CN109940157B - 具有构造的中间包 - Google Patents

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Abstract

用于熔融金属的具有改进流动特性的中间包(10)在其底部设有出口(16)。出口在中间包内与浇注区纵向间隔开。浇注区被定位成从钢包接收钢水流。出口的上端部设有耐火挡板(32)。中间包的底板(12)的位于出口周围的部分设有具有内部自由空间区域的耐火结构体(28)。中间包内的结构体(例如，在浇注区与出口之间从中间包底板向上延伸的坝(20)或中间包底板中的围绕出口的凹穴(26))可用于影响熔融金属在中间包内的流动。

Description

具有构造的中间包
技术领域
本发明涉及一种中间包，并且具体涉及一种用于改善或保持供给至模具的钢质量的完好性的结构及方法。
背景技术
在钢的连续铸造中，钢水从钢包浇注入中间容器（即中间包）中，然后从中间包浇注入一个或多个连续铸造模具中。例如，中间包可将钢水供给至两个铸造模具；即该中间包可为双流中间包。
当处于中间包内时，非期望的夹杂物可通过与非钢元素进行化学相互作用而形成在钢水中。已经提出了各种通过如下方式改善或保持钢质量的方法：在钢水从中间包流动至模具之前，防止此类夹杂物形成。此类方法中的一种包括在中间包内的钢水的表面上施加一层“活性”熔剂，这可防止钢水与空气进行相互作用。虽然熔剂可有效地避免在钢水的顶表面上发生这种相互作用，但其无法防止夹杂物在表面下方形成。
在中间包内部，通常使用耐火材料以若干层地装衬中间包，以在连续铸造工艺期间安全地容纳钢水。耐火内衬通常具有多孔或渗透性的，且非钢的元素，例如气体，可通过耐火内衬进入中间包，由此形成氧化物夹杂物，例如，氧化铝以及氧化铁。由于耐火内衬自身的加热所释放出的气体也可与钢水进行相互作用，由此形成非期望的夹杂物。尤其重要的是防止在中间包的水口（或喷嘴）或出口附近形成夹杂物，这是因为较难在这块空间区域中去除夹杂物。
一种用于控制夹杂物存在于钢水中的策略依赖于流动模式在容器内的建立以及夹杂物的后续分离。钢水的流动模式的建立可通过中间包内的中间包装置的各种结构来得到。
中间包装置是用于描述位于中间包的内部空间内、对连续铸造工艺有帮助的任何物理装置的术语。中间包装置通常由耐火材料形成，以经受与钢水相关联的高温及力。
挡板是一种可布置在中间包内以将中间包分成若干隔室，允许钢水穿过并阻止熔渣从一个隔室转移至另一个隔室的装置。挡板可以以耐火壁的形式存在，该耐火壁沿着横向方向从中间包的一个纵向壁延伸至相对的纵向壁。通常而言，挡板从底板向上延伸超过最大钢水高度，并在挡板的宽度上具有多个任意形状的孔或开口，从而使得钢水能够沿着纵向方向从浇注区域流动至出口。
坝是一种可布置在中间包内以引导钢水朝着表面向上流动并将中间包分隔为若干隔室的耐火件。在中间包内使用坝来促使流体以期望的方式进行流动，以在连续铸造工艺期间提高或保持钢水的清洁度，并在第一次将钢水浇注入空中间包期间防止在钢水到达出口之前出现温度过度下降的情况。
堰是一种可布置在中间包内以将中间包分隔为若干隔室并阻止熔渣从一个隔室流动至另一个隔室并使得钢水能够在堰的下方流动的耐火装置。堰可以以耐火壁的形式存在，该耐火壁沿着横向方向从中间包的一个纵向壁延伸至相对的纵向壁，并具有设置在底板的水平面上方的底部以及延伸超过最大钢水液位的顶部。这使得能够在挡板的底部与底板之间形成开口，以允许钢水从其穿过。
冲击垫为致密的耐火部件，其可在中间包内使用来防止钢水因流入的钢水流的动量而侵蚀中间包的底部。
耐火挡板可被构造为从中间包的底板向上延伸，并包围出口水口。这种耐火挡板用于将大体积的钢水从中间包的上方中心区域引导至出口。这种装置还可被称作耐火壁或耐火转向器。耐火挡板从凹穴底板向上延伸，并可具有围绕中间包出口提供连续边界的任何形状。该装置的壁可垂直于中间包的底板，或可成角度以形成环形锥部。
中间包可设有凹穴——即中间包底板的相对于中间包底板的其余部分凹进的部分。中间包内的凹穴——尤其是在出口端处——被设计和制造成在连续铸造工艺期间提供增强的流体流动特性，例如，改善了的排出性能、减少了的不期望的停滞流动区域和提高了的温度均匀性。在连续铸造工艺中的最终排出期间，在铸造结束时，凹穴可降低因积聚而停留在中间包内的钢水的量。
需要形成一种在出口水口上方的空间区域中产生多个具有可区别性能的水平熔融金属层的中间包内部结构，并且需要在后续通过移除夹杂物来提高钢水的质量。
发明内容
相应地，本发明利用现有中间包装置和新型中间包装置的新型组合，其减少了大体积钢水与耐火内衬的接触，从而使得钢水可在不与非钢部件相互作用的情况下流入模具中，由此减少可能降低钢质量的夹杂物的形成。
本发明的中间包由底板以及侧壁形成，该底板具有出口，且侧壁从底板向上延伸，并延伸超过中间包内的钢水的正常最大操作液位。浇注区或浇注空间区域包含在中间包内，并相对于出口具有水平位移。冲击表面可设置在中间包底板上，位于浇注区或浇注空间区域下方。耐火挡板围绕出口的上端部周向设置。耐火出口外围底板结构体设置在中间包的底板上，并围绕出口。耐火出口外围底板结构体具有上表面以及下表面。耐火出口外围底板结构体被构造成具有通向结构体的外部（或向结构体的外部开放）的内部开放空间区域。
本发明的中间包包括与中间包底板连通的以下底板结构体中的至少一个：
（a）位于中间包的底板的围绕出口的部分中的凹穴，该凹穴具有上表面以及深度；
（b）设置在中间包的底板上、位于冲击表面与出口之间的坝，该坝具有高度。
该坝可从底板向上延伸一定距离，该距离可在中间包内的钢水的正常最大操作液位的10%到90%、20%到80%、30%到70%或40%到60%之间。
坝可在其中具有至少一个孔或开口，所述至少一个孔或开口使得钢水能够从中流过，从而使得钢水可通过所述至少一个孔或开口流过所述坝。在本发明的特定示例中，使得钢水能够从中流过的每个孔或开口的中心处于在坝高度的30%～70%的范围内的位置处。
耐火出口外围底板结构体可选自：网眼、丝网、网格、蜂窝体、格栅及其组合。耐火出口外围底板结构体可具有包括一个或多个开口的上表面，该一个或多个开口在耐火出口外围底板结构体的上表面的平面中具有六边形横截面。耐火出口外围底板结构体可具有内部开放空间区域，该内部开放空间区域的体积可在结构体的总体积的至少20%到至多80%之间。
在本发明的某些示例中，耐火出口外围底板结构体的内部开放空间区域包括耐火出口外围底板结构体的上表面的开口，其中所述开口在垂直方向上的线性尺寸至少为开口在水平方向上的最大线性尺寸的40%。在本发明的某些示例中，耐火出口外围底板结构体的上表面的开口具有位于耐火出口外围底板结构体的上表面处的收窄部。在本发明的某些示例中，耐火出口外围底板结构体完全覆盖凹穴上表面。耐火出口外围底板结构体的上表面的开口可为圆形，或可以以正多边形（例如，正方形或六边形）的形式存在。
在本发明的某些示例中，耐火出口外围底板结构体的上表面的开口中的收窄部具有在开口的最大水平横截面积的50%（含50%）～99%（含99%）的范围内的水平横截面积、具有在开口的最大水平横截面积的60%（含60%）～99%（含99%）的范围内的水平横截面积、具有在开口的最大水平横截面积的66%（含66%）～99%（含99%）的范围内的水平横截面积、具有在开口的最大水平横截面积的75%（含75%）～99%（含99%）的范围内的水平横截面积、具有在开口的最大水平横截面积的90%（含90%）～99%（含99%）的范围内的水平横截面积或具有在开口的最大水平横截面积的95%（含95%）～99%（含99%）的范围内的水平横截面积。
