在连铸生产开浇前,通常会在结晶器底部摆放冷料如铁屑颗粒以及钢板条等,促进钢液在开浇阶段的凝固过程的进行,并且可以减少漏钢事故的发生。但是如果结晶器开浇阶段底部钢板条融化不充分,容易导致初生坯壳不能充分凝固,连铸坯的头坯在没有充分凝固的情况下,拉坯时可能会引发漏钢事故。为了减少漏钢事故的发生,已有的工业实践提出,将钢板条替换成为弹簧可以很好地弥补钢板条作为结晶器开浇冷料的缺点。由于弹簧的丝径更为细密,可以充分吸收高温钢液的热量,促进钢液坯壳形成的同时可以使钢液充分凝固。已有的针对结晶器底部铺放弹簧与铁屑颗粒的研究大多集中在对开浇漏钢的影响。研究指出连铸生产过程中,相较于正常坯、尾坯,连铸坯头坯是夹杂物含量最高的一段,连铸坯头坯中T[O]的含量以及保护渣含量都要高于其他坯次,而造成这些夹杂物产生的主要原因就是结晶器内开浇流场的液面波动。而结晶器底部铺放弹簧与铁屑颗粒对流场液面波动构成什么样的影响,能否优化开浇流场,需要我们进一步考察。本研究以物理模拟的方式针对连铸结晶器内钢液开浇瞬态的流动行为进行研究,通过建立1:4物理模拟循环系统,研究了方坯、板坯结晶器在不同开浇拉速下,结晶器底部颗粒厚度以及结晶器底面弹簧排布对结晶器内开浇流场的影响。主要的研究结果如下:（1）在较低的开浇拉速下,方坯结晶器底部的颗粒可以有效减少结晶器内达到稳定状态所需的时间。同时可以减少结晶器液面处的波动,以及减少发生水跃现象时的最大水跃高度。半排弹簧的排布方式能够最大程度上减小液面波动;随着开浇拉速的逐渐增加,全排弹簧的排布方式要好于另外两种弹簧排布。（2）在较高的开浇拉速下,增加方坯结晶器底部颗粒的厚度,能够减小约50%的液面波动,继续增加底部颗粒厚度,对液面波动的影响不大。在较低的开浇拉速下,二层颗粒厚度能够减小约20%的液面波动。（3）在较小的开浇拉速下,颗粒厚度增加一倍,可以使方坯结晶器中间液位的液面波动降低80%;在较大的开浇拉速下,方坯结晶器底部铺放两层厚度的颗粒相较于只铺放一层颗粒,可以减小最终液位附近50%的液面波动,进一步增加颗粒厚度,对最终液位液面波动几乎没有影响。（4）在开浇拉速为0.6m/min的情况下,增加一层颗粒厚度可以降低中间液位附近的液面波动,继续增加颗粒厚度,对中间液位附近的液面波动影响不大。在0.8m/min的开浇拉速下,颗粒厚度由一层增加至两层,对板坯结晶器内液位波动影响很小。继续增加颗粒厚度,可以很好地抑制结晶器内液位波动。在1.0m/min的开浇拉速下,颗粒厚度由一层增加至二层,对板坯结晶器内液位波动抑制效果显著。（5）在实验进行的三个开浇拉速下,半排弹簧对板坯结晶器液位波动的控制效果要好于其他弹簧排布效果;随着开浇拉速的增加,交叉弹簧排布对最终液位附近液面波动的抑制效果呈现增强的趋势。竖排弹簧的排布方式对液位波动控制效果最差,仅好于结晶器底部无弹簧的情况。