在连铸过程中,中间包水口堵塞问题一直是困扰连铸生产的问题之一,水口内粘附的堵塞物会引起偏流、结晶器液位波动等现象,严重影响了铸坯的表面质量,其浇铸状态的稳定与否对铸坯质量有着直接的关系。因此,优化水口结构对解决水口堵塞问题有着重要的意义。本课题以某钢厂浸入式水口及断面为1200 mm×200 mm的板坯结晶器为研究对象,研究浸入式水口结构对于水口内钢液流动行为以及出口钢液速度分布的影响。采用PIV水力学模型实验、数值模拟对浸入式水口内部钢液的流场以及结晶器内浸入式水口出口钢液速度分布进行实验研究,在此基础上明晰优化浸入式水口内部结构可以改善浸入式水口内钢液流动,减轻出口附近结瘤,改善钢液对结晶器的冲击深度。1.水力学模型实验中,板坯结晶器的断面为1200 mm×200 mm,内径为75 mm浸入式水口,结晶器拉速为1.3 m/min时。研究水口结构参数对于浸入式水口内液体流速的影响。实验结果表明,在浸入式水口内部添加半球冠体后,液体流经凸起的半球冠体时产生局部旋流,由于纵向能量的损失导致浸入式水口内流股流速减小。2.数值模拟结果表明:在浸入式水口内部添加半球冠体后,水口内液体在水平截面上产生速度从而产生旋流;出口速度衰减明显,冲击深度得到改善;出口流股由单一射流变为旋转流。水力学模型实验以及数值模拟结果表明:浸入式水口(内壁添加半球冠体),可以使水口内钢液产生旋流,减小水口内部流速;出口速度减小明显,可以改善冲击深度;出口流状由单一射流变为旋转流。因此,改变浸入式水口内壁结构可以改善水口内部流动、减轻结瘤,降低钢液对结晶器的冲击深度。