近年来,随着我国高端重型装备制造业的快速发展,对高品质、大规格钢铁产品需求大幅增加,推动了大断面宽厚板坯连铸坯生产技术的发展,连铸坯断面大型化已成为高效连铸生产技术发展的重要趋势之一。然而,随着板坯断面尺寸不断的增宽加厚,其中连铸机扇形段的可靠性与稳定性问题愈加凸显,严重制约了高品质连铸母坯及其轧材高效、稳定制备。鉴于此,本文以国内某钢厂主力宽厚板坯连铸机扇形段为研究对象,依托现场实际应用数据,采用热/力耦合数值模拟方法,系统研究了扇形段框架及关键部件的变形及应力分布,并提出适用于凝固末端重压下工艺的合理优化结构与设计程序。本文主要研究及取得的结果结论如下:（1）选取了适用于板坯连铸凝固末端重压下工艺的芯轴式四分段辊型结构,以及包括调心滚子轴承和CARB圆环滚子轴承的轴承选型,多级行星减速机和六级交流伺服电机的驱动系统,油气润滑系统各模块结构的选择;（2）设计适用于铸辊芯轴的挠度、轴承安全系数和应力的计算程序,根据程序计算结果铸辊芯轴各轴承处的静载荷安全系数均在2.0以上,满足轴承使用要求;各等距节点应力值均小于材料许用应力满足强度设计要求且挠度小于1mm,满足刚度设计要求;（3）对处于不同热环境下的辊套结构热模态进行分析,得到随温度的升高结构固有频率降低,从对比均匀温度场及非均匀可变温度场可得到,热应力对结构固有频率虽不占主导地位但有着重要影响,对于非均匀热环境必须考虑热应力对振动特性的影响。针对辊套结构热变形及热应力限制对辊套结构做了适当的探索优化,得出冷却循环水槽数在12个时辊套热应力及热变形表现最佳;（4）通过SolidWorks对扇形段框架进行三维建模并关联Ansysworkbench软件对扇形段整体框架进行传热和耦合温度场后的静力学分析,单点单控型框架结构更具优势但仍需结合现场需求加强设计;（5）基于模态理论得到了液压杆支护装置各阶固有频率及振型。在扇形段整体框架分析的基础上,对扇形段关键部件即液压杆支护装置进行拓补优化分析,经过分析得知液压杆支护装置下板可做适当减薄,针对肋板厚度做了参数化优化分析得出厚板厚度在10.324mm时为最优解。