高碳铬轴承钢是专用钢中质量要求最为苛刻的钢种之一,由于其碳和合金含量较高,在连铸过程中极易产生裂纹、偏析和缩孔等缺陷,使得轴承钢连铸技术的发展较为缓慢。二次冷却制度对连铸生产是非常重要的,它对铸坯裂纹和其它缺陷的形成有着很大的影响。所以合理的二次冷却制度是生产高质量连铸坯重要保障。石家庄钢铁公司炼钢厂连铸生产的轴承钢GCr15 铸坯,由于二冷制度的不合理导致钢坯经常出现裂纹、疏松等缺陷。为获得良好的铸坯质量和产量,有必要对其连铸传热及应力和二冷制度进行研究并优化。调整和优化影响二冷区传热的各相关参数,可以提高铸坯的质量和生产率。本研究以大型有限元软件ANSYS 为平台建立铸坯传热和应力的数学模型对连铸坯凝固过程进行仿真模拟并成功地模拟了轴承钢方坯连铸过程的温度场和应力场的变化以及凝固坯壳生长和液芯的长度。研究了各参数对传热和应力的影响,为提高拉速,抑制缺陷奠定了理论基础。对GCr15 铸坯的高温力学性能研究确定GCr15 钢种的高温塑性和脆性温度区,为连铸坯运行过程中各控制点目标温度的确定提供理论依据。利用上述凝固过程数学模型并结合钢的高温力学性能,制定了连铸坯凝固的目标表面温度,并能够在稳态条件下根据目标温度计算各回路的最佳配水量。确定合理的二冷区配水工艺参数,回归出目标温度下各回路水量与拉速和过热度之间的函数关系式。研究了二冷配水的非稳态控制方法,分析了非稳态控制配水的逻辑控制方法。