中间包冶金功能可以概括为改善铸坯凝固质量和提高纯净度两个主要方面,中间包冶金技术的开发和应用均围绕这两个目的进行。提高中间包内各流钢水成分、温度均匀性,改善各流一致性,从而减少非稳态浇注,实现低过热度恒拉速浇注,是改善铸坯凝固质量的基础和前提;改变钢液的流动状态,延长钢液在中间包内的平均停留时间以促进夹杂物上浮,利用微气泡捕捉吸附夹杂物并防止二次氧化等,是实现中间包净化钢液的有效途径。本文从优化中间包流场入手,构建了全混区修正组合模型,确立了各流一致性评价方法,优化流场后实现了大型夹杂物有效去除;进一步通过在工业生产中长水口大流量吹氩,成功在钢液中生成、提取微小气泡,研究了真实钢液中微小气泡的形貌特征、尺寸分布及去除显微夹杂物行为,实现了中间包长水口吹氩生成微小气泡去除显微夹杂物技术的工业应用。主要研究内容及结果如下。（1）建立多流非对称中间包钢液流动特征分析模型。在多流非对称中间包物理模拟试验中发现,用经典组合模型和Sahai修正组合模型描述中间包流动特性时存在死区比例偏大问题,主要原因是上述两种模型的死区除了模型定义的死区外,还包含了全混流中停留时间超过理论停留时间两倍的流体贡献。本文建立了全混区修正组合模型,对经典组合模型中死区比例计算方法进行了修正,剔除了该部分贡献。应用新模型在单流中间包和多流非对称中间包上进行试验,并与经典组合模型和Sahai修正组合模型两种方法进行了比较。结果表明,对于单流中间包而言,新模型计算出的死区比例小于后两种模型,但差异相对较小;对全混流较为发达的多流中间包,新模型计算出的死区比例显著小于后两者,与流场显色实验结果吻合度更高,能更加准确地描述中间包内流动特性。新模型解决了经典组合模型和Sahai修正组合模型分析多流中间包流动特性不准确的问题。（2）多流非对称中间包流场优化。应用新建立的全混区修正组合模型,解决澳森钢厂原中间包流场存在的短路流和死区比例高等问题。通过不对称性分析、导流板优化、带导流孔挡墙+挡坝正交设计优化等系列研究,得到了带导流孔挡墙+挡坝（导流孔半径60mm、坝4高度300mm）的最优中间包结构方案。工业生产采用最优方案后,死区比例由28.4%降到12.9%,峰值时间标准差由30.7s降到24.8s,峰值标准差由0.231降到0.139;平均停留时间由709.7s增长至879.9s;3流和1流铸坯中的大型夹杂物分别由21.21 mg·（10kg）-1 和 15.96mg.（10kg）-1下降到11.42 mg·（10kg）-1 和 12.21 mg·（10kg）-1,平均温差从2.9℃降至2.1℃。流场优化后,中间包内各流钢水温度均匀性提高,各流一致性得到改善,中间包对大型夹杂物去除能力增强。（3）长水口大流量吹氩去除夹杂物技术工业应用研究。在中间包流场优化后大型夹杂物去除能力增强的基础上,进一步研究显微夹杂物的去除技术,通过在工业生产中长水口大流量吹氩,在中间包钢液中成功生成大量弥散微小氩气泡,研发了“冷钢片沾钢法”提取中间包内钢液中实际存在的氩气泡。扫描电镜、激光共聚焦显微镜和工业CT分析表明:冷钢片沾样内部气泡尺寸100～1000μm,平均直径为500μm,湍流破碎是长水口吹氩生成微小气泡的主要机理;部分气泡内壁及内部捕捉粘附有夹杂物,气泡粘附Al2O3夹杂物的概率,明显高于粘附硅铝酸盐复合夹杂物的概率。应用结构优化后的中间包并采用长水口大流量吹氩技术后,钢中尺寸大于20μm夹杂物彻底去除,5～10μm夹杂物去除效果明显提高,连铸过程T[O]去除率随吹氩流量不同,分别提高6.05%～28.91%,连铸过程增[N]量降低45.83%,中间包内显微夹杂物去除效果明显提升,保护浇注进一步增强。（4）微小气泡运动、分布及净化钢液行为研究。采用欧拉-拉格朗日方法和离散相模型对优化中间包气-液两相流动进行模拟,进一步研究大流量吹氩条件下,钢中微小气泡的运动、分布及净化钢液行为。研究结果表明:长水口吹氩流量为3.0m3/h时,直径为0.134mm尺寸气泡在中间包扩散范围广,可扩展到浇注区,平均停留时间为24s,停留时间最长可达200s;尺寸大于0.938mm的气泡集中在冲击区;0.134～0.670mm直径微小气泡随气泡直径增大,在中间包内的停留时间和运动轨迹长度不断减小,变化显著;直径为0.938～1.742mm的微小气泡在流场中的停留时间和轨迹长度随直径变化较小,趋于平缓;当直径大于0.670mm时,气泡随高速钢液至冲击杯底面后会迅速上浮去除;直径为0.670mm左右尺寸气泡单位时间内的过滤体积相对最大,且分布较为弥散,对钢液的过滤净化效果最佳;每秒内中间包内生成的氩气泡过滤钢液体积约为冲击区体积的0.44倍,长水口吹氩生成的细小氩气泡可发挥较好的夹杂物过滤去除效果。