温过快；

2、防止冷型内钢液的氧化；

3、吸收溶解从钢水中上浮的夹杂物，净化钢液。

四、保护渣作用原理是什么？

答：保护渣具有吸收钢液中上浮夹杂物的能力，夹杂物包含金属氧化物和非金属杂质两种，由于夹杂物与钢液属不同相，与保护渣熔融体同相，故夹杂物可被保护渣熔融体快速同化溶解。

五、保护渣成分的设计原则是什么？

要实现保护渣的几个功能，关键是配制合适成分的保护渣。

现在普遍应用于离心浇注的保护渣是以CaO-S_iO₂-Al₂0₃三元化合物组成的渣系为基础的。并含有适量的Na₂O、CaF₂、K₂0等化合物。这种渣料熔化的熔融体对钢水的润湿性好，粘度随温度变化平缓。保护渣基本由三种物料组成：

(1)基础渣料。含CaO、SiO₂、Al₂0₃三种基础渣料，按CaO-SiO₂-Al₂0₃三元相图，这三种化合物成分范围是：CaO：10～38％，SiO₂：40～60％，Al₂0₃小于l0％，熔点高于1300℃以上。

(2)助熔剂。如Na₂O、CaF₂能降低渣子熔点和粘度。根据资源情况，也可选用LiO₂、K₂O、BaO、NaF、B₂O₃等作助熔剂，加入量的多少视其渣子熔点而定。

(3)调节剂。碳粒子为熔速调节剂，加入量为5～7％。

(4)根据钢种的要求，通过实验把保护渣合适的各化合物含量确定下来。

六、配制保护渣所用的主要原料是什么？

作为配制保护渣的原料有：天然矿物、工业废物和工业产品。已作为基础渣料的原料有：水泥、水泥熟料、硅灰石、长石、石英、电厂烟道灰、高炉渣、电炉白渣等。作为助熔剂辅助材料有：纯碱、萤石、重晶石、冰晶石、硼砂、碳酸锂等。熔速调节剂有天然石墨、碳黑、灯黑等。

七、保护渣有哪几种类型？

根据设计的保护渣组成，再选用合适的原料经过混合、熔制、破碎、球磨等制作工序就制成了保护渣。有四种类型。

(1)粉状保护渣：是多种粉状物料的机械混合物。在长途动输过程中，由于受到长时间的震动，使不同比重的物料偏析，保护渣均匀状态受到破坏，影响使用效果的稳定性。同时，向钢液中添加粉料时，粉尘飞扬，污染了环境。

(2)预熔型保护渣：将各原料混合均匀后放入预熔炉熔化成一体，冷却后破碎磨细，并添加适当熔速调节剂，就得到预熔性粉状保护渣。预熔保护渣制作工艺复杂，成本较高。但优点是提高保护渣的均匀性。

(3)颗粒保护渣：为了克服污染环境的缺点，在粉状渣中配加适量的粘结剂，做成似小米粒的颗粒保护渣。制作工艺复杂，成本有所增加。

(4)发热型保护渣：在渣粉中加入发热剂(如铝粉)，使其氧化放出热量，很快形成液渣层。但这种渣成渣速度不易控制，成本较高，故应用较少。

八、保护渣主要理化性能有哪些？

保护渣配制好后，要测定保护渣的理化性能，主要的理化指标有以下几项：

(1)化学成分：各型号的保护渣，应分析化学成分，各氧化物的含量应在所规定的范围内，这是最起码的指标。

(2)熔化性能：包括熔化温度和熔化速度，熔化温度指保护渣在升温过程中由固态转化为液态的温度；熔化速度指单位时间内固渣熔化形成液态熔渣的数量。

(3)粘度：它表示保护渣熔化成液体的流动性能。粘度对熔渣吸收夹杂物和挂壁效果有重要影响。

(4)吸收夹杂能力：轧辊工艺中，由于铁水脱氧和二次氧化等产生的杂质，会有一部分在离心时上浮，这就要求熔融保护渣能对钢渣界面聚集的夹杂物迅速溶解。如果熔渣不能溶解这些聚集物，就可能出现两种情况：

