高效连铸是国外二十世纪与连铸坯热送热装工艺匹配而发展起来的冶金新技术,是以高作业率、高拉速、高质量为核心。ROKOP连铸机是在此背景下产生的机型。该机型由于不设二冷拉矫辊,处理漏钢事故方便迅速,作业率明显提高,得到国内外钢铁企业广泛的应用。我国方坯连铸机占总钢产量的60%以上,主要应用的为该机型;另一方面,也正是由于ROKOP连铸机无二冷拉矫辊,在生产过程中铸坯无导向辊,故而有一定的振颤,使铸坯横裂纹的缺陷明显表现出来;再者,我国转炉正处于由冶炼普碳钢向冶炼品种钢转型时期,钢中合金元素的增加,增加了钢的裂纹敏感性和钢的凝固收缩复杂性。连铸技术需要新的理论和新的基础数据支持。我国正处于经济高速发展时期,结构用钢占主导地位,同时品种钢的需求也大量增加,20MnSi钢种为现行主导产品之一。用ROKOP连铸机生产以该钢种为主的结构钢出现了广泛的横裂纹缺陷,严重时无法进行生产,严重影响了炼钢生产的技术经济指标。而本研究正是为解决炼钢由普碳钢连铸坯向品种钢连铸坯生产过渡出现的质量问题而提出的。本课题以我国目前广泛采用的ROKOP连铸机生产的方坯和矩形坯为研究对象,建立符合现场实际工况条件的连铸坯凝固传热模型,求出合理的铸坯冷却强度和凝固收缩量,以优化铸坯冷却工艺,设计制造出符合铸坯收缩规律的抛物线结晶器,并优化振动参数,同时分析钢液成分对铸坯横裂纹的影响,以达到提出解决铸坯横裂纹的技术措施,解决铸坯横裂纹质量问题。本研究在理论分析和现场操作的基础上,对影响铸坯表面质量的诸多因素进行研究,提出了有效的改善措施。对铸坯表面横裂纹的产生机理进行了研究,提出了控制矫直温度在脆化温度范围之外,从而优化结晶器与二冷配水制度。为了防止铸坯在振痕处表面质量恶化,研究了结晶器振动机构,提出及时对振动机构进行检修、清洁,并采用高振频、小振幅振动以减少负滑动时间来控制铸坯振痕深度,改善铸坯表面质量。通过对钢液化学成分的分析研究,提出了合适的合金元素含量以及杂质含量。使得铸坯由于横裂纹引起的废、次品基本消除。