本文以邯郸钢铁集团有限公司第三炼钢厂(以下简称“邯钢三炼钢”)大板坯连铸机为背景,利用水模型和数学模型模拟,系统地研究了浸入式水口的浸入深度、内径、侧孔倾角、截面积、水口壁厚、底部结构形状等主要工艺参数对结晶器内钢液流场和温度场的影响,从而使浸入式水口工艺参数组合得以优化。本研究不仅使结晶器流场和温度场的研究得以进一步深入,而且进一步完善了评价结晶器流场的指标,还可为常规板坯连铸结晶器浸入式水口工艺参数的优化组合提供了更加合理的依据。本文首先在商用软件PHOENICS3.4操作平台上,采用κ?ε湍流模型建立数学模型,用三维模拟研究了结晶器内钢水的流场和温度场。基于Froude准数,通过几何相似比为1:2的结晶器及浸入式水口水模型实验,研究了浸入式水口不同侧孔倾角对结晶器内流体流动和液面波动的影响。结果表明,倾角的改变,结晶器内的流场的基本特征不变,但是结晶器内流场状态的变化明显;水模型验证了PHOENICS3.4软件平台上建立数学模型的可靠性。利用建立的数学模型,以冲击点温度、液面卷渣、夹杂物上浮和机械冲击强度为评定指标,进一步完善了评价结晶器流场、温度场的指标体系;考虑不同形状的水口内流体流动,采用正交方案对结晶器流场、温度场和浸入式水口工艺参数进行了综合评价和系统优化。研究表明:浸入式水口侧孔倾角不同于射流角;水口底部结构形状、水口壁厚对结晶器内流场和温度场有明显影响,凹槽型水口底部结构比较合理,合理的水口工艺参数应考虑水口的壁厚的影响;在保证结晶器内最佳流场和温度场的前提下,得到邯钢三炼钢现行条件下,最佳的水口浸入深度为120mm、水口内径尺寸为63.75mm、侧孔倾角为15o、侧孔的截面积为60×65mm2。将数学模拟优化方法用水模型实验进行验证,证明了基于本指标体系的数学模拟及优化方案的可靠性。