随着近几年投产的大方坯连铸机日趋增多、连铸大方坯的产量逐渐提高,铸坯的质量越来越受到连铸工作者的重视。由于大方坯具有断面尺寸大、钢水静压力大、坯壳线收缩大、铸坯热容量大、液相穴长等特点,其更容易产生表面裂纹、中心疏松等质量问题。铸坯质量问题的产生与其凝固过程密切相关,而铸坯的凝固过程主要受到结晶器冷却及二次冷却的影响,因此研究铸坯的凝固传热过程、制定合理的冷却水流量对了解大方坯凝固过程和保证铸坯质量具有重要的意义。本文以东北特钢380mm×490mm大方坯连铸机为对象,结合现场实际,深入研究了大方坯连铸的凝固传热过程,根据传热机理,建立了大方坯二维传热数学模型。建模时,对铸坯凝固过程中释放的潜热采用热焓法处理；考虑到传热模型是非线性偏微分方程,无法求得解析解,采用有限单元法对模型进行数值求解。应用模型模拟了不同工况条件下的铸坯横截面温度分布情况和坯壳生长情况,利用现场实测的铸坯表温度数据,对比模型计算的数据,验证了所建模型是准确合理的；分析了拉速、过热度等工艺参数对铸坯凝固过程的影响。连铸二冷区各段配水量是影响铸坯质量的直接因素,不合理的二次冷却制度会导致铸坯出现质量问题。本文从提高铸坯质量、改善二冷制度的目的出发,针对二冷水量的优化问题,研究了二冷水优化的冶金准则函数优化法,结合大方坯凝固传热模型,建立了基于自适应蚁群算法的二冷配水优化模型。针对基本蚁群算法易陷于局部极小、停滞等缺点,采用了一种改进的自适应蚁群算法,以此来提高连铸二冷配水函数优化的搜索效率。经过仿真计算,优化后的表面温度分布较优化前平缓,温度回升速率降低,较好地满足了冶金准则对改善铸坯冷却过程和提高产品质量的要求。