在本发明的某些示例中，与中间包内部流体连通的耐火出口外围底板结构体的表面积Afs与中间包底板的由耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积Ar之比等于或大于1.1；或具有在1:1（或1）（含1:1或1）～3:1（或3）（含3:1或3）的范围内的值，其中Ar不包括耐火挡板所覆盖的面积；或具有在1:1（或1）（含1:1或1）～2:1（或2）（含2:1或2）的范围内的值，其中Ar不包括耐火挡板所覆盖的面积；或具有在1.2:1（或1.2）（含1.2:1或1.2）～1.6:1（或1.6）（含1.6:1或1.6）的范围内的值，其中Ar不包括耐火挡板所覆盖的面积。
在本发明的某些示例中，位于耐火出口外围底板结构体的上表面中的所有开口的面积Aup与耐火出口外围底板结构体的上表面的面积Au之比具有在0.1:1.0（或0.1）（含0.1:1.0或0.1）～0.9:1.0（或0.9）（含0.9:1.0或0.9）的范围内的值、或具有在0.2:1.0（或0.2）（含0.2:1.0或0.2）～0.8:1.0（或0.8）（含0.8:1.0或0.8）的范围内的值或具有在0.3:1（或0.3）（含0.3:1或0.3）～0.6:1（或0.6）（含0.6:1或0.6）的范围内的值。耐火出口外围底板结构体可包括蜂窝体。耐火出口外围底板结构体的上表面的开口可包括收窄部，其中Afs/Ar之比具有在1.2:1（或1.2）（含1.2:1或1.2）～1.6:1（或1.6）（含1.6:1或1.6）的范围内的值。
本发明还涉及一种用于提高熔融金属生产质量的工艺，在该工艺中，如前所述，熔融金属被引入至中间包的浇注区或浇注空间区域中，并从浇注区或浇注空间区域流动至中间包的出口，然后从中间包的出口提取熔融金属。
附图说明
图1是根据本发明的中间包的横截面。
图2是根据本发明的中间包的横截面透视图。
图3是根据本发明的用于中间包的坝的透视图。
图4是根据本发明的耐火挡板的透视图。
图5是根据本发明的耐火出口外围底板结构体的垂直横截面图。
图6是根据本发明的中间包的底板的一部分的纵向横截面图。
图7是根据本发明的中间包的横截面图。
图8a是根据本发明的中间包的一部分的顶视图。
图8b是根据本发明的中间包的顶视图。
图9a是耐火出口外围底板结构体28的独立单元的横截面正视图。
图9b是耐火出口外围底板结构体28的独立单元的横截面正视图。
图10是根据本发明的中间包的一部分的顶视图。
图11是根据本发明的中间包的横截面图。
图12是根据本发明的中间包的横截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的中间包10。中间包10具有底板12，其中壁14从底板12向上延伸以限定中间包内部空间区域15。出口16向下延伸穿过底板12。底板12具有朝向中间包10的内部的上表面。
钢水通过中间包内的浇注空间区域18浇注入中间包10中。浇注空间区域18相对于出口16具有水平位移，以防止钢水直接从浇注空间区域18流动至出口16。
坝20在浇注空间区域18与出口16之间从底板12向上延伸。坝开口22穿过坝20从浇注空间区域18向出口16延伸。
凹穴台阶24使底板12的下沉部分与底板12的其余部分隔开。凹穴26是底板12的最终下沉部分。在本发明所示的示例中，出口16设置在凹穴26内。凹穴26的朝上表面覆盖有耐火出口外围底板结构体28。
耐火挡板32围着出口16的上端部周向设置。
坝开口高度40表示从底板12的上表面到坝开口22的最低部分间的距离。坝高度41表示从底板12的上表面到坝20的上表面的距离。
耐火出口外围底板结构体高度42表示从耐火出口外围底板结构体28的底部或下表面到耐火出口外围底板结构体28的上表面的距离。
耐火挡板高度44表示从凹穴26的上表面到耐火挡板32的上表面的距离。
凹穴深度46表示凹穴26的上表面与底板12的上表面之间的距离。
最大钢水熔池高度48表示：当中间包10容纳有最大体积的熔融金属时（中间包在正常操作期间被设计成能够容纳的最大体积的熔融金属）中间包内的钢水的上表面。
浇注空间区域流动方向52表示从浇注空间区域18朝向坝20的大致流动方向。
来自坝的流动方向54表示穿过或越过坝20之后的大致流动方向。
在操作中，熔融金属向下被引入至中间包10，进入浇注空间区域18中。中间包在底板12上可设有冲击垫（未示出），其直接位于被引入至中间包的熔融金属流下方。熔融金属随后绕过、穿过或越过坝20流动至中间包的包含出口16的空间区域中。熔融金属依次填满耐火出口外围底板结构体的具有高度42的空间区域、凹穴26的位于耐火挡板高度44以下的空间区域，以及凹穴26的位于耐火挡板高度44之上的空间区域。若液位高过凹穴的体积，接收熔融金属流的下一空间区域是凹穴的具有坝开口高度40的上限的空间区域以及凹穴的具有坝高度41的上限的空间区域。当出口16打开时，熔融金属从中间包10流出。
中间包是一种具有耐火内衬的器皿或容器，其具有底板表面、沿着底板的周边的从底板向上延伸的侧壁，以及开放顶部。侧壁可垂直于底板，或可相对于底板形成大于90°的角度。底板可为单个平坦表面，或可由沿着垂直方向彼此偏移以形成阶梯的多个表面组成。中间包具有从包含浇注空间区域的一端延伸至包含出口的相对一端的纵向方向。中间包还具有与纵向方向成直角的横向方向。
坝20设置在包含浇注空间区域的端部与包含出口的相对的端部之间，并具有面向浇注空间区域的主表面以及面向中间包的包含出口的一端的主表面。坝的主表面可为平坦表面，或可为不具有表面花纹的平坦表面。坝可沿着横向方向从中间包的一个纵向壁向相对的壁延伸。该坝可被构造成在其整个高度上与两个相对的纵向壁进行接触，或其可在低于其最大高度的某个高度处与该两个相对的纵向壁分开。该坝可容纳有一个或多个坝开口，所述坝开口在坝的两个主表面之间穿过。在本发明的某些示例中，坝具有一高度，该高度等于在中间包内的钢水的正常最大液位的高度的40%（含40%）～60%（含60%）的范围内的值。用于本发明的耐火容器的坝的设计的示例使得金属流能够在出口区域处远离底板转向以避免在中间包的上部中产生停滞区域，并可在流入的钢水的温度发生变化时减少流动模式的极端变化；这些流动模式的极端变化会改变中间包的不同部件中的熔融金属的密度。
各坝可具有一个孔或开口，或可具有在其整个宽度上间隔开的多个孔或开口；孔或开口有利地设置在中间包底板上方，使得从底板到孔或开口的最近边缘的距离在25mm至坝的高度的50%之间。孔或开口可具有圆形横截面，即穿过坝的通道呈圆柱形，但这不是必需的。而且，例如，这些孔或开口可具有椭圆形形状或其他形状。
孔或开口可沿着水平方向延伸穿过坝，或其可相对于从浇注区侧或浇注空间区域侧到坝的出口侧的水平方向向上成角度，例如，以在15°～75°的范围内的角度向上成角度。在该示例中，上文所提及的孔中心或开口中心的高度在坝的上游（即冲击垫侧）上测得。
例如，对于横跨中间包的整个宽度的坝而言，孔或开口的直径可在5～15cm的范围内，坝的高度为40cm，且中间包的钢水工作液位为80cm。