一是它们进入熔渣将形成多相渣，破坏了液渣的均匀性和流动的稳定性，使熔渣不能形成均匀的渣膜。

二是不能进入熔渣的固相夹杂物还可能卷入坯壳中，产生表面和皮下夹杂等缺陷。

吸收夹杂的意义：提高铁水洁净度，以提高铸坯表面皮下洁净度；

熔渣吸收夹杂后，其粘度、凝固温度、结晶性能等物性参数应相对稳定，避免它们的急剧变化危害轧辊质量和轧辊工艺顺利进行。

(5)水分：保护渣粉容易吸潮。吸附水分量超过规定要求(如0.5％)，渣粉会结团，危及使用效果。因此需要控制保护渣的水分。

九、如何控制保护渣的水分？

保护渣水分分为吸附水和结晶水两类。水分可使保护渣粉结团、质量变坏。应限制水分小于0.5％。

基料中的某些物质如苏打、固体水玻璃等吸附水的能力甚强。当吸附水后，使粉渣裹卷成团，对使用效果有一定影响。

保护渣吸水主要决定于原料种类和粒度。粒度愈细，吸水率愈大。

控制水分方法：原料的烘烤温度不低于110℃。适当延长烘烤时间。烘烤后的原料应及时配料、混匀，配好的渣粉应及时密封包封。

十、玻璃渣的选择

实现复合轧辊内外层冶金结合的关键是离心浇注完毕加入玻璃渣。玻璃渣在固态时的密度是2.2～2.5g/cm³，熔点≤1200℃。玻璃渣加入后立即熔融，由于密度小，在离心力的作用下“浮”向外层内壁自由表面，并均匀严密的覆盖在自由表面上，防止离心铸造外层内壁自由表面的氧化。而且玻璃渣在1000℃时的粘度值不高，在100pa·s以内，在填芯铁液注入后又能容易的脱开内层自由表面“浮”向冒口位置。

严格控制好外层铁液的浇注温度、外层停转内壁温度和填芯铁液浇注温度、外层停转至填芯开始的时间，以及正确选择离心复合铸造时外层内表面的保护渣是获得内外层良好冶金结合的关键。

正确选择保护渣需要考虑到轧辊浇注的材质、浇注温度和离心机转速等因素。

1、按浇注的材质选择保护渣

实际生产中，选择保护渣是根据所浇注轧辊材质的特性或者根据轧辊材质含碳量确定的，通常是根据轧辊材质含碳量确定的。

低碳辊高温机械性能好，凝固过程中不存在严重的相变体积变化，内应力及裂纹敏感性小根据其凝固特点和质量要求，选择固液转变温度适中，保温性能好、非金属吸收性能良好、化学性能稳定的保护渣。

中碳辊应选用固液转变温度高保护渣，保护渣传热速度缓慢，有助于减小轧辊在冷却过程中产生的热应力。

高碳辊选择保护渣的粘度和固液转变温度要低些。

特殊辊的钢水成分相差较大，这种类型的保护渣配方较为复杂，往往根据轧辊的用途及易出现缺陷的状况而特殊配制。如高速钢轧辊，影响高速钢复合轧辊复合层结合质量的因素主要是两种金属液的浇注温度和浇注间隔时间,此外,保护渣对复合层质量也影响较大。其中两种金属浇注的间隔时间是决定高速钢复合轧辊复合层结合强度高低的关键因素。间隔时间太短,则可能发生内外两层金属相混,其结果是复合轧辊的耐磨性和机械强度降低;间隔时间太长,内外层结合强度降低,使轧辊在脱模、冷却、机械加工、热处理和使用过程中发生内外层分离。同时由于高速钢液体容易氧化,形成坚固的氧化膜,若不加保护渣,这些氧化膜将部分残留在轧辊内外层结合处,在结合处易产生气孔和夹杂等铸造缺陷,影响结合强度。因此选用密度小、易熔融的保护渣,它既有防止金属液氧化的作用,而且使金属液保持还原性,促进浇注前混进金属液的氧化膜得到还原,从而提高结合层质量。

