保护渣作为连铸生产过程的重要辅料,不仅具有绝热保温、隔绝氧气和冶金除杂等作用,同时承担着稳定传热和降低摩擦等重要功能,从源头上决定着结晶器内的凝固和摩擦行为,主导着各类初生裂纹的形成和演化过程。研究渣道内渣膜/气隙的分布、演变与传热特性,对于调控结晶器与铸坯间复杂的传热和力学行为,提高铸坯质量具有重要意义。本文建立了基于实测温度的结晶器传热反问题计算模型,并在此基础上开发渣膜和气隙厚度分布与热阻计算模型,旨在探讨固态、液态渣膜和气隙的非均匀分布与演化过程,量化研究传导传热、辐射传热在不同介质中的传热特征、贡献及规律。以国内钢厂的弧形板坯连铸机为研究对象,基于实际生产中实测的结晶器铜板温度数据和生产现场的工艺参数,建立结晶器传热反问题计算模型、板坯凝固计算模型,反算结晶器内热流、铸坯表面温度和铸坯凝固的不均匀分布及其特征。以建立的结晶器传热反问题和板坯凝固模型为基础,开发出保护渣渣膜/气隙分布与热阻计算模型,考察了保护渣凝固温度、钢液浇铸温度等因素对结晶器内液态润滑区长度及液、固渣膜厚度和气隙的影响,并探讨了渣膜厚度的不均匀分布及其演化规律,对不同浇铸工艺下的液态润滑区长度、气隙形成位置进行了计算和讨论。以此为基础,为进一步明确液态、固态渣膜和气隙的传导传热、辐射传热的传热特性,模拟计算了浇铸方向不同渣膜/气隙分布条件下的总体热阻,量化探讨传导、辐射热阻在渣膜/气隙中的比例和贡献。之后,研究并分析了界面热阻、导热系数、消光系数,折光率、辐射系数等保护渣物性参数对反算渣膜/气隙厚度、热阻的影响,为模型简化提供初步依据。最后,分别从传导、辐射热阻计算公式、渣膜传导/辐射热阻量化关系两条途径对渣膜和气隙热阻的计算模型进行简化,探讨数值模型应用于保护渣热态行为在线计算的简化和实现方法。本文研究结论为进一步理解保护渣传热机理,调控结晶器内复杂的传热和润滑行为提供理论基础和模型依据。