穿过坝的孔或开口可占坝面的面积的1%（含1%）至50%（含50%）、坝面的面积的1%（含1%）至40%（含40%）、坝面的面积的5%（含5%）至50%（含50%）、坝面的面积的5%（含5%）至40%（含40%）、坝面的面积的10%（含10%）至50%（含50%）、坝面的面积的10%（含10%）至40%（含40%）、坝面的面积的1%（含1%）至20%（含20%）、坝面的面积的1%（含1%）至10%（含10%），以及坝面的面积的1%（含1%）至5%（含5%）。
出口外围底板结构体28包括与中间包内部空间区域15连通的部分封闭空间区域。底板结构体由耐火材料构造而成。出口外围底板结构体28可以以格子、网眼、网格、蜂窝体或其他重复图案或网状结构的形式存在，并可包括偏移层、具有不同几何形状的多个层或部分封闭空间区域的位于其上表面处的收窄部。出口外围底板结构体28的部分封闭空间区域还可在结构体的上表面与下表面之间的位置处包括收窄部。出口外围底板结构体28的几何图案可从水口中心或沿着横向方向和/或纵向方向径向重复。水平几何轮廓可包括具有任意数量的边的多边形（包括正方形、矩形、六边形以及八边形）、半径一致的圆形、具有多个半径的椭圆形或一致地重复或形成重复的图案的不规则形状。
出口外围底板结构体28可部分或完全围绕出口16。部分封闭空间区域的体积可占出口外围底板结构体28的总体积的10%（含10%）至90%（含90%）、40%（含40%）至90%（含90%）或50%（含50%）至90%（含90%）。部分封闭空间区域的体积与总体积的较小比率限制了将熔融金属约束在出口外围底板结构体内的效果；部分封闭空间区域的体积与总体积之间接近于1的比率仅可通过如下方式获得：使底板结构体28的壁变薄至对底板结构体28的结构完整性造成损害的厚度。
出口外围底板结构体28的腔体或部分封闭空间区域可以以沿着垂直方向突出的单个形状的形式存在，或可具有在多个水平层的水平平面中进行表示的多个形状。
出口外围底板结构体28中的部分封闭空间区域的垂直高度可等于或大于其水平宽度的30%、40%或50%。
耐火挡板32可以以连续环形结构的形式存在，并可围绕出口16周向设置。耐火挡板32的高度可大于出口外围底板结构体的高度42，并可大于凹穴26的深度。挡板可具有垂直于中间包底板12的壁，或这些壁可向内倾斜。壁可具有一致或不同的高度。耐火挡板32的水平直径可具有在出口16的水平直径的100%（含100%）～300%（含300%）的范围内的值。
图2是示出了根据本发明的包括内部结构的中间包10的剖切透视图。中间包10设有底板12，其中壁14从底板12向上延伸以限定中间包内部空间区域15。出口16向下延伸穿过底板12。
钢水通过浇注水口60浇注入中间包10中，进入中间包内的浇注空间区域18。浇注空间区域18相对于出口16具有水平位移，以防止钢水从浇注空间区域18直接流动至出口16。
坝20在浇注空间区域18与出口16之间从底板12向上延伸。坝开口22穿过坝20从浇注空间区域18朝向出口16延伸。
凹穴台阶24使底板12的下沉部分与底板12的其余部分隔开。凹穴26是底板12的最终下沉部分。在本发明所示的示例中，出口16设置在凹穴26内。凹穴26的朝上表面覆盖有耐火出口外围底板结构体28。
耐火挡板32围绕出口16的上端部周向设置。
图3是示出了根据本发明的位于中间包内的坝20的透视图，其中坝20具有一对平行相对的坝面64。一对坝开口22中的每一个开口穿过坝从一对平行相对的面中的一个延伸至一对平行相对的面中的另一个。坝开口的纵向轴线可垂直于坝面64中的所有线；或者，如图3所示，其可具有相对于坝面64非垂直的角度。
图4是示出了根据本发明的位于中间包内的耐火挡板32的正视图。所示出的耐火挡板32以中空锥形截头锥体的形式存在，其在各纵向端部处开放（由于耐火挡板安装在中间包内，因此纵向端部为底端以及顶端），并具有厚度一致的壁。所示出的耐火挡板32具有底端，该底端的半径小于顶端的半径。
图5是耐火出口外围底板结构体28的垂直横截面图。底板结构体28包括耐火出口外围底板结构体的独立单元66，独立单元66具有六边形水平横截面。独立单元66的顶部开口是收窄的；图5示出了单元收窄部的最小水平尺寸68（即在单元的上端部处）以及单元内部的最大水平尺寸70（即在单元的下端部处）。
图6是中间包10的围绕中间包出口16的部分的垂直横截面图。坝20在浇注空间区域18与出口16之间从底板12向上延伸。
凹穴台阶24使底板12的下沉部分与底板12的其余部分隔开。凹穴26是底板12的最终下沉部分。在本发明所示的示例中，出口16设置在凹穴26内。凹穴26的朝上表面覆盖有耐火出口外围底板结构体28。
耐火挡板32围绕出口16的上端部周向设置。
图7是示出了根据本发明的中间包10的垂直横截面图，该中间包具有底板12，其中壁14从该底板向上延伸以限定中间包内部空间区域15。出口16向下延伸穿过底板12。
钢水通过中间包浇注水口60浇注入中间包10中，进入中间包内的浇注空间区域18。浇注空间区域18相对于出口16具有水平位移，以防止钢水从浇注空间区域18直接流动至出口16。
坝20在浇注空间区域18与出口16之间从底板12向上延伸。
凹穴台阶24使底板12的下沉部分与底板12的其余部分隔开。凹穴26是底板12的最终下沉部分。在本发明所示的示例中，出口16设置在凹穴26内。凹穴26的朝上表面覆盖有耐火出口外围底板结构体28。
耐火挡板32围绕出口16的上端部周向设置。
图8a是示出了中间包的一部分的顶视图。图8b是示出了根据本发明的中间包的顶视图。图9a是耐火出口外围底板结构体28的独立单元的横截面的正视图。图9b是耐火出口外围底板结构体28的独立单元的横截面的正视图。
耐火出口外围底板结构体的接触面积比可大于或等于X。如本文所使用的，术语“接触面积比”是指在使用期间与熔融金属接触的耐火出口外围底板结构体的表面积Afs与中间包底板或凹穴底板的由耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积Ar之比例。
Afs/Ar≥X
接触面积比X的值可在1.1（含1.1）至100（含100）之间、1.3（含1.3）至100（含100）之间、1.4（含1.4）至100（含100）之间、1.1（含1.1）至50（含50）之间、1.3（含1.3）至50（含50）之间、1.4（含1.4）至50（含50）之间、1.1（含1.1）至20（含20）之间、1.3（含1.3）至20（含20）之间、1.4（含1.4）至20（含20）之间、1.1（含1.1）至10（含10）之间、1.3（含1.3）至10（含10）之间以及1.4（含1.4）至10（含10）之间。耐火出口外围底板结构体可包括在其上端部处开放的单元。这些单元的上端部可以是收窄的，或者是无特殊结构的。单元可水平对齐，并可具有水平的纵向轴线。耐火出口外围底板结构体可具有网状或丝网结构。
通过示例的方式，参照图8a，中间包10的凹穴26包括被设置成穿过凹穴26的底板30的出口16。坝20从底板12向上延伸。凹穴底板30包括凹穴26的朝上的表面，并与中间包壁14的内表面和凹穴台阶24的内表面相交。耐火挡板32围绕出口16的上部周向设置，并从凹穴底板30向上延伸。凹穴底板30的表面积Af等于凹穴底板30与中间包壁14和凹穴台阶24的相交部所限定的矩形表面积减去耐火挡板32所限定的圆形表面积。凹穴底板30的表面积Af不包括中间包壁14或凹穴台阶24的任何面积。
