在连铸生产中,二冷区的控制直接关系到连铸机的生产能力和铸坯的质量。因此,对连铸机结构的合理设计和喷淋水装置的优化控制能够实现铸坯的均匀冷却,从而保证铸坯的内部和外部的质量。利用数学模型,结合连铸冷却的边界条件,对连铸过程进行模拟,可以获得铸坯表面温度分布、铸坯内部温度场、凝固坯壳厚度、液相穴深度等连铸坯的一系列参数,并把研究的结果用来指导连铸的生产。某钢厂为了优化产品结构拟建一台方圆坯连铸机。本论文主要参与铸机二冷结构的设计和方坯二冷制度的制定。建立了适应该方圆坯连铸机结构特点的凝固传热数学模型,给定了仿真计算的边界条件。对二冷喷嘴的布置进行设计,保证铸坯表面温度在拉坯方向上均匀冷却。在设计二冷各段的喷嘴布置时,考虑了铸坯表面出现过大的温升和温降的问题。同时,对喷嘴在方坯表面的分配进行研究,为方坯凝固传热的仿真计算提供数据和依据。对某钢厂方圆坯铸机生产方坯的钢种进行分类。对各种钢的特性进行了分析,依据钢种二冷特性的差异进行分类。本论文选取典型钢种40Cr和60Si2Mn进行二冷制度研究。制定了40Cr和60Si2Mn钢的二冷制度。应用建立的方坯连铸凝固传热数学模型,对这两种钢的连铸凝固传热过程进行仿真计算。对获得的方坯表面温度、中心温度和液芯长度变化规律进行分析,验证了制定的二冷制度是合理的。某钢厂方圆坯连铸机于2009年10月中旬投产。在现场测试了方坯表面的温度,对方坯的低倍质量进行检测。分析结果表明,数学模型能够较好的模拟方坯的凝固传热过程,连铸生产出的方坯也能够满足质量要求。本论文所研究的二冷各段喷嘴布置合理、制定出的方坯二冷制度也满足冶金要求,能够确保连铸机的产量和铸坯质量。