提高連鑄速度是提高連鑄生產效率最有效的手段,為此進行了大量的研究開發(fā)工作。在結晶器方面采取的措施有:采用均勻強冷卻結晶器薄壁銅板、利用非正弦高頻短沖程振動促進保護渣膜的潤滑作用、使用熔融性均勻流入性良好的結晶器保護渣、使用多孔浸入式水口控制浸入深度、使用窄面多錐度結晶器提高鑄坯質量、利用結晶器熱電偶散熱監(jiān)控漏鋼預報系統(tǒng)防止漏鋼等。在二冷區(qū)采取的措施有:大通量散熱、二冷輥間距不等化、液面高精度控制、電磁制動抑制鋼液流股等。通過這些措施減少了漏鋼和鑄坯的非正常鼓肚。
結晶器保護渣投入在鋼水液面上,被鋼水熔化浮在鋼水表面。其作用是,降低鋼水的熱輻射損失和在結晶器振動過程中進入凝固殼與結晶器間隙內,通過潤滑作用防止鑄坯與結晶器發(fā)生熱粘結。保護渣在鋼水凝固起點彎月面的厚度約為1mm,在彎月面以下形成幾百納米厚的渣膜起絕熱層的作用。
在包晶鋼連鑄時,由于鋼水在凝固后立即進行δ-γ相變,體積收縮。在鑄坯寬度方向上產生很小的不均勻凝固,凝固殼發(fā)生局部變形,形成幾十納米的氣隙,導致散熱緩慢,使鑄坯產生縱向裂紋或發(fā)生漏鋼。增加保護渣渣膜厚度,降低鑄坯冷卻速度,可以減輕上述現象。保護渣低黏度化、降低連鑄速度、減低振動頻率、增大振幅可以增加渣膜厚度,但這會使生產效率下降和增大鑄坯振痕深度,并成為最終產品的缺陷。因此保護渣的設計方向應是,使熔融的渣膜發(fā)揮緩慢冷卻鑄坯的作用,即在玻璃質渣膜上生成固相晶體質渣膜,降低鑄坯的熱輻射。一般是以生成槍晶石相作為固相晶體質渣膜,并對此進行了熱力學穩(wěn)定性和結晶速度的研究。此外,也有以黃長石相做晶體質渣膜的設計。堿度為1.2-1.4時黏度可達5Pa*s的高堿度高黏度的無氟黃長石相,對防止卷渣是有效的,已經應用在圓鑄坯連鑄中。
Al、Ti、Mn等活性元素含量高的鋼種在連鑄中,由于夾雜物析出和鋼水與結晶器保護渣的反應,生成了鈣鋁黃長石和鈣鈦礦等高熔點固相,使?jié)櫥涣?,導致連鑄困難。對這個問題進行了許多研究,開發(fā)了高Al電工鋼連鑄用結晶器保護渣和高Mn鋼連鑄用結晶器保護渣,使這些難生產的鋼種實現了穩(wěn)定連鑄。
為防止由于氫產生的漏鋼事故,提出了新型結晶器保護渣設計方案。鋼水中H濃度高、連鑄速度快,容易發(fā)生漏鋼事故。因此要對鋼水進行真空脫氫處理,并對結晶器保護渣的水分進行嚴格控制。研究結果表明,大氣中的水分溶解在保護渣中,保護渣在結晶器和鑄坯急冷層之間的間隙中冷卻析出氫氣泡,導致散熱不良,這是硅脫氧鋼漏鋼的一個原因。為此,提出了通過控制保護渣中的OH離子溶解度來防止氫氣泡析出的保護渣設計方案,采用這種保護渣使硅脫氧鋼連鑄順行。根據環(huán)境保護的要求,對無氟結晶器保護渣進行了開發(fā)。研究了無氟條件下Na、B氣化損失機制,由于氣泡是以不溶性ZrO2為核心生成的,所以使ZrO2不飽和化是抑制Na、B氣化損失的有效方法。