隨著各行業(yè)對潔凈鋼要求不斷增加以及連鑄技術(shù)的發(fā)展，處于鋼包和結(jié)晶器之間的中間包，其冶金功能受到越來越多的關(guān)注。中間包冶金可以防止鋼液二次氧化、改善鋼水流動(dòng)狀態(tài)、防止卷渣和促進(jìn)夾雜物上浮、控制夾雜物形態(tài)和控制鋼水過熱度，對提高連鑄比，改善鋼質(zhì)量起到重要作用。
中間包
通過在中間包內(nèi)安裝擋墻、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(dòng)狀態(tài)的裝置，有利于夾雜的去除。上擋墻或者稱為擋渣堰，安裝部位橫跨整個(gè)中間包寬度，從鋼液面上方延伸至距離中間包底部一定距離，可以讓鋼水從下方通過。其可以控制沖擊區(qū)域大小，促進(jìn)小尺寸夾雜物相互碰撞并聚集成大夾雜物，更容易上浮并被渣層吸收所去除。上擋墻還能將隨鋼包注流進(jìn)入中間包的鋼包渣隔離在沖擊區(qū)內(nèi)從而減少鋼包卷渣造成鋼液二次污染。同時(shí)，上擋墻穩(wěn)定下游鋼水液面，降低二次氧化和機(jī)械沖刷產(chǎn)生的夾雜數(shù)量。壩或稱為下?lián)鯄?，其安裝部位同樣橫跨整個(gè)中間包寬度，從中間包底部向上延伸至距鋼液面下方一定距離，鋼水從其上方通過。下?lián)鯄Φ淖饔冒ǎ貉娱L鋼液流動(dòng)路徑，增加停留時(shí)間，防止短路流形成;以及縮短夾雜物上浮距離，進(jìn)一步促進(jìn)夾雜物上浮，凈化鋼液。在中間包內(nèi)上、下?lián)鯄νǔ＝M合使用，獲得理想的中間包冶金效果。
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(jià)鋼液潔凈度的重要指標(biāo)。和熱力學(xué)計(jì)算的氧化物對鋼液增氧規(guī)律一致，鎂質(zhì)或鎂鈣質(zhì)材料引入到鋼水中總氧量低，硅質(zhì)或高鋁質(zhì)材料對鋼水增氧顯著。從提高鋼水潔凈度的角度，與鋼液長期接觸的部位如中間包(包壁)工作襯和擋墻常使用鎂質(zhì)耐火材料。工作襯材料目前主要為鎂質(zhì)涂抹料或干式料，擋墻、擋壩則使用鎂質(zhì)澆注料。
鎂質(zhì)涂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(yīng)生成氫氧化鎂，反應(yīng)伴隨著約1.5倍的體積膨脹，在養(yǎng)護(hù)、烘烤階段產(chǎn)生裂紋以及澆鋼過程容易出現(xiàn)剝落或坍塌的問題。若烘烤階段涂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。與涂抹料相比，干式料是一類采用振動(dòng)成型在不含水狀態(tài)下施工的不定形耐火材料，其具有烘烤時(shí)間短、升溫速度快和容易脫包等優(yōu)點(diǎn)。鎂質(zhì)干式料采用酚醛樹脂、瀝青和松香等有機(jī)結(jié)合劑，在低于1000℃即發(fā)生分解，從而影響材料中高溫結(jié)合強(qiáng)度;此外有機(jī)結(jié)合劑的分解對鋼液存在增[C]和增[H]的風(fēng)險(xiǎn)，影響鋼液質(zhì)量。同時(shí)還發(fā)展了無機(jī)結(jié)合劑如聚磷酸鹽和偏硅酸鈉等。聚磷酸鹽結(jié)合劑仍存在增[P]的問題。以偏硅酸鈉為結(jié)合劑時(shí)，其在升溫過程中逐漸熔化，使鎂砂顆粒表面被液態(tài)無機(jī)鹽所包裹，鎂砂骨料和基質(zhì)之間能充分粘結(jié)，形成了具有一定強(qiáng)度的結(jié)合體，保證干式料較好的中低溫強(qiáng)度，同時(shí)減少了對鋼水增加[C]、[H]、[S]和[P]的問題。
控流裝置相比于工作襯，受到鋼液不間斷沖刷作用更強(qiáng)，對材料強(qiáng)度要求更高，因此普遍地采用鎂質(zhì)澆注料或者預(yù)制件。此外上擋墻還受到渣的侵蝕作用，還要求鎂質(zhì)澆注料具有良好的抗渣侵蝕性能。在鎂質(zhì)澆注料化學(xué)組成主要為氧化鎂、氧化硅和氧化鋁。氧化硅對鋼液增氧能力強(qiáng)，提高了氧的濃度。并容易與鋼中金屬元素發(fā)生氧化.還原反應(yīng)形成氧化物夾雜(如式1至3所示)，降低了鋼液潔凈度。由于P2O5與CaO可以形成穩(wěn)定化合物C2L4P2O9以及S與CaO反應(yīng)生成CaS，含有游離氧化鈣的鎂鈣質(zhì)材料相比與其它材質(zhì)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，盡管鎂鋁質(zhì)耐火材料(MgO>82wt%)對凈化鋼液的作用有限，但是不污染鋼水;然而鋁鎂質(zhì)耐火材料(MgO<14wt%)尚不能去除鋼中夾雜，還可能向鋼液發(fā)生熔蝕，增加夾雜的數(shù)量。因此從鋼水潔凈度的角度，在保證鎂質(zhì)澆注料基本物理性能的前提下，組成中應(yīng)盡可能降低氧化硅、氧化鋁添加量。
3SiO2+4[Al]→[Si]+2Al2O3 (1)
SiO2+2[Mn]→[Si]+2MnO (2)
SiO2+[Ti]→[Si]+TiO2 (3)
