连铸坯表面裂纹、中心疏松和偏析等缺陷对钢材的力学性能和成材率具有重要影响。表面裂纹缺陷的产生与连铸坯表面温度波动密切相关,主要受到连铸坯二次冷却的影响;中心疏松和偏析是铸坯凝固过程产生的固有缺陷,主要受到钢种成分和连铸工艺参数的影响,轻压下是抑制中心疏松和偏析的最为有效的技术手段之一。在实际生产中,拉速变化等非稳态浇铸状态时有发生,二冷水流量和轻压下参数需根据浇铸状态进行动态调整,即需实现动态二冷和动态轻压下控制,这对于保证铸坯表面温度的稳定控制和轻压下效果具有重要意义。本论文以板坯连铸机升级改造为契机,为充分发挥铸机的效能,进一步提高连铸板坯质量,在连铸板坯凝固传热数学模型建立的基础上,自主开发了连铸板坯动态二冷控制系统和动态轻压下控制系统,并进行了在线测试和应用。动态二冷和动态轻压下控制系统的开发与应用,极大地促进了连铸过程控制技术水平和连铸板坯质量的提升,同时也掌握了动态二冷和轻压下核心技术,为后续的技术移植打下了良好基础。动态二冷和动态轻压下的基础是连铸板坯凝固状态的在线跟踪,为此,在连铸板坯凝固传热过程解析和合理假设的基础上,建立了三维连铸板坯凝固传热数学模型,实现了对铸坯任意位置节点温度和固相分数的预测,并具有良好的工艺适应性。验证结果表明,铸坯表面温度和凝固坯壳厚度与实测结果基本吻合,所建立的连铸板坯凝固传热数学模型具有足够高的预测精度。为满足在线应用对凝固传热模型求解和反应速度的要求,对连铸板坯三维凝固传热数学模型进行了适当简化,建立了连铸板坯凝固状态在线热跟踪模型,其预测精度与三维模型基本一致。以在线热跟踪模型为基础,制定了连铸坯表面温度控制目标、开发了增量型PID二冷水量算法,并开发了水量防抖控制策略,最终建立了基于模块化设计的管理层、控制层和执行层的三级动态二冷控制系统。在线测试结果表明,所建立的动态二冷系统可随浇铸条件的变化快速调节二冷水量,可有效实现铸坯表面温度的稳态控制。动态二冷控制系统应用效果表明,浇铸过程板坯表面温度波动范围显著降低,连铸板坯表面裂纹发生几率显著降低。以在线热跟踪模型为基础,开发了动态轻压下参数的计算方法,开发了关于拉速变化和主控钢种变化的轻压下调整策略,开发了关于电文阻塞、铸造长度和时间异常等的模型稳定运行保障策略,开发了轻压下异常状态处理等控制策略;根据轻压下参数计算方法和控制策略,开发了基于模块化设计的包含管理层、控制层和执行层的三级动态轻压下控制系统。在线测试结果表明,该系统可实现轻压下参数的快速精确调整,具有良好的适应性和在线控制能力。应用效果表明,连铸板坯中心偏析和中心疏松得到显著抑制,低倍合格率及其稳定性得到显著提高,波动范围显著减小;成品钢材质量跟踪表明,动态轻压下控制实施后,厚板探伤合格率显著提高,屈服强度、抗拉强度、断后延伸率和冲击韧性等力学性能指标及其稳定性显著提高。