参照图8b，中间包10的凹穴26包括被设置成穿过凹穴26的底板30的出口16。坝20从底板12向上延伸。凹穴底板30包括凹穴26的朝上的表面，并与中间包壁14的内表面相交。耐火出口外围底板结构体28设置在凹穴26中，且其设置在凹穴底板30上方，并围绕耐火挡板32覆盖凹穴底板30。图8b所示的耐火出口外围底板结构体28包括六边形蜂窝状图案。然而，将理解的是，耐火出口外围底板结构体28可包括任何具有内部开放空间区域的形态，该内部开放空间区域与结构体的外部流体连通，从而使得熔融金属能够渗入并滞留在其中（例如，棋盘格状规则或不规则多边形图案或其他对称或不对称的格子图案，其中包括耐火出口外围底板结构体28的独立单元的顶部设有或不设有收窄部）。在使用期间，当熔融金属被引入至中间包凹穴26时，熔融金属将流入并填满构成耐火出口外围底板结构体28的多个六边形（或其他形状）单元。
参照图9a，耐火出口外围底板结构体的独立单元31a包括内侧壁35a以及内部底表面33a。在图9a所示的实施方式中，构成耐火出口外围底板结构体的单元31a均包括穿过耐火出口外围底板结构体的上表面37a的上开口36a以及穿过耐火出口外围底板结构体的下表面39a的下开口38a。耐火出口外围底板结构体的内部开放空间区域对应于形成六边形单元31a的多个六边形贯通开口。由于下开口38a穿过耐火出口外围底板结构体的下表面39a，单元31a的内部底表面33a与凹穴底板30的位于不与下表面39a相接触的耐火出口外围底板结构体下方的部分相对应。
参照图9b，单元31b的内部底表面33b可与侧壁35b一体形成，从而使得没有下开口延伸穿过耐火出口外围底板结构体的下表面39b。在图9b所示的实施方式中，构成耐火出口外围底板结构体的单元31b均包括穿过耐火出口外围底板结构体的上表面37b的上开口36b，且耐火出口外围底板结构体的内部开放空间区域与形成六边形单元31b的多个六边形盲孔开口相对应。虽然图9a和9b示出了六边形单元31a/b，但同样将理解的是，构成耐火出口外围底板结构体的多个单元可独立地包括任何具有内部开放空间区域的形态，该内部开放空间区域与耐火出口外围底板结构体的外部流体连通，从而使得熔融金属能够渗入并滞留在其中。
耐火出口外围底板结构体具有在使用期间与被引入至中间包10的熔融金属相接触的表面积Afs。容纳在耐火出口外围底板结构体内的熔融金属将与单元壁和单元底板的表面相接触。再次参照图9a和9b，熔融金属将与单元31a/b的侧壁35a/b以及内部底表面33a/b相接触。因此，在使用期间与熔融金属相接触的耐火出口外围底板结构体的表面积Afs包括多个组成单元31a/b的侧壁35a/b以及内部底表面33a/b的总表面积。接触表面积Afs不包括耐火出口外围底板结构体的围绕上开口36a/b的上表面37a/b的表面积，这是因为上表面37a/b设置在耐火出口外围底板结构体的内部开放空间区域外部。在包括设置在上开口36a/b处或通过其他方式设置在多个组成单元31a/b内的收窄部或其他结构（未示出）的实施方式中，接触表面积Afs包括设置在耐火出口外围底板结构体的内部开放空间区域内的此类结构的表面积。
耐火出口外围底板结构体的接触面积比可大于或等于X（Afs/Af≥X）。换言之，在使用期间与熔融金属相接触的耐火出口外围底板结构体的表面积可大于或等于凹穴底板30的由耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积乘以因数X（Afs≥Af*X）。接触面积比可大于或等于1.05、1.1、1.15、1.2、1.25、1.3、1.35、1.5、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20或50。
虽然图8a和8b所示的实施方式包括设置在凹穴26内的耐火出口外围底板结构体，但将理解的是，如本文所描述的耐火出口外围底板结构体在不包括具有出口的偏移凹穴的中间包内可围绕出口进行设置。在此类实施方式中，出口外围底板结构体可设置在中间包底板上，且接触面积比的计算如下：将在使用期间与熔融金属接触的耐火出口外围底板结构体的表面积Afs除以中间包底板的由耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积Af。
图10是示出了中间包10的一部分的顶视图。第一热电偶81设置在中间包流出口16中。第二热电偶82设置在凹穴26的底板上，位于中间包流出口16与中间包壁14之间，中间包壁14设置在凹穴26的与坝20相对的一侧上。第三热电偶83设置在凹穴26内，位于中间包流出口16与坝20之间。第四热电偶84设置在凹穴26内，位于中间包流出口16与坝20之间。第二、第三和第四热电偶设置在出口外围底板结构体（未示出）中的腔体内。第四热电偶84被设置成比第三热电偶83更靠近中间包流出口16。第四热电偶84被设置成比第三热电偶83更靠近中间包10的纵向垂直中心平面。
图11是中间包10的围绕中间包出口16的部分的垂直横截面图。坝20在浇注空间区域18与出口16之间从底板12向上延伸。凹穴26的朝上的底部表面覆盖有耐火出口外围底板结构体28。
耐火挡板32围绕出口16的上端部周向设置。第二热电偶82设置在凹穴26的底板上，位于中间包流出口16与中间包壁14之间，该中间包壁设置在凹穴26的与坝20相对的一侧上。
第一热电偶81设置在中间包流出口16中。第二热电偶82设置在凹穴26的底板上，位于中间包流出口16与中间包壁14之间，中间包壁14设置在凹穴26的与坝20相对的一侧上。第五热电偶85设置在出口16上方，其高度高于底板12的上表面但低于坝20的顶部高度。第六热电偶86设置在出口16上方，其高度高于坝20的顶部。
图12是中间包10的围绕中间包出口16的部分的垂直横截面图。坝20在浇注空间区域18与出口16之间从底板12向上延伸。凹穴26的底部表面的上表面覆盖有耐火出口外围底板结构体28。
耐火挡板32围绕出口16的上端部周向设置。
最大钢水熔池高度48表示：当中间包10容纳有最大体积的熔融金属时（中间包被设计成在正常操作期间能够容纳的最大体积的熔融金属）中间包内的钢水的上表面。
中间包10的空间区域被示出为容纳有多个层，其中，由于中间包的内部的几何形状，该多个层均可望具有典型的流动模式。
层A（101）对应于出口外围底板结构体28的垂直尺寸42。层A从凹穴26的上表面延伸至耐火出口外围底板结构体28的上表面。
层B（102）从耐火出口外围底板结构体28的上表面延伸至包括耐火挡板32的上边缘的水平平面。
层C（103）从包括耐火挡板32的上边缘的水平平面延伸至包括凹穴26的上边缘的水平平面。
层D（104）从包括凹穴26的上边缘的水平平面延伸至坝20中的坝开口22的最低边缘的水平平面。
层E（105）从坝20中的坝开口22的最低边缘的水平平面延伸至坝20的上边缘的水平平面。
层F（106）从坝20的上边缘的水平平面延伸至最大钢水熔池高度48。
中间包的总工作体积被限定为向下受到凹穴26的底板的限制且向上受到最大钢水熔池高度48的限制的体积，并包括层A、B、C、D、E和F。中间包的总工作体积的垂直尺寸为凹穴26的底板与最大钢水熔池高度48之间的垂直距离。
示例Ⅰ
在通过物理水建模技术进行的试验及测试中，通过真实世界铸造工序的模拟显示，存在有不同的层，这些层通过随时间的温度差异加以区别。中间包的模型被构造来用于水建模测试，并具有如图12所示的内部几何形状。然而，坝20不设有坝开口22。
层A对应于出口外围底板结构体28的垂直尺寸42。层A向下受到耐火出口外围底板结构体28的下表面39a（相当于凹穴26的底板）的限制，且向上受到耐火出口外围底板结构体28的上表面37a、37b的限制。
