新发明的“无碳保护渣”（正式名称：弱电解质保护渣），是武钢研究院万恩同经过三十年研究而成的全新保护渣体系，主要用于高牌号无取向硅钢、汽车面板钢等超低碳钢，防止钢水时在结晶器内增碳。宝武合并后，2019年，由宝钢中央研究院张晨主持，在宝钢进行三轮工业试验，获得成功。一举解决了困扰炼钢连铸领域50年的世界难题。

• 保护渣增碳情况

众所周知，保护渣由三部分组成：基料、助熔剂、骨架材料，三者缺一不可。骨架材料一般就是碳质材料，包括石墨、炭黑、焦炭等。在保护渣使用过程中，大部分碳质材料被氧化，一部分形成富碳层、少部分分散在熔渣中。富碳层、熔渣与钢水接触，其中的碳质材料就会进入钢水，造成钢水增碳。正常情况下，一般增碳量为5-10ppm，非稳定情况下增碳量为10-20ppm甚至更高。对普通钢种而言影响不大，但对于碳含量在20-50ppm以下的超低碳钢，增碳量大会大大降低钢材性能，如汽车板钢的深冲性、无取向硅钢的“铁损”。

• 解决增碳问题的现有方法

从上世纪七十年代开始，日本美国就开始注意到保护渣的增碳问题，研究了很多种防止或减少保护渣增碳的方式方法，然而基本都不能完全杜绝增碳。唯一能够防止增碳的方法是用BN取代碳质材料，但存在很多其它问题，比如气泡、烧结层发达、价格高昂，所以没有在生产中应用。目前最常用是在保护渣中加入氧化剂：Fe₂O₃、MnO₂，降低富碳层、熔渣层中的碳含量，但效果不太理想。日本利用硬脂酸盐作为骨架材料，德国用有机物，保护渣不再是黑色，但在高温下都碳化变成碳质材料，并不能避免增碳。而且还存在一些使用上的问题，所以并没有全面推广。

• 无碳保护渣的基本原理
• -液反应、液-固反应，只存在固-固反应，所以造渣速度慢，从而在不含骨架材料的情况下控制了保护渣的熔化速度。无碳保护渣的专利名称：弱电解质保护渣。

 

• 无碳保护渣与普通超低碳钢保护渣对比

1.理化性能对比

	CaO/SiO2	Na2O (%)	C固 (%)	半球点 (℃)	粘度 (pa.s)	烧结温度(℃)	凝固温度(℃)
普通超低碳钢保护渣	0.90-0.98	6.0-10.0	1.0-2.0	1100-1150	0.2-0.5	600-700	1000-1080
弱电解质保护渣	0.80-0.90	<0.5	<0.1	1150-1300	0.3-0.5	900-1100	1050-1080

 
2.结晶器使用情况对比

	铺展性	烧结层	粉尘	渣条	耗渣量 （kg/t）	熔渣厚 (mm)	增碳量 (ppm)	铸坯 封锁率
日本超低碳钢保护渣	差	有	多	有	0.5-0.7	10-15	5-10	19%
弱电解质保护渣	好	无	少	无	0.4-0.5	10-12	0	0

注：日本超低碳钢保护渣不能造粒，为粉状。
五、无碳保护渣特性：
1）无碳保护渣材料之间开始发生造渣反应的温度高，反应速度慢，从而控制保护渣的熔化速度；
2）无碳保护渣在熔化过程中，不会发生分熔现象；
3）无碳保护渣使用后的熔渣在水中的溶解度低，对环境污染小，对设备腐蚀少。在实验室里将150g保护渣在1300℃熔化后倒入1500ml水中，检验PH值。无碳溶液PH=7.89，更接近中性（PH=7.0）。两种对比的现用超低碳钢保护渣PH=8.44、8.49；
4）无碳保护渣不用碳质材料作骨架材料，防止钢水增碳；
5）无碳保护渣不含Na₂O，对镀锡板钢，可以防止“白斑”产生；
6）无碳保护渣可应用于所有钢种；
7）使保护渣由黑色变成白色，防止炭黑对人体健康损害。
8）无碳保护渣提出了一种新的保护渣理论，建立了全新的保护渣成分体系、熔化模型，达到全新的使用效果。