作为连铸机的重要部件,结晶器内均匀稳定的传热条件,是保障铸机稳定运行、高效生产的前提。研究发生在结晶器内的传热与力学行为,对钢液的初期凝固行为进行控制,对于稳定和提高连铸坯质量具有重要作用。为了掌握宽厚板结晶器传热过程的相关规律和特征,针对连铸宽厚板坯生产过程,探讨结晶器热流的影响因素与控制途径,对该铸机累计一年的浇铸数据进行检测和记录,分别讨论拉速、过热度、进水温度等因素对结晶器热流的影响。结果表明,结晶器热流随拉速的升高而上升,但在拉速提高至1.05m·min以上时热流不再增大,碳含量在0.13%时的结晶器热流最低,需要合理设计结晶器一冷工艺和保护渣,形成缓冷以防止纵裂和其他缺陷。以国内某钢厂板坯连铸结晶器为研究对象,基于结晶器铜板温度检测系统的实测数据,通过建立结晶器/铸坯传热凝固反问题模型,利用实测温度反算结晶器／铸坯热流密度。以此为基础,建立基于ANSYS的结晶器有限元计算模型,模型中细致考虑水槽、镀层对结晶器传热的影响,结晶器热面与铸坯之间以反算热流密度作为边界条件,利用二维切片移动方法计算结晶器温度场。结果显示,ANSYS模拟结果与反算程序所得结果一致,印证了传热反问题模型的可靠性。当铸坯出现纵裂时,结晶器宽面方向温度波动明显,相反,在无纵裂的正常工况下,结晶器温度相对均匀,无显著波动。从热面到冷面,铜板温度分布基本为一簇平行的等温线,在冷却水槽区域铜板温度曲线呈弓形,深水槽根部温度比浅水槽根部温度高10℃左右。利用ANSYS建立铸坯凝固过程的二维瞬态模型,以拉坯速度为切片移动速度,模拟铸坯从弯月面到结晶器出口的凝固和应力状态。计算时将温度场模拟的结果作为体载荷,考虑钢水静压力对铸坯应力分布的影响,利用间接耦合方法计算铸坯的应力分布。结果显示：出现纵裂时,铸坯在距弯月面相同距离高度处的温度分布波动明显,而正常工况下铸坯在距离弯月面相同距离高度处温度分布则相对均匀。铸坯实际发生纵裂纹的位置,处于坯壳温度和厚度过渡急剧的区域,根据纵裂纹判据,坯壳凝固较快的区域对周围坯壳产生拉应力,同时该应力作用在其临近范围内,如果坯壳的高温抗拉强度低于该拉应力,就会萌生裂纹。