连铸生产大规格铸坯时经常会出现例如中心偏析、中心疏松等内部质量问题,严重破坏产品的力学性能,而铸坯内部等轴晶区域的形成过程对上述缺陷的出现存在显著影响。由于对连铸凝固过程等轴晶-柱状晶转变现象缺乏直观认识,本文通过数值模拟的方法,建立了考虑等轴晶和柱状晶组织宏观生长过程的多相凝固模型,预测了连铸凝固过程中凝固组织由柱状晶向等轴晶的转变（CET）和宏观偏析的形成,并对不同钢液过热度、最大晶粒密度对铸坯内部质量的影响进行了研究,揭示了凝固组织演变及宏观偏析的形成机制。主要内容如下:（1）基于Eulerian-Eulerian方法和合金凝固理论,建立了液相-柱状晶-等轴晶三相混合凝固模型,该模型基于欧拉方法,将液相、柱状晶相及等轴晶相视为空间连续相,同时对各相的质量、动量、能量和组分传输方程进行求解,此外还定义并求解了等轴晶粒密度守恒方程。对比与单相的焓-多孔介质凝固模型,多相凝固模型将凝固过程中由液相向固相的传质划分为等轴晶和柱状晶生长,根据不同的生长机制分别对其进行计算,通过模拟凝固过程中二者竞争生长而实现对CET现象的预测。（2）对连铸结晶器内钢液的凝固过程进行了数值模拟。以垂直圆坯连铸凝固过程为研究对象,阐述了考虑柱状晶生长、等轴晶形核,等轴晶粒沉淀及热-溶质浮升力对流等作用下的固液相变和宏观溶质传输现象,揭示了铸坯内部CET转变和宏观偏析的形成过程,模拟结果显示铸坯中心由于温度梯度降低和等轴晶沉淀,柱状晶生长逐渐停止,发生CET转变形成了由等轴晶堆积而成的区域,且由于晶粒沉降过程中将富溶质液相向上排出形成射流,在中心等轴晶区形成负偏析,而在CET转变位置附近形成正偏析。（3）分析了不同钢液过热度的影响,随着从结晶器上方进入的钢液过热度增加,抑制了等轴晶粒形核过程,在铸锭靠近壁面区域等轴晶率显著降低,柱状晶组织更加发达,但偏析程度无明显变化。在铸锭中心区域等轴晶率无明显变化,这是由于凝固接近中心区域时,入口熔体过热度的差异对凝固速率和等轴晶沉降已经无明显影响。（4）分析了最大形核密度参数对模型预测结果的影响,由于熔池内的形核过程受到多种因素影响,在目前的模型中不能充分考虑,因而对预设的不同最大形核密度进行参数分析,模拟结果显示随着最大形核密度增大,等轴晶区的面积占比增大,中心等轴晶粒直径减小。