层B向下受到出口外围底板结构体28的上表面37a、37b的限制，且向上受到耐火挡板32的高度44的水平平面的限制。
层C向下受到耐火挡板32的高度44的水平平面的限制，且向上受到底板12的上表面的水平平面的限制。
层D和E的组合向下受到底板12的上表面的水平平面的限制，且向上受到坝20的上边缘的水平平面的限制。
层F向下受到坝20的上边缘的水平平面的限制，且向上受到最大钢水熔池高度48的水平平面的限制。
中间包的总工作体积被限定为向下受到凹穴26的底板的限制且向上受到最大钢水熔池高度48的限制的体积，并包括层A、B、C、D、E和F。中间包的总工作体积的垂直尺寸为凹穴26的底板与最大钢水熔池高度48之间的垂直距离。
层A的垂直尺寸可在中间包的总工作体积的垂直尺寸的0.1%（含0.1%）～5%（含5%）的范围内。
层B的垂直尺寸可在中间包的总工作体积的垂直尺寸的0.5%（含0.5%）～25%（含25%）的范围内。
层C的垂直尺寸可在中间包的总工作体积的垂直尺寸的0%或0.1%（含0%或0.1%）～5%（含5%）的范围内。
层D和E的组合的垂直尺寸可在中间包的总工作体积的垂直尺寸的2.5%（含2.5%）～25%（含25%）的范围内、中间包的总工作体积的垂直尺寸的30%（含30%）～50%（含50%）的范围内、中间包的总工作体积的垂直尺寸的25%（含25%）～60%（含60%）的范围内或中间包的总工作体积的垂直尺寸的30%（含30%）～60%（含60%）的范围内。层D的高度与层E的高度之比可具有在0.02:1（或0.02）（含0.02:1或0.02）～1:1（或1）（含1:1或1）的范围内、0.02:1（或0.02）（含0.02:1或0.02）～0.1:1（或0.1）（含0.1:1或0.1）的范围内或0.02:1（或0.02）（含0.02:1或0.02）～0.04:1（或0.04）（含0.04:1或0.04）的范围内的值。
层F的垂直尺寸可在中间包的总工作体积的垂直尺寸的25%（含25%）～90%（含90%）的范围内。
示例Ⅱ
在通过物理水建模技术进行的试验及测试中，通过真实世界铸造工序的模拟显示，存在有不同的层，这些层通过随时间的温度差异加以区别。
根据本发明的中间包的模型被构造来随时间分析中间包模型内的不同位置处的温度。中间包模型被构造成其模拟的中间包的尺寸的三分之一。中间包设有具有开口的坝。中间包尺寸（出于计算目的，其为模型的相应尺寸的两倍）为：层A=30mm，层B=95mm，层C=0mm，层D=10mm，层E=280mm，且层F＝585mm。Afs（即与钢水连通的耐火出口外围底板结构体的内表面积）的值为638191.94平方毫米。Ar（即耐火出口外围底板结构体所覆盖的凹穴的表面积）的值为461291.01平方毫米（不包括耐火挡板所覆盖的面积）或565338.47平方毫米（包括耐火挡板所覆盖的面积）。因此，在Ar不包括耐火挡板所覆盖的面积的情况下，Afs/Ar比为1.38；或者，在Ar包括耐火挡板所覆盖的面积的情况下，Afs/Ar比为1.13。
中间包尺寸Drb（即耐火底板屏障的高度）为125mm。中间包尺寸Dr（即耐火出口外围底板结构体的高度）为30mm。中间包尺寸Aup（即耐火出口外围底板结构体上的开口的面积）为493953.15平方毫米（不包括耐火挡板所覆盖的面积）或604135.63平方毫米（包括耐火挡板所覆盖的面积）。所得比率为：Dr/Drb=0.24；Afs/Ar=1.38（Ar不包括耐火挡板所覆盖的面积）和1.13（Ar包括耐火挡板所覆盖的面积）；且Aup/Au=0.45（Au不包括耐火挡板所覆盖的面积）和0.37（Au包括耐火挡板所覆盖的面积）。
表Ⅰ是热电偶在钢包交换工序（常用于钢的连续铸造）的排空-再填满的两次循环期间随时间从热电偶得到的温度的表，这些热电偶布置在用于水建模测试的中间包的比例模型中。表的第二列列出了入口流体温度。位置B、C和D由布置在最底层的开放空间区域内的热电偶（分别对应于图10和11中的热电偶82、83和84）占据。位置A处的热电偶（对应于图10和11中的热电偶81）测量中间包的出口处的温度。位置E和F处的热电偶（分别对应于图10和11中的热电偶85和86）提供最底层的开放空间区域上方的温度读数。这表明，位于最底层的开放空间区域内的流体具有与其上方的大部分流体截然不同的温度，甚至是密度，且不易于发生混合，由此使得温度相对于入口温度随时间发生变化。已通过改变部件的几何形状及布置来进行了若干其他测试。这些测试表明，由根据本发明的部件及其布置所限定的多个层是再现这种特性所必需的。
表Ⅰ
中间包的水模型中的指定位置处的温度
位置A：中间包的流线/水口/出口
位置B：位于耐火出口外围底板结构体的腔体内，介于出口与远离入口的壁之间
位置C：位于耐火出口外围底板结构体的腔体内，介于凹穴台阶与耐火挡板之间
位置D：位于耐火出口外围底板结构体的腔体内，介于凹穴台阶与耐火挡板之间
位置E：位于底板12上的水口/出口上方，处于中间液位处
位置F：位于水口/出口上方，靠近弯月面
时间（秒） 入口温度（℃） 位置A（℃） 位置B（℃） 位置C（℃） 位置D（℃） 位置E（℃） 位置F（℃）
0 10.016 6.565 6.526 6.505 6.494 6.754 6.782
50 9.972 6.561 6.342 6.385 6.357 6.754 6.786
100 10.026 7.077 6.248 6.326 6.287 7.589 7.900
150 9.900 7.781 6.274 6.313 6.269 8.352 8.427
200 9.627 8.293 6.239 6.283 6.242 8.442 8.625
250 9.474 8.511 6.201 6.250 6.190 8.759 8.842
300 9.278 8.602 6.188 6.238 6.162 8.810 8.965
350 9.073 8.716 6.179 6.230 6.151 8.874 8.991
400 8.850 8.746 6.190 6.229 6.144 8.964 8.991
450 8.694 8.719 6.189 6.227 6.143 8.949 8.993
500 8.470 8.700 6.239 6.250 6.131 8.884 8.909
550 8.263 8.601 6.276 6.273 6.155 8.767 8.863
600 8.038 8.481 6.266 6.339 6.138 8.707 8.815
650 7.842 8.341 6.300 6.380 6.185 8.503 8.689
700 7.572 8.230 6.280 6.518 6.166 8.477 8.500
750 7.394 8.045 6.417 6.625 6.344 8.204 8.405
800 7.191 7.870 6.432 6.657 6.524 8.041 8.274
850 6.964 7.714 6.560 6.723 6.612 7.876 8.180
900 6.793 7.523 6.641 6.729 6.662 7.689 7.940
950 6.569 7.327 6.652 6.718 6.656 7.508 7.687
