针对连铸保护渣的发展现状，从保护渣在结晶器内的行为出发，分析了保护渣在结晶器内的热历程，建立了保护渣从在结晶器钢液面的初始状态到出结晶器各历经环节与保护渣性能的关系，以此综述分析了保护渣成分、结构和性能基础研究趋势，为系统认识保护渣这种功能材料的性能特征，和进一步的理论研究提供借鉴作用。

在先进高强度钢连铸过程中，钢液中的Al会与传统CaO-SiO2系保护渣发生渣钢反应导致保护渣性能恶化，从而影响连铸的顺行。因此，学者针对传统CaO-SiO2系保护渣进行了设计和优化，并提出了以CaO-Al2O3系为基础的新型保护渣。系统地总结了反应型渣与非反应型渣的发展现状，为今后高强度钢连铸保护渣的设计和优化提供技术指导和研究方向。

传统保护渣大多属于牛顿流体，其黏度往往是一个恒定的值，在连铸生产中具有一定的局限性。为了满足高拉速连铸生产对保护渣性能的要求，急需研制一种具有剪切变稀性质的非牛顿流体保护渣。通过向CaO-SiO2-CaF2系传统保护渣中加入不同含量的B2O3，使其具有非牛顿流体特性，并分别从热力学和动力学角度对保护渣的剪切变稀性质进行了分析研究，结果发现产生这种剪切变稀性质的原因属于一种由于施加单向剪切应力造成的临时黏度损失，而且其强弱与分子聚合度的大小密切相关。

在高铝钢的连铸过程中，CaO-SiO2系保护渣在与钢中的[Al]反应过后转变为CaO-SiO2-Al2O3系保护渣，同时液渣结晶能力增强，润滑效果变差。为了控制钢渣反应后形成的CaO-SiO2-Al2O3系保护渣的结晶行为，利用差热分析研究了保护渣的非等温结晶动力学，基于Avrami方程及Friedman法分析了Li2O及Na2O的加入对保护渣的结晶速率、晶体生长方式，及有效结晶活化能的影响。结果表明，Li2O的加入在降低保护渣结晶温度的同时使结晶速率变慢。此外，Li2O的加入可以降低保护渣的有效结晶活化能，这表明Li2O的加入可以使保护渣的结晶变得更容易。当渣中含有8 % Na2O时，Li2O的加入促进了渣膜中12CaO•Al2O3的生成，导致固态渣膜的结晶比升高，这有可能对保护渣的润滑效果带来不利影响。

为控制汽车面板等超低碳钢由凝固钩所引起的表面夹杂缺陷，须研究结晶器弯月面熔融保护渣与初生凝固坯壳间的润湿性问题，提出了一种用高温激光共聚焦显微镜(CLSM)测定熔渣在钢上的铺展面积，计算熔渣在钢基底上接触角的方法。结果表明，通过与座滴法、文献测定对比，CLSM法能准确的测算熔渣与固态钢之间的接触角，偏差在0°~2°；为克服钢样表面粗糙度对测试精度的影响，CLSM法测试用渣质量须大于2.00mg；随着温度升高，渣钢接触角减小，润湿性增强。

结晶器保护渣是连铸过程中非常重要的功能材料。随着电磁技术在连铸中应用的不断发展，保护渣受其影响的相关理论日益受到冶金工作者的关注。本文利用渣膜制取装置分别在管式炉、高频加热炉中制取了无磁场和高频电磁场作用下的保护渣渣膜，运用磁场下保护渣热力学和动力学理论，结合XRD衍射、偏光显微镜和拉曼光谱仪分析保护渣渣膜特性的变化规律。结果发现：高频磁场下，保护渣渣膜厚度增加，没有新的矿相生成。渣膜气孔率由原来的5%~10%降低至2%~4%，结晶率由原来的70%~77%增加至83%~88%，但晶体尺寸由原来的0.16~0.58mm减小至0.15~0.29mm。这是由于电磁场的作用下，保护渣熔体离子碰撞加剧，临界吉布斯自由能降低，加快形核进程，保护渣渣膜结晶率增加。但同时，保护渣网络化程度增加，黏度增大，抑制了晶体的进一步发育长大，渣膜析出晶体尺寸明显减小。

