最终成型的钢材是否有缺陷在相当的程度上受到铸坯质量的影响,而铸坯质量则受到钢水凝固过程及其凝固组织影响,所以对铸坯凝固过程及组织的研究十分必要。通过计算机的数值模拟可以不受制于现场工艺,只需要少量工艺条件就能够利用数值模拟获取比生产实验更多的信息,从而完善改进生产工艺技术。以45号钢小方坯连铸过程为模拟对象,完成了结晶器内铸坯热力耦合模拟、铸坯稳态模拟以及铸坯凝固组织模拟。通过对铸坯在结晶器内的热-力耦合分析,掌握了铸坯温度、凝固、应力分布规律。角部受冷却强度最大,在结晶器内最先凝固,出结晶器温度最低,应力也最大。模拟了浇注温度和拉坯速度对铸坯的影响,浇注温度对铸坯温度、应力产生的影响较小,而拉坯速度的改变则对铸坯表面温度及坯壳应力影响要大的多。在稳态模拟中,分析了在整个连铸过程铸坯的凝固规律,确定了铸坯液相穴的长度及糊状区的位置和大小,以及二冷冷却强度、浇注温度和拉坯速度对其影响。随二冷冷却强度的增加,液相穴和糊状区的长度变短,糊状区位置远离弯月面;随铸坯浇注温度的提高,液相穴越长,但糊状区长度则基本保持不变,其位置远离弯月面;随拉坯速度的提高,液相穴与糊状区长度也越长,同时糊状区位置远离弯月面。通过对凝固组织模拟观察,分析了不同形核参数与工艺对凝固组织的影响。增加平均过冷度,可以降低中心等轴晶区占比,增大晶粒尺寸;增大最大形核密度,则会使中心等轴晶占比增大,晶粒尺寸减小;降低二冷冷却强度,使等轴晶增多,晶粒的平均尺寸变小;增大浇铸温度,使等轴晶减小,晶粒的平均尺寸增大;增大拉坯速度,生成的等轴晶变多,晶粒平均尺寸减小。而增加电磁搅拌则能细化晶粒,增加等轴晶的生成。