连铸二次冷却制度是影响铸坯质量的关键因素,不合理的冷却制度会使铸坯产生内部裂纹、外部裂纹、鼓肚和中心偏析等缺陷。因此,对二冷区水量进行优化,获得合理的连铸二冷配水参数具有较大的实践意义。本文以某钢厂方坯连铸机为对象,主要工作如下:一、建立铸坯凝固传热模型。铸坯凝固传热模型是模拟铸坯凝固进程和参数优化的有效工具。本文从铸坯凝固传热特点出发,对建立模型所需的物性参数做了分析、选择和计算,建立了二维传热模型,并用控制容积法对其进行求解。二、数值模拟分析工艺参数对凝固过程的影响。在传热模型的基础上,仿真分析了拉速和过热度对方坯凝固的影响(温度场、坯壳厚度),并结合冶金准则构造多目标优化目标函数,为下文二冷配水参数优化提供理论基础和数据支撑。三、开发了基于差分进化算法的连铸二冷水优化多目标优化算法。将差分进化算法应用于连铸二冷水优化的多目标优化问题的求解,讨论了多目标优化问题中要解决的关键问题,即种群多样性的保持和目标权重的处理。采用拥挤距离的方法维持种群的多样性和分布性,用层次分析法进行各优化目标函数之间的权重处理。优化结果表明,该算法能够兼顾解集的收敛性和分布性,且多次优化一致性较好。四、连铸二次冷却制度的确立。将开发的优化算法应用于连铸二冷水优化问题的求解,对水量进行优化,并拟合出基于拉速-水量的关系曲线,确定连铸二冷配水参数,构建合理的连铸二次冷却制度。将研究成果应用于生产实际,有效提高连铸质量、改进和升级连铸生产工艺。