随着高效连铸的发展,结晶器和浸入式水口的冶金作用越来越重要。深入研究结晶器内钢液运动行为是促进连铸工艺顺行,改善铸坯质量的关键因素。不合理的钢液流动行为,严重影响铸坯的质量及连铸生产的顺行,而结晶器的流动状态除受拉速及吹气量影响之外,很大程度受水口的结构参数的影响。因此,研究及优化浸入式水口结构参数,对于改善铸坯质量、确保连铸生产顺行具有重要意义。本文以宝钢3#板坯连铸结晶器为研究对象,根据相似原理建立0.5︰1的水模型。结合现场浇注情况和铸坯质量问题,通过水力学物理模拟实验方法,研究了宝钢现用水口和待用水口在不同工艺条件下液面波动、液渣分布、卷渣行为、气泡分布、冲击深度及流场的影响规律;研究了水口底部和侧孔形状对结晶器内钢液流动行为的影响;在上述基础上,对宝钢现用水口进行了优化。最后,根据物理模拟实验结果进行了现场实验。研究结果表明:现用水口上循环弱,热交换慢,保护渣融化不均匀导致铸坯出现裂纹。针对原水口存在的问题,通过改变水口形状、中孔侧孔面积比及底部形状,设计了五种新水口方案,通过模拟择优选出了两个最适合现有工艺条件下浇注的浸入式水口。220mm厚结晶器使用扁形、侧孔倾角-15°、底部形状为凸底的水口;300mm厚结晶器使用圆形、侧孔倾角-15°、底部形状为平底的水口。采用优化水口浇铸时,结晶器内钢液流动稳定,温度分布均匀,对于改善宽板坯质量具有积极的作用。现场试验结果表明,使用优化的水口,液渣分布均匀,铸坯表面纵裂纹减少了30%以上,纵裂纹报废率为零,皮下夹杂减少了5%以上,水口使用效果良好。