TiN对2#渣的影响比SiC更加严重，这是因为TiN分解为吸热反应，其上浮到熔渣表面并分解，直接导致熔渣表面严重结团，其形貌呈疏松的蜂窝状，如图7所示。
(a) 1#渣侧视 (b) 2#渣侧视
图7 TiN的加入对1#和2#渣凝固形貌的影响
由上述试验结果可知，SiC和TiN在保护渣中很难溶解，且会在液渣中上浮或分解产生气体，形核作用产生的晶体或大量的显微气泡在连铸过程中均会影响保护渣功能的正常发挥。因此，通过添加SiC和TiN虽然能达到提高熔渣粘度的
作用，但同时也带来了一定的负面效果，因此开展生产试验尚不成熟。相比之下，作为氧化物的ZrO2，虽然没有上述负面作用，但其单纯提高熔渣粘度的功能十分有限，靠它做到即大幅提高粘度又不影响流动性的想法是无法实现的。
3、高表面张力保护渣的开发 3.1 理论依据
提高熔渣与钢水的界面张力是促进渣钢分离的有效途径，图8为熔渣与钢水的界面张力示意图。由图可知，渣钢界面张力的计算公式为
22?M-S??M??S?2?M??S?cos? (1)
式中： σ
M-S--渣钢界面张力
σM--钢水表面张力 α --渣钢界面夹角
σS -- 熔渣表面张力
其中，熔渣表面张力的计算公式为
σS=Σxiσi (2)
式中：xi--组元i的摩尔分数 σi--组元i的表面张力因子
由式(1)可知，当钢水的表面张力不变时，渣钢界面张力主要受熔渣表面张力的影响，而熔渣表面张力的大小与渣中各组元的表面张力因子和摩尔分数有关。图9为各种氧(氟、氯)化物的表面张力因子大小分布图。由于氧离子半径比正离子半径大，因此形成熔体时，表面主要被O2-占据，熔体的表面张力就主要
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取决于正离子对O2-的作用力。正离子的静电势越大，作用力越强。由于Na+、Li+、Ba2+的静电势低于Mn2+、Mg2+、Ca2+、Al3+，因此前者具有的表面张力要低于后者。对于Ti4+、Si4+、B3+，由于静电势过大，使O2-被强烈吸引而形成具有共价键结构的复合负离子，这些复合负离子的静电势较小，因此它们降低了熔体的表面张力。F-和Cl-静电势很小，常被排斥到熔体表面而降低表面张力。
图8 熔渣与钢水界面张力示意图
800MnOAl2O3CaO3表面张力因素σi，10- N/m6001400℃氧化物氟化物氯化物FeOZnOMgOCr2O3Fe2O3400Na2OLi2OBaOCaF2ZrO2TiO2SiO2200NaFBaCl2KFLiFPbOK2OCaCl2MgCl2NaClAlCl3AlF3B2O3SiF4BF300.0KCl0.40.81.21.62.02.42.83.2各种氧(氟、氯)化物静电势I图9 各种氧(氟、氯)化物的表面张力因子与静电势的关系
3.2 试验渣设计及使用效果
根据上述理论依据，设计了一种高表面张力保护渣，其主要化学成分和物理性能如表3所示。
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表3 保护渣主要化学成分和物理性能
试验渣 对比渣
两种渣在宝钢2#连铸机上开展了多轮IF钢对比试验，其中一流使用试验渣，一流使用现有渣，目前已经进行了14炉生产使用，并对各自铸坯在热轧工序和冷轧工序产生的夹杂封锁率进行了统计，如表4所示。
表4 两种渣生产的铸坯轧制封锁情况
热轧工序 冷轧工序
生产铸坯数 封锁块数 百分比 生产吨数 封锁吨数 百分比
试验渣 73 1 1.37% 2016 7.145 0.35% 对比渣 80 6 7.50% 2184 36.395 1.67%
CaO/SiO2 Al2O3 1.2 0.95
10 4
MgO 5 4
MnO 10 /
表面张力 512 410
熔点 1160 1190
粘度 0.30 0.40
从目前的试验情况来看，提高保护渣的表面张力对降低后道轧制工序中产生的夹渣封锁情况具有较为明显的改善效果，即使试验渣的粘度比对比渣还略显偏低，这也说明提高熔渣的表面张力比提高粘度对降低夹渣封锁更有效。 4、结论
(1) 添加ZrO2对提高不同碱度保护渣的粘度作用有限，对熔渣析晶性的作用也不明显；
(2) 添加SiC或TiN均能大幅提高不同碱度保护渣的粘度，但在高碱度渣中易上浮到熔渣表面，且因形核剂的作用引起析晶量大幅提高；在低碱度渣中易分解产生大量气泡；
(3) 通过添加高熔点物质来既提高粘度又不影响液渣流动性的方法目前尚不成熟；
(4) 实践表明，提高保护渣表面张力是降低高等级冷轧薄板钢钢质缺陷比较明显的手段，是减少保护渣卷入的有力措施。
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