保護(hù)澆注（shrouded casting），是指對連續(xù)鑄鋼煉鐵過程中裸露于空氣中的鋼液采取保護(hù)，以避免鋼液被空氣二次氧化的一種重要的技術(shù)措施。保護(hù)澆注技術(shù)的產(chǎn)生是連鑄技術(shù)發(fā)展日趨完善的標(biāo)志之一。采用保護(hù)澆注技術(shù)，是改善鑄坯質(zhì)量的重要措施。保護(hù)澆注是指在連澆過程中，防止鋼流的二次氧化，確保鋼液清潔度的重要措施。

外文名

protective casting

目的

避免鋼液被空氣二次氧化

意義

連鑄技術(shù)發(fā)展日趨完善的標(biāo)志

應(yīng)用

冶金

方法

氣體保護(hù)法、液體保護(hù)法等

簡介

鋼液被二次氧化的區(qū)段包括盛鋼桶注流、中間罐鋼液面和注流、結(jié)晶器鋼液面。對上述4個(gè)區(qū)段全面實(shí)施保護(hù)澆注，實(shí)質(zhì)上即是在隔絕空氣的條件下澆注，故又稱無氧化澆注。連鑄|軋鋼鋼水的二次氧化，是鋼中大型夾雜物的重要來源。特別是在連鑄不銹鋼和鋁鎮(zhèn)靜鋼等含有較高的易氧化元素的鋼時(shí)，如不采取保護(hù)澆注措施都將導(dǎo)致嚴(yán)重的二次氧化，致使最終產(chǎn)品出現(xiàn)條痕、發(fā)紋、分層及冷軋板卷的開裂等缺陷，同時(shí)降低了合金元素，特別是鋁的回收率。注流被空氣二次氧化的程度，取決于注流下落的高度及下落速度、水口直徑和紊流度。

保護(hù)澆注方法

目前在連鑄生產(chǎn)中常用的保護(hù)方法有：

1、氣體保護(hù)法

過去試驗(yàn)過甲烷、丙烷等作為保護(hù)氣體。這些氣體不完全燃燒時(shí)成為鑄坯增碳和增氫的原因，而Ar氣對于鋼液是惰性氣體，它不與鋼水活潑元素（如鋁、鈦等）發(fā)生反應(yīng)。因此小方坯廣泛采用Ar氣作為中間包→結(jié)晶器的保護(hù)氣體。有不同的保護(hù)方式，最常用的是在中間包與結(jié)晶器之間組成軟連接的密封室，其中充滿Ar，防止注流和結(jié)晶器鋼水面的二次氧化。但是必須注意要使保護(hù)氣氛中的自由O小于1%才能達(dá)到良好效果；對于氮含量要求不太嚴(yán)格的鋼種，也可使用氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣體。

2、液體保護(hù)法

小方坯敞開澆注結(jié)晶器廣泛用菜籽油作為保護(hù)劑，小方坯敞開澆注注流曾試驗(yàn)過液氮保護(hù)，即在中間包底部安有噴嘴環(huán)，向注流四周和結(jié)晶器液面噴液氮，形成氮?dú)饽灰苑乐苟窝趸朔ㄎ吹玫酵茝V。

3、固體保護(hù)劑

中間包和結(jié)晶器鋼液面用保護(hù)渣防止二次氧化。

4、物理保護(hù)法

鋼包→中間包采用Al—C質(zhì)長水口，把長水口插人中間包鋼水里100mm左右，機(jī)械地把鋼水與空氣隔開了，也避免了注流在中間包沖擊區(qū)引起的鋼水裸露飛濺造成二次氧化。