1000 6.386 7.134 6.740 6.740 6.709 7.341 7.605
1050 6.135 7.017 6.700 6.689 6.668 7.120 7.411
1100 5.957 6.856 6.630 6.633 6.609 7.026 7.204
1150 5.773 6.659 6.585 6.576 6.564 6.812 7.035
1200 5.582 6.457 6.534 6.532 6.471 6.590 6.846
1250 9.961 6.283 6.354 6.366 6.311 6.440 6.631
1300 10.032 6.186 6.206 6.213 6.093 6.312 6.469
1350 9.996 6.539 6.167 6.171 6.162 6.554 7.098
1400 9.906 7.341 6.143 6.148 6.098 7.792 8.167
1450 9.750 7.853 6.121 6.129 6.097 8.145 8.297
1500 9.470 8.164 6.087 6.102 6.065 8.455 8.640
1550 9.342 8.415 6.065 6.086 6.045 8.677 8.804
1600 9.121 8.570 6.055 6.073 6.017 8.786 8.833
1650 8.906 8.628 6.051 6.065 6.002 8.886 8.914
1700 8.673 8.622 6.056 6.063 5.995 8.881 8.937
1750 8.448 8.643 6.068 6.066 5.994 8.883 8.913
1800 8.264 8.575 6.096 6.077 6.004 8.796 8.871
1850 8.092 8.496 6.114 6.100 5.996 8.753 8.799
1900 7.866 8.354 6.132 6.171 6.017 8.523 8.661
1950 7.658 8.260 6.161 6.316 6.038 8.497 8.598
2000 7.433 8.097 6.136 6.340 6.039 8.258 8.431
2050 7.223 7.949 6.276 6.429 6.161 8.135 8.304
2100 7.027 7.760 6.266 6.377 6.364 7.896 8.149
2150 6.824 7.608 6.366 6.484 6.464 7.761 7.934
2200 6.607 7.407 6.455 6.562 6.487 7.527 7.723
2250 6.393 7.252 6.476 6.516 6.490 7.386 7.598
2300 6.185 7.096 6.533 6.518 6.499 7.314 7.409
2350 5.990 6.879 6.516 6.478 6.464 7.039 7.223
2400 5.791 6.717 6.493 6.443 6.434 6.836 7.083
2450 5.6020 6.549 6.418 6.388 6.369 6.685 6.910
示例Ⅲ
根据本发明的中间包可被构造成使得各种元件的体积、高度和深度以及由这些元件所限定的层的垂直厚度以如下方式进行关联：
层A对应于出口外围底板结构体28的垂直尺寸42。层A向下受到耐火出口外围底板结构体28的下表面39a（相当于凹穴26的底板）的限制，且向上受到耐火出口外围底板结构体28的上表面37a、37b的限制。
层B向下受到出口外围底板结构体28的上表面37a、37b的限制，且向上受到耐火挡板32的高度44的水平平面的限制。
层C向下受到耐火挡板32的高度44的水平平面的限制，且向上受到底板12的上表面的水平平面的限制。
层D向下受到底板12的上表面的水平平面的限制，且向上受到坝20中的坝开口22的最低边缘的水平平面的限制，并对应于图1所示的坝开口高度40。
层E向下受到坝20中的坝开口22的最低边缘的水平平面的限制，且向上受到坝20的上边缘的水平平面的限制。
层F向下受到坝20的上边缘的水平平面的限制，且向上受到最大钢水熔池高度48的水平平面的限制。
中间包的总工作体积被限定为向下受到凹穴26的底板的限制且向上受到最大钢水熔池高度48的限制的体积，并包括层A、B、C、D、E和F。中间包的总工作体积的垂直尺寸为凹穴26的底板与最大钢水熔池高度48之间的垂直距离。
凹穴深度46被限定为中间包底板12的上表面与凹穴26的上表面之间的垂直距离。凹穴深度46包括层A、B和C。凹穴26的深度可在中间包10的总工作体积的垂直尺寸的1%（含1%）～20%（含20%）的范围内。
层F的垂直尺寸可在中间包10的总工作体积的垂直尺寸的10%（含%10）～80%（含80%）或20%（含20%）～60%（含60%）的范围内。
层D和E的总垂直尺寸可在中间包10的总工作体积的垂直尺寸的15%（含15%）～85%（含85%）的范围内。
层C的垂直尺寸可在层A、B和C的总垂直尺寸的0%（含0%）～70%（含70%）的范围内。
层A和B的总垂直尺寸可在层A、B和C的总垂直尺寸的2%（含2%）～100%（含100%）的范围内。
层B的垂直尺寸可在层A和B的总垂直尺寸的2%（含2%）～100%（含100%）的范围内。
层A的垂直尺寸可在层B的垂直尺寸的20%（含20%）～100%（含100%）的范围内。
层A的垂直尺寸可在层B和C的总垂直尺寸的20%（含20%）～100%（含100%）的范围内。
层A和B的总垂直尺寸可在层A、B和C的总垂直尺寸的5%（含5%）～100%（含100%）的范围内。
层A和B的总垂直尺寸可在层D和E的总垂直尺寸的5%（含5%）～100%（含100%）的范围内。
虽然发明人不希望受到理论的约束，但据信，容纳并约束在底板结构体28内的钢水与存在于中间包内的其他空间区域中的钢水的物理性质之间的差异，降低了底板结构体内的钢水与底板结构体28外部的钢水之间的混合，并防止耐火出口外围底板结构体外部的主要空间区域的钢水与杂质进行接触和反应，其中杂质被分离出来。
本发明还涉及一种用于保持或改善供给至模具的钢水质量的完好性的工艺。该工艺包括：（a）将熔融金属引入至根据本发明的中间包的中间包浇注空间区域中；（b）使熔融金属从中间包浇注空间区域转移至中间包出口；以及（c）从中间包出口提取熔融金属。
本发明还涉及使用本文所描述的中间包来保持或改善供给至模具的钢水质量的完好性，其中熔融金属被引入至根据本发明的中间包的中间包浇注空间区域中，并从中间包浇注空间区域转移至中间包出口，然后从中间包出口提取熔融金属。
在本说明书中对各种特征和特性进行了描述，且这些特征和特性示出在附图中，以提供对本发明的全面理解。将理解的是，在本说明书中进行描述并示出在附图中的各种特征和特性能够以任何可操作的方式进行组合，而不管此类特征和特性是否以组合的方式明确描述或示出在本说明书中。发明人和申请人明确指出，特征和特性的此类组合应包括在本发明的范围内。本发明可包括本说明书中所描述的各种特征和特性、由这些特征和特性组成，或基本上由这些特征和特性组成。
