中間包是連鑄系統(tǒng)中鋼水成材前與耐火材料接觸的最后一個(gè)容器，是連鑄工藝的重要部分，對(duì)鋼的質(zhì)量有很大影響。隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步和鋼包二次精煉技術(shù)的出現(xiàn)，中間包擔(dān)負(fù)著許多重要功能，如提供穩(wěn)定的鋼水靜壓力，保持鋼水流速與流股的穩(wěn)定，減少湍流，清除鋼水中非金屬夾雜物，凈化鋼水、保持鋼水溫度基本不變等，已成為鋼水成材前的鋼水精煉容器。隨著中間包功能的增加，中間包用耐火材料品種增多，對(duì)耐火材料質(zhì)量要求也越來越高。

　　中間包內(nèi)襯耐火材料的發(fā)展歷程

　　傳統(tǒng)的中間包內(nèi)襯主要由永久襯、工作襯構(gòu)成，其耐火材料為輕質(zhì)磚、重質(zhì)磚、絕熱板、涂料和干式料。傳統(tǒng)永久襯均采用耐火磚砌筑，由于磚縫多，整體性差，容易造成穿包事故等。近年來，隨著整體澆注技術(shù)在鋼包上成功應(yīng)用，中間包永久襯也采用不定形耐火材料的澆注料或搗打料。我國連鑄中間包工作襯的發(fā)展大致如下：

　　硅質(zhì)絕熱板時(shí)期：從20世紀(jì)80年代引進(jìn)連鑄技術(shù)到1995年，中間包工作襯主要用硅質(zhì)絕熱板，其主要原料是石英砂，加入一部分紙屑，用粉狀的熱塑性酚醛樹脂加烏洛托品結(jié)合，真空吸濾成型，干燥后使用，平均使用壽命6h左右，最高不過10h左右。硅質(zhì)絕熱板使用壽命低、抗侵蝕差，并且對(duì)鋼水有污染，1995年開始逐漸被鎂質(zhì)或鎂鈣質(zhì)涂料所取代。

　　鎂質(zhì)或鎂鈣質(zhì)涂料時(shí)期：2000年前，我國連鑄中間包工作襯普遍采用鎂質(zhì)或鎂鈣質(zhì)涂料，涂抹在中間包永久襯的表面上，厚度一般在35mm~40mm。這類堿性涂料通常由燒結(jié)或電熔鎂砂或鎂鈣砂制備。但由于鎂鈣砂易水化，可以用生白云石引進(jìn)CaO或抗水化鎂鈣砂與鎂砂按一定比例配料。涂料的臨界顆粒直徑為3mm~5mm，直徑大于0.088mm 顆粒占比約60%~65%，直徑小于0.088mm顆粒占比約35%~40%。有機(jī)纖維占比約0.5%~2.5%（天然植物加工的短纖維較好），隨著纖維加入量增加，體積密度降低，一般控制在1.9%~2.3%較好。外加劑主要有增塑劑，如軟質(zhì)粘土、膨潤土、硅微粉、消石灰等，也起燒結(jié)作用。中間包內(nèi)襯的CaO含量越高，凈化鋼水的作用就越好。但制備CaO含量高的涂料有一定難度，一般涂料CaO含量在10%~50%之間。

　　用鎂橄欖石代替鎂砂生產(chǎn)中間包涂料，鎂橄欖石熱導(dǎo)率低、耐火度高、不水化、化學(xué)穩(wěn)定性好，具有良好的抗金屬熔液滲透性，而且其資源豐富、分布廣泛，既節(jié)能環(huán)保又可降低成本。新疆八一鋼廠生產(chǎn)的鎂橄欖石質(zhì)中間包涂料配方是：鎂橄欖石40%（2.5mm~0.5mm），中檔燒結(jié)鎂砂48%（0.5mm~0.088mm），輕燒氧化鎂粉5%（＜0.088mm），外加七水硫酸鎂2.5%，紙纖維2%，硼砂和防爆纖維各0.1%，根據(jù)季節(jié)不同可適當(dāng)調(diào)整。加水量25%左右，人工涂抹，附著性良好。該涂料與鎂質(zhì)涂料使用壽命相當(dāng)，可達(dá)10h~14h。其隔熱保溫性能比鎂質(zhì)涂料更好，使用后翻包時(shí)，與永久襯之間易于分離。

