中间包是连铸系统中钢水成材前与耐火材料接触的最后一个容器，是连铸工艺的重要部分，对钢的质量有很大影响。随着冶炼技术的进步和钢包二次精炼技术的出现，中间包担负着许多重要功能，如提供稳定的钢水静压力，保持钢水流速与流股的稳定，减少湍流，清除钢水中非金属夹杂物，净化钢水、保持钢水温度基本不变等，已成为钢水成材前的钢水精炼容器。随着中间包功能的增加，中间包用耐火材料品种增多，对耐火材料质量发展要求也慢慢变得高。

  传统的中间包内衬主要由永久衬、工作衬构成，其耐火材料为轻质砖、重质砖、绝热板、涂料和干式料。传统永久衬均采用耐火砖砌筑，由于砖缝多，整体性差，易引起穿包事故等。近年来，随着整体浇注技术在钢包上成功应用，中间包永久衬也采用不定形耐火材料的浇注料或捣打料。我国连铸中间包工作衬的发展大致如下：

  硅质绝热板时期：从20世纪80年代引进连铸技术到1995年，中间包工作衬主要用硅质绝热板，其主要的组成原材料是石英砂，加入一部分纸屑，用粉状的热塑性酚醛树脂加乌洛托品结合，真空吸滤成型，干燥后使用，平均常规使用的寿命6h左右，最高不过10h左右。硅质绝热板常规使用的寿命低、抗侵蚀差，并且对钢水有污染，1995年开始逐渐被镁质或镁钙质涂料所取代。

  镁质或镁钙质涂料时期：2000年前，我国连铸中间包工作衬普遍采用镁质或镁钙质涂料，涂抹在中间包永久衬的表面上，厚度一般在35mm~40mm。这类碱性涂料通常由烧结或电熔镁砂或镁钙砂制备。但由于镁钙砂易水化，可以用生白云石引进CaO或抗水化镁钙砂与镁砂按特殊的比例配料。涂料的临界颗粒直径为3mm~5mm，直径大于0.088mm 颗粒占比约60%~65%，直径小于0.088mm颗粒占比约35%~40%。有机纤维占比约0.5%~2.5%（天然植物加工的短纤维较好），随着纤维加入量增加，体积密度降低，一般控制在1.9%~2.3%较好。外加剂主要有增塑剂，如软质粘土、膨润土、硅微粉、消石灰等，也起烧结作用。中间包内衬的CaO含量越高，净化钢水的作用就越好。但制备CaO含量高的涂料有一定难度，一般涂料CaO含量在10%~50%之间。

  用镁橄榄石代替镁砂生产中间包涂料，镁橄榄石热导率低、耐火度高、不水化、化学稳定性高，拥有非常良好的抗金属熔液渗透性，而且其资源丰富、分布广泛，既节能环保又可减少相关成本。新疆八一钢厂生产的镁橄榄石质中间包涂料配方是：镁橄榄石40%（2.5mm~0.5mm），中档烧结镁砂48%（0.5mm~0.088mm），轻烧氧化镁粉5%（＜0.088mm），外加七水硫酸镁2.5%，纸纤维2%，硼砂和防爆纤维各0.1%，根据季节不同可适当调整。加水量25%左右，人工涂抹，附着性良好。该涂料与镁质涂料常规使用的寿命相当，可达10h~14h。其夏天隔热，冬天保温性能比镁质涂料更好，使用后翻包时，与永久衬之间易于分离。

  湿式碱性喷涂料：一般用螺旋泵喷射施工，泥料喷射到永久衬上。喷涂料由烧结镁砂或镁钙砂、结合剂、增塑剂和有机纤维组成。镁砂的CaO/SiO2可控制在2以上，也可加入少量生白云石或石灰石细粉，提高CaO含量，不但有利于钢水净化，还有利于涂层解体脱落。结合剂可采用速溶聚磷酸盐或速溶水玻璃或复合聚磷酸盐，增塑剂有软质粘土、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙等。喷涂层厚度按使用上的要求确定，要求使用20炉次~30炉次为45mm~60mm，使用30炉次~40炉次为60mm~80mm。

  随着钢铁冶金技术的进步，不但要求中间包常规使用的寿命长，而且对钢的洁净作用和保温效果提出较高要求，于是有了超轻质（体积密度1.4g/cm3）镁质喷涂料。目前，超轻质喷涂料的制造方法主要有：采用轻质骨料、添加纤维、调节粒度组成、加入发泡剂。

  中间包涂料及喷涂料的常规使用的寿命虽然比硅质绝热板长些，平均常规使用的寿命在10h左右，最高达24h，并对钢水有净化作用，但喷涂时存在劳动强度大、养护时间长、烘烤工艺复杂等缺点。

  碱性干式料：2000年以来，随着中间包快速更换水口技术的推广，对中间包工作衬提出更高要求，新型碱性干式料得到应用和推广。干式料施工方便，烘烤简单，劳动强度大幅度降低，而且任何天气特征情况下都可以施工，常规使用的寿命长，达到40h以上。

