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结晶器是去除钢中夹杂物、保证钢水质量的最后环节,是连铸机的“心脏”,而浸入式水口对结晶器流场和初期凝固的冶金作用也愈加重要。优化与研究水口结构参数以及选择合适的工艺参数范围,对于改善铸坯质量具有重要意义。本文以国内某钢厂板坯连铸机结晶器为研究对象,通过建立1:2结晶器物理模型,研究了四个断面下5种水口结构参数和3个连铸工艺参数(通钢量、插入深度以及吹气量)对结晶器内的钢液流动行为(液面波动、流场及冲击点深度)、液渣层分布状况以及气泡分布情况等的影响规律,同时应用FLUENT商业软件数值模拟实验各工况下流动和传热行为,研究各断面下水口结构参数、插入深度等对温度场及速度场的影响规律,结合物理模拟与数学模拟实验结果,并通过现场试验验证,提出最佳水口结构尺寸及合适的工艺参数,得到以下结论:(1)在断面宽为1800mm条件下,N1~N5各水口液面波动情况不尽相同,随着通钢量的增加,液面波动呈增加趋势,各水口对通钢量变化的敏感程度从大到小分别为N5、N1、N3、N2、N4;随着插入深度的增加,液面整体波动量呈减小趋势,各水口下插入深度变化对液面波高的影响程度从大到小分别为N2、N3、N1、N5、N4。(2)直管式与透气塞式通气方式对液面波高几乎没有影响;流股冲击深度随着插入深度的增加呈现增加趋势,冲击深度由大到小的各水口顺序为N2、N3、N5、N1、N4,冲击深度受水口结构的综合影响;水口N1在各个断面下渣层活跃程度均较合适,而水口N4在大断面时,N5在小断面时液渣层活跃程度才合适,水口N2下渣层不够活跃。(3)断面宽在1550~1800 mm控制流场的最佳工艺参数如下,水口结构取N4,插入深度范围为110~150mm,吹气量可取7~9L/min;而断面宽在1050~1250 mm的最佳工艺参数为,水口结构可选择N1、N5,插入深度范围为130~170mm,吹气量可取5~7L/min。(4)宽断面为1050mm,使用N1水口工况下,钢水弯月面温度在1810K左右,分布均匀,N2~N5各水口具有类似的温度场和流场分布模式,但N3水口的回漩流动的影响范围更广。(5)现场验证时,采用两个优化水口下的表面缺陷降等率均≤0.2%,N1、N5水口下轧材质量分别较原有水口轧材缺陷率降低33.3%、22.8%。