随着高效连铸的发展,提高连铸坯产量和质量成为连铸生产中研究的主要问题之一.连铸坯内部质量包括铸坯洁净度、气体含量、元素偏析和内裂纹等.多年来,人们对铸坯内部质量的研究主要通过各种试验、检测手段以及数值模拟技术完成.该文针对超低头连铸板坯和DF钢连铸小方坯的内部质量,结合南京钢铁股份有限公司的实际,进行了系统的检测分析.主要研究了连铸坯内部夹杂物的类型、数量、分布及来源,确定了提高连铸坯洁净度的方法,同时指出板坯中心裂纹产生的原因;对小方坯的凝固传热和应力分布建立了相应的数学模型,并进行了有限单元分析,初步探讨了结晶器角部锥度设计的新方法.通过对连铸坯内部质量的研究确定,连铸坯内部夹杂物以脱氧产物和二次氧化产物为主,钢水的二次氧化是夹杂物的主要来源;为提高钢水的洁净度,必须优化吹氩处理操作,充分利用LF炉的精炼功能;为确保钢水进入结晶器前的洁净度,必须优化中间包的内部结构,改善钢水在中间包内的流动状态,提高中间包去除夹杂物的能力,均匀各流铸坯间的质量;由于超低头连铸板坯受连铸机机型的限制,铸坯中夹杂物含量较高,在连铸机维护状况不好的情况下,易产生中心裂纹.在小方坯生产中,小方坯偏角部缺陷是主要缺陷之一,其产生的主要原因是铸坯在结晶器内冷却不均匀,造成小方坯偏角部形成热节区,该区域为裂纹敏感区,它的存在大大地限制了拉速的提高.为均匀小方坯在结晶器内的冷却,改进结晶器锥度和内部形状成为结晶器设计中关注的问题.该文采用FORTRAN语言为编程工具,自行开发了使用有限单元法进行连铸坯温度场和应力场数值模拟的程序(TSFEM),并使用该程序对小方坯凝固过程的温度和应力场进行了有限单元模拟分析.结果表明,小方坯的温度和应力分布主要受铸坯角部气隙的影响,气隙是偏角部热节区形成的主要原因;气隙厚度是影响铸坯与结晶器间传热的主要因素,控制气隙厚度,即可改善铸坯角部传热,均匀铸坯偏角部的温度和应力分布,减少应力集中;因为气隙厚度在几个毫米范围内变化,所以只要在很小的范围内调整结晶器角部的锥度,即可控制偏角部热节区的形成.在此基础上,提出了结晶器角部锥度设计的理论依据和设计方法.