中间包是冶金反应过程中的重要容器，具有储存、分配和净化钢液的作用。中间包内合理的控流装置，能够有效调整钢液的流动状态，均匀钢液成分和温度，促进夹杂物上浮。以国内某钢厂四流连铸中间包为研究对象，采用数值模拟和物理模拟相结合的方法，模拟中间包内不同控流装置方案的流场和温度场，选出最佳优化方案，并进行水模验证。其次，对空包过程中自由液面卷渣的临界高度进行模拟，研究不同拉速下的临界卷渣高度和漩涡形成过程。数学模拟研究表明：原包控流装置不合理，对远端出口的控流能力弱，导致中间包内部温差和各出口温差相差较大，分别为10.4℃和8.9℃。优化后方案有效改善了钢液在中间包内的流动状况，包内温差和各出口温差只有7.9℃和2.6℃。根据相似原理，建立1:2.5的物理模型，模拟钢液在原包内的流动情况。水模实验结果表明，由于原包冲击区域较小，导致各流最小停留时间和峰值时间较小，死区比例较高，不利于炼钢生产的顺利进行。中间包控流装置采用弧形开孔导流墙和湍流控制器优化后，中间包冲击区体积变大，对两端的控流能力增强，流体在中间包内的流动情况得到很大改善。优化后1、2流死区比例分别减少了12.3%、12.1%，平均停留时间分别提高39s、52s。对空包过程表面卷渣的临界高度进行数学模拟，结果表明漩涡的产生是由出口向上发展贯通的。拉速对卷渣临界高度的影响较大，拉速越大，临界高度越高。自由液面较高时，表层钢液的流速方向为水平方向或近水平方向，钢液的流动主要受液面波动的影响；当液面降低时，出口上方表层钢液的流速方向为径向流动，出口处漩涡对自由液面的影响较大，造成了漩涡不断发展恶化直至贯通。