　　濕式堿性噴涂料：一般用螺旋泵噴射施工，泥料噴射到永久襯上。噴涂料由燒結(jié)鎂砂或鎂鈣砂、結(jié)合劑、增塑劑和有機(jī)纖維組成。鎂砂的CaO/SiO2可控制在2以上，也可加入少量生白云石或石灰石細(xì)粉，提高CaO含量，不但有利于鋼水凈化，還有利于涂層解體脫落。結(jié)合劑可采用速溶聚磷酸鹽或速溶水玻璃或復(fù)合聚磷酸鹽，增塑劑有軟質(zhì)粘土、羧甲基纖維素、木質(zhì)素磺酸鈣等。噴涂層厚度按使用要求確定，要求使用20爐次~30爐次為45mm~60mm，使用30爐次~40爐次為60mm~80mm。

　　隨著鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步，不但要求中間包使用壽命長，而且對(duì)鋼的潔凈作用和保溫效果提出較高要求，于是有了超輕質(zhì)（體積密度1.4g/cm3）鎂質(zhì)噴涂料。目前，超輕質(zhì)噴涂料的制造方法主要有：采用輕質(zhì)骨料、添加纖維、調(diào)節(jié)粒度組成、加入發(fā)泡劑。

　　中間包涂料及噴涂料的使用壽命雖然比硅質(zhì)絕熱板長些，平均使用壽命在10h左右，最高達(dá)24h，并對(duì)鋼水有凈化作用，但噴涂時(shí)存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、養(yǎng)護(hù)時(shí)間長、烘烤工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。

　　堿性干式料：2000年以來，隨著中間包快速更換水口技術(shù)的推廣，對(duì)中間包工作襯提出更高要求，新型堿性干式料得到應(yīng)用和推廣。干式料施工方便，烘烤簡單，勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低，而且任何氣候條件下都可以施工，使用壽命長，達(dá)到40h以上。

　　中間包堿性干式料是由燒結(jié)鎂砂、鎂鈣砂或電熔鎂砂、鎂鈣砂及中高溫?zé)Y(jié)劑、少量低溫結(jié)合劑組成。燒結(jié)劑有鎂鈣鐵砂、軟質(zhì)黏土、硼酸鹽、鐵鱗等。加入少量低溫結(jié)合劑的目的在于其帶模烘烤200℃~300℃后產(chǎn)生的強(qiáng)度，使襯體具有保型性，結(jié)合劑一般為粉狀酚醛樹脂。山西某鋼鐵公司對(duì)中間包干式料進(jìn)行研究得出：以電熔鎂砂為主要原料，骨料與基質(zhì)料配比為65：35，其中骨料采用5mm~3mm、3mm~1mm和＜1mm三級(jí)顆粒級(jí)配；基質(zhì)料包括＜0.044mm和＜0.088mm兩種細(xì)粉；結(jié)合劑采用含有促硬劑的粉狀酚醛樹脂，加入量6%為宜；燒結(jié)劑為偏磷酸鹽，加入量2%為宜；改性劑為含Al2O3合成料，加入量3%為宜。電熔鎂砂干式料平均使用壽命40h以上，而燒結(jié)鎂砂干式料使用壽命可達(dá)24h。

　　由于不用水調(diào)和，可用燒結(jié)鎂鈣砂配制CaO含量不同的干式料，有利于鋼水凈化，提高工作襯的使用壽命，可多爐連鑄，用后殘存內(nèi)襯容易拆除（脫落）。但是在燒成過程中，酚醛樹脂分解出部分甲酚、甲醛、二甲酚等成分，對(duì)環(huán)境有較大污染，并且固化后的殘?zhí)嘉廴句撍?，?duì)低碳鋼等不適應(yīng)。內(nèi)蒙古某耐火企業(yè)對(duì)鎂質(zhì)干式料結(jié)合劑進(jìn)行了探索，得出以偏硅酸鹽、磷酸鹽和硼酸鹽復(fù)合添加，加入量6%左右效果好；并且加入α—Al2O3和CaCO3混合微粉，在高溫下生成尖晶石伴隨體積膨脹，補(bǔ)充體積收縮，使整體體積穩(wěn)定。利用CaCO3分解產(chǎn)生部分微氣孔增加隔熱性能。

