本文从实际双辊铸轧生产的304不锈钢薄带上取样，采用金相、SEM等对裂纹形貌进行观察，采用金相和XRD等对其组织和相结构进行分析，并对304不锈钢进行DSC测定，确认其在室温下的相组成。研究其凝固过程中的析出相问题。采用热模拟试验机，测定不锈钢在不同温度下的应力－应变曲线，并测定其膨胀系数。采用304不锈钢圆柱试样分别进行快冷和缓冷处理，测量沿半径方向的残余应力，建立有限元模型对其温度场和应力场进行数值模拟，通过调整参数，证明其模型的正确性。应用有限元法建立熔池内钢液流动和传热的耦合模型，利用此模型模拟双辊铸轧薄带钢凝固过程中的温度场和流场，同时，对双辊铸轧过程中304不锈钢薄带在出口的温度进行了测量，采用此模型，模拟了各种工艺参数对熔液凝固过程的影响，探索适宜的工艺参数值。应用有限元法建立双辊铸轧薄带钢应力场的计算模型，结合流热耦合所获得的温度场，模拟双辊铸轧薄带钢的应力场，分析各种影响因素。通过铸轧薄带钢内的应力分布，研究薄带表面裂纹随工艺参数变化产生的可能性。通过应力场模拟结果，探讨铸轧薄带钢过程中裂纹的形成机理。双辊铸轧薄带开裂分析表明，铸轧薄带上的裂纹在表面凹痕处产生，并沿柱状晶晶间向内部扩展，且在裂纹附近柱状晶和等轴晶交界处存大量缩孔。铸轧断口表面存在大量氧化物，说明铸轧裂纹在高温时即已产生。通过观察在不同温度下304不锈钢铸轧薄带的金相组织和对室温下304不锈钢的XRD分析，并结合DSC曲线和相图，说明304不锈钢存在高温相变δ→γ。随着温度的升高，304不锈钢抵抗变形的能力减弱，塑性逐渐变好。对304不锈钢圆柱试样淬火和空冷两种状态下残余应力场进行测量和数值模拟，结果表明，二者吻合较好，证明了所建模型的有效性。采用这一模型对不同时间和不同位置的温度场和应力场进行了数值模拟。淬火试样在开始冷却时，其表面表现出切向拉应力，中部表现为切向压应力。随着冷却时间的延长行，试样应力逐渐减小，最终减少至零。随后，其表面转变为切向压应力，中心转变为切向拉应力。在此过程中，试样的应力逐渐增大。当冷却时间为90s时，试样的应力表现为残余应力。空冷试样在开始冷却时表面表现为切向拉应力，心部表现为切向压应力。随着冷却时间的延长，试样的拉应力和压应力均逐渐减小。当试样冷却至1800s时，其表面和心部的应力值非常小，均接近于零，此时的应力为残余应力。对双辊铸轧不锈钢薄带在一定铸轧参数下出口温度的实验测量结果与有限元数值模拟结果进行对比发现，二者的吻合性较好，证明了所建模型的有效性。利用所建模型，对不同铸轧参数下的温度场和流场进行了模拟。铸轧速度越大，铸轧薄带出口温度越高，钢液凝固点的位置越低；浇注温度越高，熔池的整体温度和薄带的出口温度均升高，钢液凝固点的位置越低；辊径越大，熔池的整体温度下降，钢液凝固点的位置升高；薄带越厚，熔池内整体温度升高，凝固点的位置下降。利用流热耦合数值模拟所获得的温度场，模拟了铸轧薄带出口以上和铸轧薄带出口以下的应力场。铸轧薄带出口以上的应力场模拟结果表明，最大拉应力出现在薄带与铸轧辊的接触面靠近出口的位置；最大压应力出现在薄带中心靠近出口的位置。模拟了各种工艺参数对铸轧薄带出口以上应力场的影响。随着铸轧速度的增大，沿接触面的整体应力减小，出口整体拉应力值和压应力值均减小，薄带表面和中心的应力差减小；随着浇注温度的升高，接触面上的整体应力减小，但出口的应力分布曲线接近重合，说明浇注温度对出口处的应力影响很小；随着辊径的增大，沿接触面的整体应力增加，但出口的应力分布曲线接近重合，说明辊径变化对出口处的应力影响很小；随着带厚的增加，最大应力出现位置的弧度降低，沿出口厚度方向整体应力值均增大。铸轧薄带出口以下的应力场模拟结果表明，薄带冷却初期，薄带的心部温度高于表面温度。随着冷却时间的延长，试样心部和表面温度均降低，薄带的中心与表面温差越来越小。此外，在冷却过程中，试样表面在长度方向的应力表现为拉应力，心部表现为为压应力。当冷却时间延长时，表面拉应力逐渐减小，最终减小至零；随后，其应力状态转变为压应力，中心压应力减小至零随后转变为拉应力，并且应力值逐渐增大。