连铸生产过程中，铸坯的凝固进程往往偏离理想状况，结晶器内非均匀的传热、变形和摩擦是诱发铸坯表面缺陷的主要根源，成为稳定和提高连铸坯质量的瓶颈性因素。其中，合理衔接数值模拟与浇铸过程实测数据，以考察结晶器复杂冶金过程的非对称、非均匀特性，进一步探讨真实工况下铸坯与结晶器的传热/凝固、应力/变形、摩擦/润滑和气隙分布等影响连铸坯质量的重要因素，是研究工作的重点之一，对于铸坯质量提升和连铸工艺优化具有重要意义。有鉴于此，本文将实测数据与数值模拟相结合，重点围绕连铸板坯-结晶器传热、凝固、变形和摩擦行为进行研究，主要内容如下:　　首先，建立了基于实测数据的结晶器传热反问题计算模型，通过浇铸过程中实测的结晶器温度迭代反算铜板热流分布，以此为基础，综合考虑水槽、镀层等因素，建立了全尺寸的结晶器传热、变形有限元计算模型，模型以反算得到的热流密度为边界条件，旨在计算和分析真实工况下的铜板传热和应力/变形状态。基于国内某钢厂的铸机设备、浇铸工艺和实测数据，计算和探讨了镀层、水槽等对结晶器铜板传热和变形的影响，比照并考察了深水槽、浅水槽以及斜水槽的温度及等效应力分布。针对以往研究中较少关注水槽和铜板角部的变形，进一步量化分析了弯月面高热流区的水槽变形，并对结晶器角部区域的温度场和应力场分布进行了计算和讨论。　　其次，建立了全尺寸的结晶器/铸坯热-力耦合计算模型。以结晶器壁作为铸坯的位移约束条件，采用刚柔接触算法避免模拟过程中铸坯单元越界“侵入”结晶器铜板，并运用生死单元技术动态剔除液芯以施加钢水静压力的作用，同时以反算得到的非均匀温度场作为载荷，模拟计算铸坯的传热、凝固、应力及收缩变形状态。以国内某钢厂立式板坯为对象，利用模型计算了某特殊钢种连铸过程中的坯壳生长、凝固收缩与应力分布，并对铸坯角部坯壳的传热和应力状态进行了讨论。综合数值计算及高温强度实验结果，对铸坯纵裂纹敏感指数进行计算，比照和分析了正常工况以及纵裂发生时的应力特征，为铸坯纵裂纹预测提供可行方法。　　最后，在理论分析结晶器与铸坯之间渣膜演化特征与气隙形成规律的基础上，综合考虑铸坯表面温度与保护渣凝固特性，依据能量守恒定律建立了保护渣及气隙分布数值计算模型;在此基础上，根据渣膜和气隙的分布状态判断结晶器与铸坯之间的润滑/摩擦状态，基于Navier-Stokes方程及库伦摩擦定律，同时引入了混合摩擦理论，建立了保护渣润滑/摩擦行为计算模型，对铸坯表面的润滑/摩擦状态及其分布规律进行研究。模拟计算了真实工况下液态渣膜、固态渣膜和气隙的分布特点，界定铸坯表面的润滑和摩擦状态，对铸坯表面的摩擦应力进行计算，量化分析了渣膜厚度、固态摩擦系数、保护渣凝固温度与结晶温度等影响润滑/摩擦的主要因素，并讨论了浇铸过热度和拉速对铸坯表面摩擦行为的影响，为研究和量化结晶器内气隙、液/固渣膜分布与局部摩擦行为提供参考。