此外，本说明书中所列举的任何数值范围包括所列举的端点，并描述包括在列举范围内的具有相同数值精度（例如，具有相同数量的指定数位）的所有子范围。例如，所列举的范围“1.0～10.0”描述在所列举的最小值1.0（含1.0）至所列举的最大值10.0（含10.0）之间的所有子范围，例如，“2.4～7.6”，即便范围“2.4～7.6”并未在本说明书的正文中明确地进行描述。因此，申请人保留修改本申请文件以明确列举包括在本说明书所明确列举出的范围内的具有相同数值精度的任何子范围的权利。所有此类范围都在本说明书中不言自明地进行描述，从而使得明确列举任何此类子范围的修改将与书面描述要求、充分描述要求以及主题增加要求（例如，35 U.S.C．§112（a）以及EPC第123（2）条）相符。
本说明书所使用的语法冠词“一个”、“一”、“一种”以及“该”旨在包括“至少一个”或“一个或多个”，除非上下文另有说明或要求。因此，冠词在本说明书中使用来指代一个或不止一个（即“至少一个”）物品的语法对象。通过示例的方式，“一个部件”表示一个或多个部件。因此，可能的情况是，可构想不止一个部件，且这些部件可在本发明的实施方式中采用或使用。进一步地，所使用的单数名词包括复数形式，且所使用的复数名词包括单数形式，除非使用的上下文另有要求。
本发明方面
本发明的各方面包括但不限于以下用数字编号的条款：
1．一种中间包，包括：
底板，所述底板具有出口和浇注空间区域，所述出口具有上端部，所述浇注空间区域相对于所述出口具有水平位移；
侧壁，所述侧壁从所述底板向上延伸，所述侧壁延伸高于所述中间包内的钢水的正常最大操作液位，所述底板和所述侧壁部分地限定中间包内部；
冲击表面，所述冲击表面设置在所述中间包底板上，位于所述浇注空间区域下方；
耐火挡板，所述耐火挡板围绕所述出口的所述上端部周向设置，并具有高度Drb；
耐火出口外围底板结构体，所述耐火出口外围底板结构体设置在所述中间包的所述底板上，并围绕所述出口，所述耐火出口外围底板结构体具有上表面和下表面，并且具有提供通向所述结构体的外部的内部开放空间区域的结构；
以及至少一个底板结构体，所述至少一个底板结构体与所述底板连通，其中所述至少一个底板结构体选自以下各项中的至少一项：
（a）凹穴，所述凹穴在所述中间包的所述底板中并围绕所述出口，其中所述凹穴具有上表面；以及
（b）坝，所述坝设置在所述底板上，位于所述冲击表面与所述出口之间；
其中所述耐火出口外围底板结构体具有选自以下各项中的至少一项的结构：
（a）包括位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面中的开口，其中所述开口在所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的平面中具有六边形横截面；
（b）其中与所述中间包内部流体连通的所述耐火出口外围底板结构体的表面积（Afs）与所述中间包底板的由所述耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积（Ar）之比等于或大于1.1；以及
（c）其中位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面中的所有开口的面积（Aup）与所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的面积（Au）之比具有在0.1（含0.1）～0.9（含0.9）的范围内的值。
2．根据条款1所述的中间包，其中所述Afs/Ar之比具有在1～2的范围内的值，且其中所述Aup/Au之比具有在0.2～0.8的范围内的值。
3．根据条款1所述的中间包，其中所述Afs/Ar之比具有在1.2～1.6的范围内的值，且其中所述Aup/Au之比具有在0.3～0.6的范围内的值。
4．根据条款1所述的中间包，其中所述底板结构体包括具有凹穴深度的凹穴。
5．根据条款1所述的中间包，其中所述底板结构体包括具有坝高度的坝。
6．根据条款1所述的中间包，其中所述底板结构体包括具有凹穴深度的凹穴和具有坝高度的坝。
7．根据条款5所述的中间包，其中所述坝从所述底板向上延伸一定距离，所述一定距离在所述中间包内的所述钢水的所述正常最大操作液位的30%到60%之间。
8．根据条款5所述的中间包，其中所述坝中具有使得钢水能够从中穿过的至少一个开口，从而使得钢水可流过所述坝并穿过所述至少一个开口。
9．根据条款8所述的中间包，其中使得所述钢水能够从中穿过的各开口的中心处于在所述坝高度的3%～70%的范围内的位置处。
10．根据条款1-9中任一项所述的中间包，其中所述耐火出口外围底板结构体选自以下各项：网眼、丝网、网格、蜂窝体、格栅及其组合。
11．根据条款1-10中任一项所述的中间包，其中所述耐火出口外围底板结构体具有内部开放空间区域，所述内部开放空间区域的体积在所述结构体的总体积的至少20%到至多80%的范围内。
12．根据条款1-11中任一项所述的中间包，其中所述耐火出口外围底板结构体的所述内部开放空间区域由所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的开口组成，其中所述开口在垂直方向上的线性尺寸至少为所述开口在水平方向上的最大线性尺寸的40%。
13．根据条款1-12中任一项所述的中间包，其中所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的所述开口具有位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面处的收窄部。
14．根据条款1-13中任一项所述的中间包，其中所述耐火出口外围底板结构体完全覆盖所述凹穴上表面。
15．根据条款1-14中任一项所述的中间包，其中所述耐火出口外围底板结构体的所述下表面与所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面之间的距离Dr与所述耐火挡板的所述高度Drb之比具有在0.1:1.0（或0.1）（含0.1:1.0或0.1）～0.9:1.0（或0.9）（含0.9:1.0或0.9）或0.1:1.0（或0.1）（含0.1:1.0或0.1）～0.6:1.0（或0.6）（含0.6:1.0或0.6）的范围内的值。
16．根据条款1-15中任一项所述的中间包，其中与所述中间包内部流体连通的所述耐火出口外围底板结构体的表面积Afs与所述中间包底板的由所述耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积Ar之比具有：在1.1:1（或1.1）（含1.1:1或1.1）～2:1（或2）（含2:1或2）的范围内的值，其中Ar不包括所述耐火挡板所覆盖的面积；或在1.1:1（或1.1）（含1.1:1或1.1）～2:1（或2）（含2:1或2）的范围内的值，其中Ar包括所述耐火挡板所覆盖的面积。
17．根据条款1-16中任一项所述的中间包，其中位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面中的所有开口的面积Aup与所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的面积Au之比具有在0.2:1.0（或0.2）（含0.2:1.0或0.2）～0.8:1.0（或0.8）（含0.8:1.0或0.8）的范围内的值。
18．一种用于从熔融金属中分离杂质的方法，包括：
（a）将所述熔融金属引入至根据条款1-17中任一项所述的中间包的浇注空间区域中；