鋼包至中間包的保護(hù)澆注

1、中間包添加覆蓋劑，用于減少鋼液的散熱損失；隔離空氣，減少鋼液的二次氧化；吸收由鋼液中上浮的夾雜物。

2、保護(hù)澆注可采用罩式法或保護(hù)套管（即長水口）法。罩式法即在鋼流及中間包之問用一個(gè)充滿氬氣的箱體或罩子將鑄流密封好，使鋼流一直處于保護(hù)氣氛之中。這種方式安裝較復(fù)雜，澆鋼中出現(xiàn)異常情況不易處理，目前采用的不多。保護(hù)套管法是將鋼包的鋼流經(jīng)一個(gè)較長的耐材保護(hù)管流入中間包內(nèi)，在長水口保護(hù)管與鋼包下水廣口連接處，通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，使之保持正壓，防止空氣進(jìn)入。出于這種方法簡便、投資省、效果好，已被廣泛采用。

中間包至結(jié)晶器的保護(hù)澆注

中間包至結(jié)晶器的保護(hù)澆注通常采用浸入式水口加保護(hù)渣澆注。

結(jié)晶器保護(hù)渣的作用

結(jié)晶器保護(hù)渣的作用如下：

1、絕熱保溫，防止鋼液面結(jié)殼。

2、隔絕空氣防止二次氧化。

3、吸收鋼水中的夾雜物。

4、渣膜的潤滑作用。

5、改善結(jié)晶器傳熱。

保護(hù)渣在結(jié)晶器中的行為

當(dāng)保護(hù)渣加入結(jié)晶器后，靠近鋼液面的保護(hù)渣吸收高溫鋼水提供的熱量，迅速在鋼水面上形成液渣層，液渣層之上是燒結(jié)層（也稱過渡層），最上面則是松散的粉狀層，即形成三層結(jié)構(gòu)。

連鑄保護(hù)渣要達(dá)到良好的使用效果，各渣層必須有符合實(shí)際需要的厚度。液渣層厚度不足，沿結(jié)晶器壁會形成渣圈，把彎月面向下的通道堵死，會使板坯表面產(chǎn)生縱向裂紋。液渣層過厚，其穩(wěn)定性下降，同時(shí)也影響到粉狀層和燒結(jié)層的厚度，同樣會引起板坯表面縱裂：合適的厚度必須通過試驗(yàn)確定。同樣粉渣層和燒結(jié)層也應(yīng)有合適的厚度。通常只要結(jié)晶器鋼水液面能夠精確控制，添加保護(hù)渣做到勤加少加，則粉渣層和燒結(jié)層的厚度就可保持穩(wěn)定。

在連鑄過程中，隨著結(jié)晶器的振動(dòng)，保護(hù)渣從彎月面流入結(jié)晶器和坯殼的氣隙中，在靠近坯殼一側(cè)形成熔融狀態(tài)的渣膜，加強(qiáng)鋼水和結(jié)晶器壁之問的傳熱。其渣膜的厚度通常在0.1~1.5mm之間。隨著拉坯的連續(xù)進(jìn)行，保護(hù)渣被連續(xù)地帶出結(jié)晶器，相應(yīng)地應(yīng)持續(xù)、分批地向結(jié)晶器中添加新保護(hù)渣。一般保護(hù)浴的消耗為0.5~0.77kg/t鋼。

保護(hù)澆注做法

為了保證一些重要鑄鋼件，如不銹鋼、高錳鋼等高合金鋼鑄鋼件或一些特殊鑄鋼件的質(zhì)量，避免澆注時(shí)鋼液二次氧化增加鋼中氧化物夾雜含量和鋼液吸氣增加鋼中氣體含量，在澆注時(shí)采取措施對注流和進(jìn)入型腔的鋼液進(jìn)行隔絕空氣的保護(hù)。目前常用的方法為用氬氣保護(hù)，具體做法一般是：

1、在澆注前往型腔中緩慢充入氬氣，置換出型腔中的空氣，從而在澆注時(shí)避免澆入型腔內(nèi)的鋼液與空氣接觸。

2、在鑄型澆口上圍繞澆口安放一密布?xì)饪祝ǚ较蛳蛏希┑沫h(huán)管，當(dāng)澆注時(shí)，向管內(nèi)通入氬氣（壓力大于等于0.3MPa），氬氣從細(xì)孔中噴出，圍繞注流形成一道氬氣保護(hù)屏障，從而隔絕注流與大氣的接觸。這樣，能達(dá)到很好的保護(hù)澆注的目的。