安钢第二炼钢厂由于铸坯实物质量存在缺陷，轧钢成材率很低，铸坯退废偏高，2004年退废率高达3.7％。为了稳步提高铸坯实物质量，减少退废，通过工程技术人员调查研究发现，铸坯中夹杂物含量偏高是影响铸坯实物质量的主要原因，而对于小方坯来讲，通过优化中间包结构是减少铸坯中夹杂物含量的有效措施之一。 本文通过物理模拟的方法，系统研究了连铸机中间包的流场，对安钢第二炼钢厂的中间包的结构进行优化设计。通过对小方坯中间包的物理模拟，研究了连铸中间包过程在不同状态下的钢水流动、混合以及停留状况，并以提高钢水平均停留时间为依据优化了安钢第二炼钢厂方坯连铸中间包的挡墙设置，找到了挡墙的最优方案，同时保持了中部水口和边部水口流动的均匀性。通过控流装置优化，使钢水平均停留时间延长了近37s，死区体积比例减少了约32％。最后采用发泡聚乙烯粒子模拟大颗粒夹杂物在中间包的上浮行为，分析各种控流装置的控流效果，找到最佳的控流方案，同时认为在高拉速下，其临界液面高度应大于138mm。 在实际生产中对有关研究结果进行了验证分析，其优化设计研究结果对连铸生产具有指导意义，2005年退废率降低了2.1％，经济效益显著。