薄板坯连铸连轧凭借自身工艺流程短、投资成本低、高拉速和产品接近于成品规格等诸多优势,给钢铁行业带来了巨大的经济效益。在薄板坯连铸中,由于拉速高、坯壳薄、冷却强度大,铸坯更易产生裂纹等质量问题。因此,定量分析薄板坯连铸过程中二冷制度和连铸设备对铸坯质量的影响,对于薄板坯连铸技术的开发和薄板坯连铸机的设计具有重要的意义。本文建立了薄板坯二维热弹塑性模型,给出了高温平面应变条件下铸坯弹性区和塑性区的应力应变的本构关系,为了保证模型的精确性,引入了过渡区概念,并采用加权平均的方法描述其应力应变本构关系。在有限元求解过程中,采用了收敛性较好的三角形单元;铸坯根据凝固时期的不同,所有的节点和单元自动划分编号;总体刚度矩阵采用变带宽压缩技术存储到一维数组,大大提高了计算速度,降低了计算机的内存;对温度荷载采用初荷载法处理,在应力应变的计算过程中,采用了变刚度法,对线性方程组的求解采用了[L]T[L0][L]方法。用Visual Basic 6.0开发了薄板坯二冷应力仿真有限元软件,功能强大,运算速度快,界面友好,易学易用。为增强软件的通用性,采用长方体传热等效不同形状薄板坯连铸机结晶器的传热;在结晶器出口处开发了温度场读入程序,结晶器现场测温数据或更精确的结晶器传热仿真结果可以直接读入,软件自动对步长和温度数据进行插值计算;软件可以对弧形、直弧形和立弯式铸机进行传热和应力的仿真计算,开发了access数据库,可以存储不同型号铸机的结构、工艺参数和不同钢种的性能参数,并且可以随时调用,避免了重复输入的繁琐;软件在仿真运行过程中,铸坯以二维切片形式沿拉坯方向运动,并可以实时显示铸坯断面典型位置的温度、应力、应变和裂纹形成指数等数值;软件具有强大的数据后处理功能,内嵌surfer8.0绘图软件,可以绘制任一铸坯断面数据结果的等值线图。用薄板坯二冷应力仿真软件和大型商用软件MSC. Marc对MDH型薄板坯连铸机所生产的16Mn钢进行了仿真计算,得出了二冷凝固初期、中期、末期和第一对拉坯辊、矫直辊处铸坯断面的等效应力和裂纹形成指数分布,并对结果作了比较,结果表明,二者所得到的仿真结果数值大小和分布规律均基本吻合,从而证实了所开发软件的模型和算法的准确性。在不同拉速和辊间距的条件下,沿拉坯方向,用MSC.Marc的弹塑性蠕变模型对二冷零段某两夹辊之间的铸坯,进行了鼓肚变形仿真计算,并与常用板坯鼓肚公式计算结果进行了比较,数据结果基本吻合。