针对Al质量分数为0.6%的汽车双相高强钢用保护渣Li2O含量高、成本高的问题，研究开发了无Li2O和低含量Li2O（2%）2种新的保护渣，对工业化多炉连浇生产试验过程中的熔渣性能变化进行了评价，并分析了渣膜结构、高温析晶行为对结晶器综合传热系数的影响。结果表明，2种试验保护渣生产的铸坯质量均达到了预期效果，但无Li2O的高碱度保护渣使用过程黏度上升幅度偏高，润滑性能不稳定，连铸过程稳定性较差；加入质量分数2%的Li2O，增加了保护渣使用过程中的稳定性，实现了多炉连浇的正常应用，而由于保护渣析晶能力相对弱，结晶器的综合传热系数高于目前的高Li2O保护渣，还须进行后续的进一步优化。

针对某厂生产亚包晶钢汽车板连铸坯时的表面纵裂纹缺陷，深入剖析了亚包晶钢系列高强汽车板的凝固特点，指出各种因素综合作用下坯壳不均匀生长引发纵裂纹的形成机制。通过调整保护渣性能参数，充分协调了保护渣控制传热和润滑性能二者之间的关系。将保护渣碱度从1.20提高到1.40，F-质量分数从10.49%提高到11.86%，Na₂O质量分数从6.75%提高到10.82%，碳质量分数由6.4%提高到7.4%，使得保护渣结晶性能明显提升，且黏度和熔化性能亦得到改善。保护渣优化后铸坯表面纵裂比例由30%降低到0.96%，裂纹深度和长度也明显减轻。

针对包晶钢薄板坯连铸过程中常出现的表面纵裂问题，系统研究了现场渣膜的分层结构、矿相组成和结晶率；并结合现场保护渣成分，模拟渣膜矿物相的析晶过程，查明了渣膜矿相结构对铸坯表面纵裂的影响机理。结果表明，包晶钢薄板坯现场渣膜的厚度和结晶率存在明显差别，结晶矿物的形态、粒度及百分含量也略有不同，但矿相的分层结构具有一致性；玻璃层一般分布在靠铸坯侧，枪晶石在靠近结晶器侧形成，与黄长石和硅灰石之间存在明显界线。对有纵裂纹铸坯的渣膜研究发现，渣膜中结晶率为60%～65%，枪晶石和黄长石质量分数都是20%～25%，较正常渣膜偏低，这在一定程度上降低了渣膜的热阻能力，使其无法正常对传热速度及均匀性进行控制，可能是导致铸坯表面出现纵裂的直接原因。

针对低碳铝镇静钢冷轧起皮缺陷，通过电镜、能谱和ASPEX自动扫描电镜，系统分析了缺陷成分差异、夹杂物类型、数量密度和尺寸分布情况。结果表明，夹杂数量密度较大，以及大于20μm的钠盐类夹杂较多，是引起冷轧起皮的主要原因。为了减小卷渣可能性，提出增加保护渣表面张力和黏度，优化了保护渣成分。工业试验表明，保护渣优化后低碳铝镇静钢冷轧起皮缺陷减少了60.6%。

针对碳质材料在保护渣中对绝热保温性能影响的能力问题，通过三维的非稳态、变物性、有内热源的传热模式，建立了粉渣层内沿厚度方向温度分布计算模型，并计算及测试分析了4种石墨材料配制保护渣的绝热保温性能，研究得出，建立的计算模型，能反映不同石墨等碳质材料对保护渣绝热保温性能的影响关系；保护渣的绝热保温性能不单纯的决定于它的导热性能，还决定于所用碳质材料的发热值；4种石墨材料配制的保护渣，绝热保温性能由大到小的顺序为：冶金石墨>胶体石墨>鳞片石墨>阻燃石墨。

首钢京唐公司在生产2～5mm厚度规格TRIP590板卷时，板卷中心位置附近出现了大量裂纹缺陷，通过对该缺陷宏观形貌、金相组织以及微观形貌进行分析，结果表明板卷表面裂纹是由板坯表面及皮下微裂纹造成的。通过将保护渣碱度由1.46增加到1.82、结晶器倒锥度提高到1.2%～1.3%、保证水口对中及浸入深度降低至110～150mm等措施，板坯纵裂纹缺陷率由35%降低到5%以内，TRIP590热轧板卷裂纹得到有效控制。