板坯连铸工艺由于其生产效率高、能耗低等优点在全世界的钢铁行业中得到了迅速地发展。连铸过程中不合理的冷却工艺参数和钢水静压力造成的铸坯的过大鼓肚变形,会严重影响铸坯质量甚至使生产不能正常进行。因此,研究连铸凝固传热和鼓肚变形,对连铸机设计、工艺参数优化、控制和改善铸坯质量具有重要的理论和实际意义。本文系统研究了连铸板坯在结晶器和二冷区的凝固传热过程,确定了板坯温度场仿真所需的传热学方程及边界条件,建立了板坯凝固过程的有限元分析模型,分析了板坯凝固传热过程。在此基础上,建立了板坯鼓肚变形的三维有限元模型,分析了板坯鼓肚变化规律及应力应变状态。采用ANSYS有限元软件对连铸板坯凝固过程进行了仿真计算,得出了板坯在结晶器和二冷区任意位置的温度场分布,并研究了工艺参数如浇铸温度、拉坯速度对铸坯表面温度、坯壳厚度、凝固终点位置的影响。在此凝固仿真计算结果的基础上,采用弹塑性蠕变模型,充分考虑高温铸坯的蠕变特性,利用蠕变的有限元方法,分析了铸坯的鼓肚变形,揭示其一般规律及形成机理,得出了蠕变变形是引起鼓肚变形的主要因素的结论。将模拟结果与经过确认的结果比较,验证了有限元分析结果的正确性,并探讨了主要工艺参数对鼓肚变形的影响,提出了有效控制鼓肚的措施。