  中间包碱性干式料是由烧结镁砂、镁钙砂或电熔镁砂、镁钙砂及中高温烧结剂、少量低温结合剂组成。烧结剂有镁钙铁砂、软质黏土、硼酸盐、铁鳞等。加入少量低温结合剂的目的是其带模烘烤200℃~300℃后产生的强度，使衬体具有保型性，结合剂一般为粉状酚醛树脂。山西某钢铁公司对中间包干式料进行研究得出：以电熔镁砂为主要的组成原材料，骨料与基质料配比为65：35，其中骨料采用5mm~3mm、3mm~1mm和＜1mm三级颗粒级配；基质料包括＜0.044mm和＜0.088mm两种细粉；结合剂采用含有促硬剂的粉状酚醛树脂，加入量6%为宜；烧结剂为偏磷酸盐，加入量2%为宜；改性剂为含Al2O3合成料，加入量3%为宜。电熔镁砂干式料平均常规使用的寿命40h以上，而烧结镁砂干式料常规使用的寿命可达24h。

  由于不用水调和，可用烧结镁钙砂配制CaO含量不同的干式料，有利于钢水净化，提升工作衬的常规使用的寿命，可多炉连铸，用后残存内衬容易拆除（脱落）。但是在烧成过程中，酚醛树脂分解出部分甲酚、甲醛、二甲酚等成分，对环境有较大污染，并且固化后的残碳污染钢水，对低碳钢等不适应。内蒙古某耐火企业对镁质干式料结合剂进行了探索，得出以偏硅酸盐、磷酸盐和硼酸盐复合添加，加入量6%左右效果好；并且加入α—Al2O3和CaCO3混合微粉，在高温下生成尖晶石伴随体积膨胀，补充体积收缩，使整体体积稳定。利用CaCO3分解产生部分微气孔增加隔热性能。

  挡渣堰（墙）：连铸中间包设置挡渣堰（墙），能改变钢水在中间包的流动状态，增加钢水停滞时间，促进钢水中夹杂物上浮，起到净化钢水的作用。挡渣堰（墙）有高铝质及镁质的种类。高铝质挡渣堰抗热震性好，抗渣侵蚀和抗钢水冲刷能力强。镁质挡渣堰能吸收钢水中AI2O3、SiO2夹杂物，提高钢水洁净度，不会使钢水二次氧化。我国镁质挡渣堰采用电熔或烧结镁砂、硅微粉的镁质浇注料，形成MgO—SiO2—H2O系凝聚结合，并添加防爆剂、分散剂，有的加入2%钢纤维。

  镁质挡渣堰使用时间长，容易冲穿，而铝镁质挡渣堰耐侵蚀性较好，但对钢水纯净度不如镁质挡渣堰。采用复合型挡渣堰，即渣线采用铝镁质浇注料，钢水区采用镁质浇注料，经振动成型，将两种材料复合为一体而制成复合型挡渣堰。使两种浇注料很好地复合，并有良好的施工性能，很重要。因此要选择好镁质料的缓凝剂，选择pH值接近7或稍大于7的SiO2微粉，减水剂为三聚磷酸盐与有机减水剂复合，使镁质浇注料与铝镁质浇注料有相同的施工效果。各钢厂中间包的使用温度、下渣量、渣液面上下波动幅度等不同，要根据真实的情况确定两种材料制作比例，一般是上部三分之一为铝镁质，其余三分之二为镁质浇注料。

  过滤器：为了更好地净化钢水，在中间包的隔壁墙上安装能除去非金属夹杂物的陶瓷过滤器是有效措施之一。过滤器分为泡沫过滤器、网格过滤器和环形过滤器，其功能各有千秋。结构及形式有狭缝式、直通孔型和弥散型。

  底吹透气砖：在中间包挡渣堰附近设置透气砖吹入氩气，使夹杂物含量比不吹氩气的减少20%以上。与其他方法只能除去较大夹杂物相比，中间包吹氩技术对除去50μm左右微小夹杂物起着特殊及其重要的作用，以保证特殊薄板钢（如汽车板钢）的质量。这种透气砖的气道结构及使用操作方法与其他透气砖不同，吹气方法也有多种，使气体携带夹杂物上浮，不吹开保护渣，如埋设透气管、安装透气梁，以及在挡渣堰内或包底埋设透气元件对。

  稳流器：稳流器是稳定钢水注入中间包冲击区的流动状态、改善中间包钢水流场、促进夹杂物上浮、防止钢渣卷入钢水和造成连铸钢坯内部质量缺陷的功能耐火材料。

  覆盖剂：中间包钢液面散热非常大，约占中间包热量损失的90%以上。中间包钢水覆盖剂对钢水保温、减少热损失和浇钢过程中的温降、吸收钢液中上浮的夹杂物、提高钢水质量、防止中间包内钢水二次氧化起及其重要的作用，充分的发挥了中间包的冶金功能。因此要求覆盖剂对中间包内衬和钢包套管的侵蚀作用要小并有良好的操作性：即在钢液表面铺展覆盖良好，浇钢过程不结壳，浇钢结束后便于清理和不影响解包操作。 使用的覆盖剂主要有：单层式覆盖剂（如碳化稻壳、复合渣）、双层式覆盖剂（碳化稻壳+复合渣）。(徐平坤)

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