（b）使所述熔融金属从所述中间包的所述浇注空间区域流动至出口；以及
（c）从所述中间包的所述出口提取所述熔融金属。
元件
10-中间包
12-中间包底板
14-中间包壁
15-中间包内部空间区域
16-中间包出口
18-中间包浇注空间区域
20-坝
22-坝开口
24-凹穴台阶
26-凹穴
28-耐火出口外围底板结构体
31a-耐火出口外围底板结构体的独立单元
31b-耐火出口外围底板结构体的独立单元
32-耐火挡板
33a-单元的内部底表面
33b-单元的内部底表面
35a-内部侧壁
35b-侧壁
36a-单元的上开口
36b-单元的上开口
37a-耐火出口外围底板结构体的上表面
37b-耐火出口外围底板结构体的上表面
38a-单元的下开口
39a-耐火出口外围底板结构体的下表面
39b-耐火出口外围底板结构体的下表面
40-坝开口高度
41-坝高度
42-耐火出口外围底板结构体高度
44-耐火挡板高度
46-凹穴深度
52-浇注空间区域流动方向
54-来自坝的流动方向
60-中间包浇注水口
64-坝面
66-耐火出口外围底板结构体的独立单元
68-单元收窄部的最小水平尺寸
70-单元内部的最大水平尺寸
81-第一热电偶
82-第二热电偶
83-第三热电偶
84-第四热电偶
85-第五热电偶
101-层A
102-层B
103-层C
104-层D
105-层E
106-层F

Claims (14)

1.一种中间包（10），包括：
底板（12），所述底板具有出口（16）和浇注空间区域（18），所述出口具有上端部，所述浇注空间区域相对于所述出口具有水平位移；
侧壁（14），所述侧壁从所述底板向上延伸，所述侧壁延伸高于所述中间包内的钢水的正常最大操作液位，所述底板和所述侧壁限定中间包内部（15）；
冲击表面，所述冲击表面设置在所述中间包底板上，位于所述浇注空间区域（18）下方；
耐火挡板（32），所述耐火挡板围绕所述出口的所述上端部周向设置，并具有高度Drb；
耐火出口外围底板结构体（28），设置在所述中间包的所述底板上，并围绕所述出口，所述耐火出口外围底板结构体具有上表面（37a、37b）和下表面（39a、39b），并且被构造成具有通向所述耐火出口外围底板结构体的外部的内部开放空间区域；以及
至少一个底板结构体，与所述底板连通，选自以下至少一个：
（a）凹穴（26），位于所述中间包的所述底板中并围绕所述出口，所述凹穴具有凹穴深度以及上表面；以及
（b）坝（20），设置在所述底板上，位于所述冲击表面与所述出口之间，所述坝具有坝高度；
其中所述耐火出口外围底板结构体（28）具有包括位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面中的多个开口的结构，所述多个开口的结构与所述耐火出口外围底板结构体的外部流体连通，从而使得熔融金属能够渗入并滞留在所述多个开口的结构中，所述耐火挡板（32）将所述多个开口（36a、36b）与所述出口（16）隔开，其中所述多个开口在所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面（37a、37b）的平面中具有六边形横截面；
其中与所述中间包内部流体连通的所述耐火出口外围底板结构体的表面积Afs与所述中间包底板的由所述耐火出口外围底板结构体所覆盖的部分的表面积Ar之比等于或大于1.1；以及
其中位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面中的所有开口的面积Aup与所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的面积Au之比具有在0.1～0.9的范围内的值，所述范围包含0.1和0.9。
2.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述Afs/Ar之比具有在1.1～2的范围内的值，以及其中所述Aup/Au之比具有在0.2～0.8的范围内的值。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的中间包（10），其中所述Afs/Ar之比具有在1.2～1.6的范围内的值，以及其中所述Aup/Au之比具有在0.3～0.6的范围内的值。
4.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述底板结构体包括凹穴（26）和坝（20）。
5.根据权利要求1所述的中间包（10），包括坝（20），其中所述坝从所述底板向上延伸一定距离，所述一定距离在所述中间包内的钢水的所述正常最大操作液位的40%到60%之间。
6.根据权利要求1所述的中间包（10），包括坝（20），其中所述坝中具有使得钢水能够从中穿过的至少一个坝开口（22），从而使得钢水可流过所述坝并穿过所述至少一个坝开口。
7.根据权利要求6所述的中间包（10），其中使得钢水能够从中穿过的各坝开口（22）的中心处于在所述坝高度的30%～70%的范围内的位置处。
8.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述耐火出口外围底板结构体（28）选自以下各项：网格、蜂窝体及其组合。
9.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述耐火出口外围底板结构体（28）具有内部开放空间区域，所述内部开放空间区域的体积在所述结构体的总体积的至少20%到至多80%的范围内。
10.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述耐火出口外围底板结构体的所述内部开放空间区域由所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面的所述多个开口（36a、36b）组成，其中所述多个开口中的每个开口在垂直方向上的线性尺寸至少为所述多个开口中的每个开口在水平方向上的最大线性尺寸的40%。
11.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述耐火出口外围底板结构体（28）的所述上表面的所述多个开口（36a、36b）具有位于所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面（37a、37b）处的收窄部。
12.根据权利要求1所述的中间包（10），其中，所述至少一个底板结构体包括凹穴（26），所述耐火出口外围底板结构体（28）完全覆盖所述凹穴上表面。
13.根据权利要求1所述的中间包（10），其中所述耐火出口外围底板结构体的所述下表面（39a、39b）与所述耐火出口外围底板结构体的所述上表面（37a、37b）之间的距离Dr与所述耐火挡板的所述高度Drb之比具有在0.1～0.9的范围内的值，所述范围包含0.1和0.9。
14.一种用于从熔融金属中分离杂质的方法，包括：
（a）将所述熔融金属引入至根据权利要求1-13中任一项所述的中间包（10）的浇注空间区域（18）中；
（b）使所述熔融金属从所述中间包的所述浇注空间区域（18）流动至出口（16）；以及
（c）从所述中间包的所述出口（16）提取所述熔融金属。
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