连续浇铸外层成型法生产的高速钢轧辊具有非常卓越的综合机械性能,目前在中国还未实现工业化生产。其基本原理是通过连续浇铸的方式在锻造辊芯外层熔敷一定厚度的高速钢金属。轧辊质量的关键在于金属结合层质量。浇铸时,若温度控制不当,易出现辊芯熔化过多、未融合或者漏钢等情况,均得不到高质量的轧辊。因此,连续铸造过程中温度的控制是整个工艺的核心。CPC工艺中影响温度的因素较多,其中关键参数包括:加热器和预热器的热量、浇铸温度、拉拔速度和冷却器高度。在可变参数较多的情况下直接进行实验将大大消耗人力、物力、财力,效率较低。而利用数值模拟方法不仅可以“再现”整个工艺流程,而且能成功预测实验或生产中出现的各种问题,并能反推参数值。对实际生产具有重要意义。本文基于有限元分析软件ANSYS对CPC高速钢连续浇铸工艺进行研究。首先根据某工厂给定的原始工艺建立模型,得到了随时间变化的瞬态温度场分布。分析和推断出外层金属的凝固规律及凝固顺序。同时发现在原始工艺条件下连续浇铸过程中存在的问题,针对出现的问题提出改进方案,并对工艺和参数进行优化设计。根据改进工艺模拟的温度场完全满足工艺要求的熔合条件,高速钢轧辊连续浇铸的整套工艺得以完善。在此基础上,模拟轧辊分批(断续)浇铸工艺温度场,并和连续浇铸工艺进行分析比较。运用JMatPro软件对辊芯和外层高速钢金属的热物理常数进行计算,获得更符合实际情况的金属高温区的热物理常数。模拟过程采用APDL语言编写程序,实现了各加热和冷却设备热量的加载和移动过程。通过杀死和激活“生死单元”实现外层金属的连续浇铸动态过程。同时利用ANSYS的优化设计功能计算得到加热器功率、预热器功率、浇铸温度以及改进工艺中各关键参数的最优解,从而反推得到所需各个关键参数。