中间包作为钢液与气体、渣、和耐材三相的连续反应容器,改善钢液流动,促使夹杂物上浮。结晶器是控制钢水洁净度的最后环节,结晶器内的传输行为对夹杂物的上浮,钢液的卷渣,铸坯表面质量有重要影响。本工作采用水模型实验的方法对某钢厂板坯连铸中间包内部控流结构和连铸浸入式水口结构参数及工艺参数进行优化研究。针对某厂要求并结合前人经验,相似比为1:4,选择堰深、坝高、堰坝之间距离、堰与湍流控制器之间的距离4个因素,4个水平,进行正交实验,对中间包内部控流装置进行优化,优化方案在数学模拟中得到验证;选择浸入式水口侧孔倾角、插入深度、拉速以及浸入式水口侧孔面积这4个因素对结晶器内钢液面波动及冲击深度影响的研究。研究结果表明:(1)在本实验条件下,以死区体积分数作为衡量中间包流场的标准,各因素影响大小的次序:坝高>堰深>堰与湍流控制器之间的距离>堰坝之间的距离。(2)中间包最佳优化实验方案A4B2C1D2,即堰深265mm,坝高110mm,堰坝之间的距离75mm,堰与湍流控制器之间的距离483mm。该方案与原型设计方案相比,平均停留时间延长3.5%,死区体积分数减少19.88%。运用Newton速率公式计算出,夹杂物直径大于3.2μm在170s内均能上浮。(3)拉速增大(1.0～1.2m/min),加剧结晶器液面波动,易产生卷渣,不利于结晶器操作,严重影响铸坯质量;并使冲击深度增加,夹杂物随向下钢液流股进入液相穴深处,夹杂物上浮困难。选择较小的拉速有利于减少卷渣的发生。(4)水口插入深度(30～42.5mm)和水口侧孔倾角(15°～35°)增大,冲击点下移,液面波动减小,卷渣现象减少,但保护渣熔化难度增大且冲击深度增加也不利于夹杂物上浮;水口侧孔面积越小,液面波动越大。在液面稳定的情况下,可选择较小的插入深度和水口侧孔倾角。