隨著各行業對潔淨鋼要求不斷增加以及連鑄技術的發展，處於鋼包和結晶器之間的中間包，其冶金功能受到越來越多的關注。中間包冶金可以防止鋼液二次氧化、改善鋼水流動狀態、防止卷渣和促進夾雜物上浮、控制夾雜物形態和精確控制鋼水過熱度，對提高連鑄比，改善鋼質量起到重要作用。

透過在中間包內安裝擋牆、壩、湍流控制器、過濾器和透氣磚及其組合裝置作為控制鋼水流動狀態的裝置，有利於夾雜的去除。上擋牆或者稱為擋渣堰，安裝部位橫跨整個中間包寬度，從鋼液麵上方延伸至距離中間包底部一定距離，可以讓鋼水從下方透過。其可以控制衝擊區域大小，促進小尺寸夾雜物相互碰撞並聚整合大夾雜物，更容易上浮並被渣層吸收所去除。上擋牆還能將隨鋼包注流進入中間包的鋼包渣隔離在衝擊區內從而減少鋼包卷渣造成鋼液二次汙染。同時，上擋牆穩定下游鋼水液麵，降低二次氧化和機械沖刷產生的夾雜數量。壩或稱為下擋牆，其安裝部位同樣橫跨整個中間包寬度，從中間包底部向上延伸至距鋼液麵下方一定距離，鋼水從其上方透過。下擋牆的作用包括：延長鋼液流動路徑，增加停留時間，防止短路流形成；以及縮短夾雜物上浮距離，進一步促進夾雜物上浮，淨化鋼液。在中間包內上、下擋牆通常組合使用，獲得理想的中間包冶金效果。

表1給出了中間包用耐火材料的材質對鋁鎮靜鋼鋼水中總氧含量的影響。鋼水中的夾雜物大多為氧化物夾雜以及耐火材料也主要為氧化物，因而測試鋼水中的總氧量是評價鋼液潔淨度的重要指標。和熱力學計算的氧化物對鋼液增氧規律一致，鎂質或鎂鈣質材料引入到鋼水中總氧量低，矽質或高鋁質材料對鋼水增氧顯著。從提高鋼水潔淨度的角度，與鋼液長期接觸的部位如中間包（包壁）工作襯和擋牆常使用鎂質耐火材料。工作襯材料目前主要為鎂質塗抹料或乾式料，擋牆、擋壩則使用鎂質澆注料。

表1中間包材質對鋼水中全氧質量分數的影響

鎂質塗抹料加入較高含量的水以保證施工，由此會存在水化問題。氧化鎂與水或水蒸氣反應生成氫氧化鎂，反應伴隨著約1。5倍的體積膨脹，在養護、烘烤階段產生裂紋以及澆鋼過程容易出現剝落或坍塌的問題。若烘烤階段塗抹料中的水分排除不徹底，殘留水的分解會給鋼液帶來增［H］的問題。與塗抹料相比，乾式料是一類採用振動成型在不含水狀態下施工的不定形耐火材料，其具有烘烤時間短、升溫速度快和容易脫包等優點。鎂質乾式料採用酚醛樹脂、瀝青和松香等有機結合劑，在低於1000℃即發生分解，從而影響材料中高溫結合強度；此外有機結合劑的分解對鋼液存在增［C］和增［H］的風險，影響鋼液質量。同時還發展了無機結合劑如聚磷酸鹽和偏矽酸鈉等。聚磷酸鹽結合劑仍存在增［P］的問題。以偏矽酸鈉為結合劑時，其在升溫過程中逐漸熔化，使鎂砂顆粒表面被液態無機鹽所包裹，鎂砂骨料和基質之間能充分粘結，形成了具有一定強度的結合體，保證乾式料較好的中低溫強度，同時減少了對鋼水增加［C］、［H］、［S］和［P］的問題。

控流裝置相比於工作襯，受到鋼液不間斷沖刷作用更強，對材料強度要求更高，因此普遍地採用鎂質澆注料或者預製件。此外上擋牆還受到渣的侵蝕作用，還要求鎂質澆注料具有良好的抗渣侵蝕效能。在鎂質澆注料化學組成主要為氧化鎂、氧化矽和氧化鋁。氧化矽對鋼液增氧能力強，提高了氧的濃度。並容易與鋼中金屬元素髮生氧化。還原反應形成氧化物夾雜（如式1至3所示），降低了鋼液潔淨度。由於P2O5與CaO可以形成穩定化合物C2L4P2O9以及S與CaO反應生成CaS，含有遊離氧化鈣的鎂鈣質材料相比與其它材質的澆注料對去除鋼中的［S］和［P］效果更顯著。陶紹平的研究還指出，儘管鎂鋁質耐火材料（MgO>82wt%）對淨化鋼液的作用有限，但是不汙染鋼水；然而鋁鎂質耐火材料（MgO

3SiO2+4［Al］［Si］+2Al2O3（1）

SiO2+2［Mn］［Si］+2MnO （2）

SiO2+［Ti］［Si］+TiO2（3）

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校審/侯建宏

編輯/田國潘