　　擋渣堰材料復(fù)合化

　　擋渣堰（墻）：連鑄中間包設(shè)置擋渣堰（墻），可以改變鋼水在中間包的流動(dòng)狀態(tài)，增加鋼水停留時(shí)間，促進(jìn)鋼水中夾雜物上浮，起到凈化鋼水的作用。擋渣堰（墻）有高鋁質(zhì)及鎂質(zhì)的種類。高鋁質(zhì)擋渣堰抗熱震性好，抗渣侵蝕和抗鋼水沖刷能力強(qiáng)。鎂質(zhì)擋渣堰能吸收鋼水中AI2O3、SiO2夾雜物，提高鋼水潔凈度，不會(huì)使鋼水二次氧化。我國鎂質(zhì)擋渣堰采用電熔或燒結(jié)鎂砂、硅微粉的鎂質(zhì)澆注料，形成MgO—SiO2—H2O系凝聚結(jié)合，并添加防爆劑、分散劑，有的加入2%鋼纖維。

　　鎂質(zhì)擋渣堰使用時(shí)間長，容易沖穿，而鋁鎂質(zhì)擋渣堰耐侵蝕性較好，但對(duì)鋼水純凈度不如鎂質(zhì)擋渣堰。采用復(fù)合型擋渣堰，即渣線采用鋁鎂質(zhì)澆注料，鋼水區(qū)采用鎂質(zhì)澆注料，經(jīng)振動(dòng)成型，將兩種材料復(fù)合為一體而制成復(fù)合型擋渣堰。使兩種澆注料很好地復(fù)合，并有良好的施工性能，非常重要。因此要選擇好鎂質(zhì)料的緩凝劑，選擇pH值接近7或稍大于7的SiO2微粉，減水劑為三聚磷酸鹽與有機(jī)減水劑復(fù)合，使鎂質(zhì)澆注料與鋁鎂質(zhì)澆注料有相同的施工效果。各鋼廠中間包的使用溫度、下渣量、渣液面上下波動(dòng)幅度等不同，要根據(jù)實(shí)際情況確定兩種材料制作比例，一般是上部三分之一為鋁鎂質(zhì)，其余三分之二為鎂質(zhì)澆注料。

　　過濾器：為了更好地凈化鋼水，在中間包的隔壁墻上安裝能除去非金屬夾雜物的陶瓷過濾器是有效措施之一。過濾器分為泡沫過濾器、網(wǎng)格過濾器和環(huán)形過濾器，其功能各有千秋。結(jié)構(gòu)形式有狹縫式、直通孔型和彌散型。

　　底吹透氣磚：在中間包擋渣堰附近設(shè)置透氣磚吹入氬氣，使夾雜物含量比不吹氬氣的減少20%以上。與其他方法只能除去較大夾雜物相比，中間包吹氬技術(shù)對(duì)除去50μm左右微小夾雜物起著特殊重要作用，以保證特殊薄板鋼（如汽車板鋼）的質(zhì)量。這種透氣磚的氣道結(jié)構(gòu)及使用操作方法與其他透氣磚不同，吹氣方法也有多種，使氣體攜帶夾雜物上浮，不吹開保護(hù)渣，如埋設(shè)透氣管、安裝透氣梁，以及在擋渣堰內(nèi)或包底埋設(shè)透氣元件對(duì)。

　　穩(wěn)流器：穩(wěn)流器是穩(wěn)定鋼水注入中間包沖擊區(qū)的流動(dòng)狀態(tài)、改善中間包鋼水流場、促進(jìn)夾雜物上浮、防止鋼渣卷入鋼水和造成連鑄鋼坯內(nèi)部質(zhì)量缺陷的功能耐火材料。

　　覆蓋劑：中間包鋼液面散熱非常大，約占中間包熱量損失的90%以上。中間包鋼水覆蓋劑對(duì)鋼水保溫、減少熱損失和澆鋼過程中的溫降、吸收鋼液中上浮的夾雜物、提高鋼水質(zhì)量、防止中間包內(nèi)鋼水二次氧化起重要作用，充分發(fā)揮了中間包的冶金功能。因此要求覆蓋劑對(duì)中間包內(nèi)襯和鋼包套管的侵蝕作用要小并有良好的操作性：即在鋼液表面鋪展覆蓋良好，澆鋼過程不結(jié)殼，澆鋼結(jié)束后便于清理和不影響解包操作。 使用的覆蓋劑主要有：單層式覆蓋劑（如碳化稻殼、復(fù)合渣）、雙層式覆蓋劑（碳化稻殼+復(fù)合渣）。(徐平坤)