结晶器是控制铸坯质量的一个重要环节,结晶器的工艺参数决定着铸坯质量的好坏。好的工艺参数能减少铸坯缺陷,提高铸坯质量。相反,将会造成夹杂、裂纹等铸坯缺陷,甚至会造成漏钢等严重生产事故。在结晶器中,钢液的流动形态对铸坯质量起着决定性作用,对钢液流动形态的控制是非常必要的。影响钢液流动形态的主要因素是浸入式水口结构。浸入式水口的浸入深度、侧孔倾角、侧孔面积比和侧孔形状对钢液的流动形态有着重要影响。因此,研究并优化浸入式水口结构是非常必要的。结晶器中的生产过程是在高温下进行的,这也加大了研究的难度。目前对结晶器的研究方法主要有两种,物理模拟和数值模拟。物理模拟主要是水模型试验,根据相似原理,用水代替钢液进行流动状态的实验研究。数值模拟则是利用Ansys、Fluent等软件对物理现象进行模拟和数值计算。本课题中,利用物理模拟的方法研究了浸入式水口的浸入深度、侧孔倾角、侧孔面积比和侧孔形状在断面为220mm×1600mm、250mm×1200mm、250mm×1600mm.270mm×1200mm、270mm×1400mm、270mm×1600mm、300mm×1200mm300mm×1600mm的结晶器中对钢液流动状态的影响。研究结果表明,侧孔倾角为15°时,椭圆形水口面积比大于2.14或者2.48(不同的断面界限不同),结晶器液面波动明显减小；准椭圆形水口面积比大于2.32,结晶器液面波动明显减小；侧孔倾角为12°时,椭圆形水口面积比大于2.14或者2.48(不同的断面界限不同),结晶器液面波动明显减小；准椭圆形水口面积比大于2.61,结晶器液面波动明显减小。利用数值模拟方法对断面为270mm×1600mm的结晶器进行了数值模拟,研究了对比方案10#、最优方案7#、原方案5#水口的结构参数对结晶器内钢液流动状态,温度场的影响。研究结果表明：浸入深度从100mm增加到220mm,在结晶器上部以及液面,高湍动能区域逐渐缩小,冲击深度由360mm增加到500mm。倾角从12°增加到15°,冲击深度由320mm增加到360mm。面积比从2.48增大到2.97时,结晶器上部温度会减小2～5℃,而下部温度会减小3℃。通过实验最后确定7#水口为最优结构水口,140mm或者180mm为最佳浸入深度。