2、按浇注的温度选择保护渣

目前轧辊浇注的材质类型较多，而每种材质又根据浇注重量的不同选择不同的浇注温度，因此，使用的保护渣有较大的差别。选择保护渣必须与工艺相适应，从而给保护渣选择带来一定难度。

3、按离心机转速选择保护渣

保护渣必须与离心机转速相适应，否则难以获得高质量轧辊。

十一、新型浮渣与传统浮渣的对比。

O型浮渣、NB型浮渣以及二者以不同配比混合都称之为传统浮渣。

传统浮渣自研发问世以来已有30余年历史，近年来随着轧辊行业的快速发展，浇注工艺的不断完善与丰富，传统浮渣其本身特点逐渐不足以满足使用要求，如传统浮渣在使用过程中有夹杂现象，从而影响轧辊内外层共融结合的质量，传统浮渣有较低的熔化温度，较宽的熔化区间和较低的软化温度。

与传统浮渣相比，我公司研发生产的新型浮渣从根本上解决了这一问题，产品的瞬熔性、漂浮性及成膜均匀性均大幅提升。软化温度和流动温度有所提升，而其熔化均匀铺展性大大提高，更克服了内外层共融结合夹杂现象。

新型产品外观及产品密度发生变化，润湿性、流变性提高，因外观颗粒组成发生变化新型浮渣的低温变形温度稍有增加，高温熔融状态比传统浮渣更加优良。新型保护渣的熔化温度区间较窄，一般在10～30℃之间。保护渣熔化温度直接影响液渣的熔融状态，控制相对较高的熔化温度和较窄的熔化区间，保证了熔渣有较好的性能稳定性。

综合以上信息显示，对比传统浮渣，新型浮渣玻璃有以下优势：

1、传统的O渣与NB相混合，在储存运输过程中易分层，使用过程中不容易形成稳定熔体，易分相，而新型浮渣易形成均匀稳定玻璃相熔体；

2、传统浮渣挂壁效果较差，新型浮渣的玻璃相与钢水润湿性好，好的附着力有利于挂壁；

3、传统浮渣熔化速度较慢，产品活性不足，新型浮渣经由多重工艺，提高了产品活性，熔化温度区间较窄，熔化速度快，有利于防氧化隔热；

4、传统浮渣的流动性较差，新型浮渣熔体表面张力小，流动性强成膜均匀；

5、改善了传统浮渣以往的浇铸结渣现象，有效地提升了轧辊成品率以降低生产成本；

6、不再需要通过调整二者添加比例来调整粘度或流动性，使用更加简单方便，便于生产操作和采购管理。

7、新型浮渣属于环境友好产品，使用对环境、人体无害。

综合以上原因，传统浮渣在国外已基本退出市场，在国内传统浮渣亦逐步被新型浮渣所取代。

十二、离心三层复合保护渣。

新型防氧化保护剂可用于卧式、立式离心双层复合工艺，高速钢三层复合工艺等。尤其针对近年来高速钢轧辊普遍采用的三层复合工艺，我公司与国内某著名轧辊生产厂家进行过专项合作研究，所研发成功的新型防氧化保护剂可完全替代国外进口同类产品，使用效果良好。

所谓三层复合工艺是指“三次浇注两次复合”的生产方式，三层复合高速钢轧辊分三次浇注：先在离心机上浇注辊身外层，待外层铁液凝固到一定厚度时，在离心机上浇入中间层，中间层完全凝固后离心机减速、停稳后将冷型立起，用顶注法静态浇注芯部。