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

應用

冶金

方法

氣體保護法、液體保護法等

簡(jiǎn)介

鋼液被二次氧化的區段包括盛鋼桶注流、中間罐鋼液面和注流、結晶器鋼液面。對上述4個(gè)區段全面實(shí)施保護澆注，實(shí)質(zhì)上即是在隔絕空氣的條件下澆注，故又稱(chēng)無(wú)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(lái)源。特別是在連鑄不銹鋼和鋁鎮靜鋼等含有較高的易氧化元素的鋼時(shí)，如不采取保護澆注措施都將導致嚴重的二次氧化，致使最終產(chǎn)品出現條痕、發(fā)紋、分層及冷軋板卷的開(kāi)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。

保護澆注方法

目前在連鑄生產(chǎn)中常用的保護方法有：

1、氣體保護法

過(guò)去試驗過(guò)甲烷、丙烷等作為保護氣體。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。因此小方坯廣泛采用Ar氣作為中間包→結晶器的保護氣體。有不同的保護方式，最常用的是在中間包與結晶器之間組成軟連接的密封室，其中充滿(mǎn)Ar，防止注流和結晶器鋼水面的二次氧化。但是必須注意要使保護氣氛中的自由O小于1%才能達到良好效果；對于氮含量要求不太嚴格的鋼種，也可使用氮氣作保護氣體。

2、液體保護法

小方坯敞開(kāi)澆注結晶器廣泛用菜籽油作為保護劑，小方坯敞開(kāi)澆注注流曾試驗過(guò)液氮保護，即在中間包底部安有噴嘴環(huán)，向注流四周和結晶器液面噴液氮，形成氮氣幕以防止二次氧化，但此法未得到推廣。

3、固體保護劑

中間包和結晶器鋼液面用保護渣防止二次氧化。

4、物理保護法

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

鋼包至中間包的保護澆注

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

中間包至結晶器的保護澆注

中間包至結晶器的保護澆注通常采用浸入式水口加保護渣澆注。

結晶器保護渣的作用

結晶器保護渣的作用如下：

1、絕熱保溫，防止鋼液面結殼。

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、改善結晶器傳熱。

保護渣在結晶器中的行為

當保護渣加入結晶器后，靠近鋼液面的保護渣吸收高溫鋼水提供的熱量，迅速在鋼水面上形成液渣層，液渣層之上是燒結層（也稱(chēng)過(guò)渡層），最上面則是松散的粉狀層，即形成三層結構。

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

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

保護澆注做法

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。目前常用的方法為用氬氣保護，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)避免澆入型腔內的鋼液與空氣接觸。

2、在鑄型澆口上圍繞澆口安放一密布氣孔（方向向上）的環(huán)管，當澆注時(shí)，向管內通入氬氣（壓力大于等于0.3MPa），氬氣從細孔中噴出，圍繞注流形成一道氬氣保護屏障，從而隔絕注流與大氣的接觸。這樣，能達到很好的保護澆注的目的。