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连铸保护渣对连铸工艺的顺行和提高铸坯表面质量具有重要影响,是连铸过程中关键材料之一。在连铸过程中,熔融保护渣渗入铸坯坯壳和结晶器铜壁之间形成由固渣层(1～2mm厚)组成的固渣膜和液渣层组成的液渣膜(0.1mm厚),有时固渣层还会部分析晶。固态渣层的性质控制着从铸坯到结晶器的传热,而液态渣层的性质和厚度控制着铸坯与结晶器之间的润滑。提高保护渣结晶性能可以降低玻璃体的辐射传热和晶体的传导传热,这是目前国内外控制裂纹敏感性钢种铸坯表面裂纹的常用方法,但提高结晶性能容易恶化铸坯润滑状况。因此,对保护渣结晶性能的调控非常关键。本文在国家自然科学基金项目《低红外辐射非晶态保护渣生成机理的研究》(项目编号为50474024)和重庆市自然科学基金项目《过渡族金属氧化物对连铸保护渣析晶及红外透射性能的影响研究》(项目编号为2006BB4200)的资助下,基于过渡族金属氧化物可以降低渣膜低红外透射能力的研究,研究过渡族金属氧化物对保护结晶行为的调控机理,探讨过渡族金属氧化物含量对保护渣结晶温度、结晶率、结晶矿相以及析晶速率的影响规律,为保护渣中过渡族金属氧化物的加入种类和量提供参考依据。另外,在实验室条件下,观测保护渣的析晶过程,构建保护渣的TTT曲线和析晶动力学曲线,研究冷却速率对保护渣结晶温度的影响,构建保护渣的CCT曲线,为模拟实际过程中保护渣的凝固行为提供有价值的实验数据。①实验证明保护渣在恒温和连续冷却的条件下能析出晶体,晶体的生长发育过程中观测到一次晶轴、二次晶轴的出现;温度和过冷度对保护渣晶体的形貌和大小有较大的影响。②MnO和TiO2的加入抑制了保护渣晶体的析出。MnO的加入,结晶温度总的趋势是下降,0～2%,结晶温度升高,2%～4%,结晶温度急剧下降,4%~8%,结晶温度变化不大,MnO含量的增加,保护渣结晶率迅速下降,渣中主要析出Ca4Si2O7F2和少量的CaMnSi2O6、NaMnSi2O6、Mn2SiO4晶体。TiO2的加入到低碱度的基渣中,结晶温度随含量的增加而升高,高碱度的基渣中加入TiO2,结晶温度随含量的增加而下降,结晶率也随之减小,渣中主要析出Ca4Si2O7F2和少量的Ca2SiO4、Ca2Al(AlSi7O7)和CaTiO3晶体。③本实验条件下,含TiO2渣随冷却速率的增大,结晶温度降低,且降低的幅度较大。冷却速率对含MnO渣的结晶温度影响比较复杂。④绘制了保护渣的TTT曲线、CCT曲线和析晶动力学曲线。TiO2和MnO的加入提高保护渣的析晶活化能,抑制保护渣析晶。⑤在本实验样品的组成范围内,随着MnO含量的增加,保护渣的熔化温度、粘度、转折温度均有所降低;ZnO、NiO、TiO2对保护渣的熔化温度影响都不大,但都有降低粘度和转折温度的作用。