提高連鑄速度是提高連鑄生產(chǎn)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(jié)晶器方面采取的措施有:采用均勻強冷卻結(jié)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(jié)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(jié)晶器提高鑄坯質(zhì)量、利用結(jié)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(jié)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(jié)晶器振動過程中進入凝固殼與結(jié)晶器間隙內(nèi),通過潤滑作用防止鑄坯與結(jié)晶器發(fā)生熱粘結(jié)。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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)效率下降和增大鑄坯振痕深度,并成為最終產(chǎn)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(zhì)渣膜上生成固相晶體質(zhì)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(zhì)渣膜,并對此進行了熱力學穩(wěn)定性和結(jié)晶速度的研究。此外,也有以黃長石相做晶體質(zhì)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(jīng)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(jié)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(jié)晶器保護渣和高Mn鋼連鑄用結(jié)晶器保護渣,使這些難生產(chǎn)的鋼種實現(xiàn)了穩(wěn)定連鑄。
為防止由于氫產(chǎn)生的漏鋼事故,提出了新型結(jié)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(jié)晶器保護渣的水分進行嚴格控制。研究結(jié)果表明,大氣中的水分溶解在保護渣中,保護渣在結(jié)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(jù)環(huán)境保護的要求,對無氟結(jié)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。