本文依托于国家自然科学基金面上项目——钢在凝固过程液-固两相时高温蠕变行为的解析(No.51671124),针对连铸坯在凝固过程中的高温蠕变行为展开研究,旨在探究钢在连铸过程中的高温蠕变行为及其应力应变规律,进而诠释钢在凝固过程中高温蠕变行为的量化特征。本文在调研分析的基础上,定义了连铸坯高温蠕变行为的粘-弹-塑性特征;建立了2101双相不锈钢在连铸全温度范围内的高温物性参数资料库;开发了描述连铸坯高温蠕变行为的热-力耦合有限元模型;计算了宝钢立式连铸机生产的2101双相不锈钢的蠕变极限;原位测量了微合金钢J55在凝固过程中的应力应变值;提出了高温蠕变导致裂纹产生的量化判据。本文得到的主要结论如下:(1)连铸坯凝固过程中包含液相区、固-液两相区、固相区三种状态,发生的变形行为呈现弹性、塑性、粘性三种力学特征,在屈服点前为粘-弹性变形,进入屈服状态后为粘-塑性变形,属于含液-固两相的高温蠕变行为。(2)基于材料在不同温度区间内的粘-弹-塑性变形,引入加工硬化修正系数,建立了描述连铸坯高温蠕变行为的热-力耦合有限元数值模型,并依托宝钢立式连铸机开展2101双相不锈钢高温蠕变极限的数值分析,结果表明:连铸坯角部、窄面中心、铸坯中心的热应力最大值分别为40.4 MPa、20.8 MPa和4.9 MPa,钢液过热度与铸机拉速的提升均可使连铸坯的温度上升,过热度每提升10℃,铸坯宽面中心在出连铸机位置的温度上升3℃,热应力随之增加;拉速每提升0.2m/min,铸坯宽面中心在出连铸机位置的温度上升78℃,但热应力随之减小。在距弯月面7.4 m处,连铸坯已完全凝固。(3)利用应力-应变联测仪开展微合金钢凝固过程的应力应变数值原位测量,结果显示:J55钢试样在1526℃-226℃的凝固过程中的应变值为1.16%,最大应力值为33.3 MPa。在0.5℃/s的冷速下,J55钢的转变产物为铁素体与珠光体组织,高温塑性及高温强度良好,热应力值未超出其高温强度,不易导致热裂;仅当材料在高温脆性区(1226℃-1515℃)承受较大外力时,才可能产生裂纹。