随着钢材市场的竞争日趋激烈，人们的越来越重视钢铁产品的质量，因此对连铸生产的要求越来越高。结晶器作为连铸生产中的核心环节，对于铸坯的质量有重要的作用。良好的结晶器内钢液流场能够促进保护渣的熔化，减少钢液卷渣，有利于夹杂物的上浮和去除，保证凝固坯壳的厚度。文章以唐山某钢厂断面为440mm×150mm的矩形坯连铸结晶器为研究对象。针对该断面矩形坯结晶器在生产过程中出现自由液面表面流速较小，上部供热量不足保护渣熔化较差，钢液冲击深度较大，高温区下移等情况，因此需要对水口进行优化。在优化过程中研究了水口出口面积比、水口倾角、拉速和水口浸入深度对结晶器自由液面表面流速和结晶器内流场的影响。在优化出适合该断面生产的水口后又着重模拟了使用优化水口后发生偏移和结瘤时结晶器内流场的主要特征。实验通过使用Fluent商业软件建立矩形坯结晶器三维模型，以自由液面流动和结晶器内流场状态作为评定指标进行模拟研究。并根据生产现场实际情况建立相似比为1:1的物理模型，系统研究水口结构参数和连铸工艺参数改变时结晶器内流场的变化规律。实验结果表明，原水口水口出口面积比和水口倾角较大，优化水口出口面积比为2.42，水口倾角为25°。减少水口出口面积比和水口倾角能够使自由液面表面流速增大，缓解液面涡旋的产生。连铸过程中水口偏移结晶器中心位置或者产生结瘤时会引起结晶器内钢液流动的不对称。水口不同方向的偏移对结晶器内流场影响程度不同，但均会引起液面出现涡旋现象。水口单侧出现结瘤时会使水口两侧钢流量不同，最终引起结晶器液面流动出现涡旋，结晶器内流场流动不对称，且结瘤程度增加时流场不对称程度随之增大。