连铸技术以低成本、高效化的优势,自其诞生以来,得到迅速发展,目前我国连铸比已高达98%以上,相比模铸的总产能规模在减少,但对某些内部纯净度、偏析度要求高,压缩比要求大,裂纹敏感性特别强的钢种,如轮胎子午线钢、汽车用弹簧钢、钻杆接头用钢、压力容器和高层建筑用特厚钢板等,还须用模铸技术来完成,因此模铸技术不可忽视。对上述高附加值钢种,由于对钢水洁净度、钢锭缩孔和头部偏析的控制要求更高,为使钢锭头部保温所用的绝热板、发热板等材料能够适应目前浇注高附加值钢的质量要求,需对现用绝热板、发热板等材料的保温及供热等性能参数进行定量描述与优化,这对钢锭质量的判定、浇注工艺的优化,特别是新钢种的开发具有重要意义。本文以钢锭头部为研究对象,针对宝钢模铸现浇两类钢种、两个典型锭型存在的铸锭质量问题,进行了现场调研,根据统计结果及取样分析测评了钢锭质量现状——缩孔发生率、头部碳偏析及夹杂物总量。之后,建立了适应钢锭头部的传热数学模型,对钢锭头部热量收支与传输方式进行阐述,确定了影响钢锭头部绝热保温性能的三个主要因素,为钢锭头部绝热保温材料性能测评及优化重点提供了必要的理论依据。在此基础上,对目前铸锭用绝热板、发热板相应性能参数进行了测试分析与评估,提出了两种材料性能优化的重点与方向。随后,针对目前所浇钢种及典型锭型,采用大型数模分析软件ANSYS热分析模块对钢锭凝固相变过程的温度场进行了模拟与分析,得到了钢锭头部用绝热板不同热导率、发热板不同发热值条件下铸锭凝固过程温度场,确定了绝热板不同热导率、发热板不同发热值与钢锭头部钢液温度场变化的定量关系,提出对绝热板、发热板主要性能参数的优化方案。钢锭质量现状评估显示,钢锭本体缩孔发生率平均值为0.86 t/炉;头部碳元素正偏析度平均值为1.22;夹杂物的金相及SEM-EDS分析结果显示,两类钢种夹杂物尺寸多数小于20μm,夹杂物总量远高于1000个/m2,主要成分为氧化铝、氧化硅及硫化物,并以硫化物居多,呈弥散分布。大样电解结果显示,高碳钢中主要有尺寸在100～400μm左右的硅酸铝镁、氧化硅、硫化钙、氧化钠夹杂。低合金钢中主要有尺寸在100～1000μm左右的合金元素V、Cr、Ti的氧化物、硅酸铝、氧化铝、氧化钙、氧化钠夹杂。绝热板、发热板性能测试结果显示,体现绝热板绝热保温性能的热导率符合要求,体现发热板温度补偿性能的发热量严重不足。数值模拟显示,绝热板热导率数值符合要求,无须改进。对于高碳钢,增加发热板的发热量不能显著提高钢锭头部温度的目标,调整宽面绝热板厚度为35mm～40mm,可满足绝热保温工艺要求。对于低合金钢,在保持绝热板厚度不变的条件下,发热板生热率调整为原来的104倍,即5.185×107W/m3,相应铝含量调整为20%～30%时,能满足绝热保温工艺要求。本文研究结果正应用于生产实践。