为提高钢铁生产效率和提升铸坯质量,计算机数值模拟被广泛用于连铸工艺优化。本研究源于塔塔钢铁（荷兰）研究中心（Tata Steel R＆D）和北京科技大学（USTB）的国际合作项目,旨在通过SteelSim连铸有限元模型来优化DSP（Direct Sheet Plant）薄板坯连铸生产过程,为减少铸坯缺陷和拓展新钢种提供连铸工艺技术支撑。形成于凝固糊状区的热裂纹是连铸生产过程中的主要质量缺陷之一,严重影响后续板材的成品率。该项目主要围绕薄板坯连铸过程热裂趋势预测进行研究,拟将SteelSim模型同热裂判据相结合以实现对薄板坯连铸过程热裂敏感性的预测。分析认为,在SteelSim宏观有限元模型基础上结合热裂判据的研究,需要相应微观凝固模型的介入。为此,本研究结合显微偏析模型和热裂判据围绕DSP连铸生产的一种AHSS钢（Advanced High Strength Steel）进行研究,从而建立一种方便快捷、准确稳定的热裂敏感性评估方法。本文研究是通过解析偏析模型对凝固过程的显微偏析进行模拟,得到相应凝固路径作为热裂判据的必要输入参数。首先,对解析偏析模型的求解过程进行了研究,对参数影响和模型特点进行了分析,为后续模型求解提供基础。分析了解析偏析模型模型中存在的“固相线温度非一致性”问题,结果表明,输入固相线温度在一定范围内的偏差对最终求解的准确性没有明显影响。此外,模型预测偏析过程中考虑平衡分配系数变化需要采用变值平衡分配系数时,应该采用分段模型进行求解。这种情况下,通过平均值代替的方法能够减少分段模型的分段数量,从而可在保证预测精确性的前提下极大地减少计算量。为研究平衡分配系数对偏析和热裂敏感性预测的影响,结合偏析模型和热裂判据对 AHSS 钢（Fe-0.20%C-0.90%Si-2.0%Mn-0.02%P-0.006%S）的凝固偏析特征和热裂敏感性进行了预测。首先对比了定值平衡分配系数（Constant equilibrium partition coefficient）和变值平衡分配系数（Variable equilibrium partition coefficient）的差异对相应预测结果造成的影响。在此基础上,采用凝固过程淬火（Solidificationand Quenching,SQ）方法对该钢种的显微偏析特征进行验证。计算模拟研究表明,平衡分配系数差异会对显微偏析预测结果造成一定偏差,且这种偏差会进一步影响到所采用的热裂判据对热裂敏感性的预测。实验验证表明,采用变值平衡分配系数预测得到的凝固路径及Mn元素偏析曲线与凝固淬火结果吻合程度更好。进一步说明,相比于定值平衡分配系数,通过热力学计算（Thermo-Calc）得到的变值平衡分配系数能更准确地预测凝固过程的显微偏析特征。综合认为,结合解析偏析模型和热裂判据来预测凝固过程热裂敏感性,应该采用变值平衡分配系数。基于变值平衡分配系数,进一步研究了不同液相线公式的差异对AHSS钢偏析和热裂预测结果的影响。为确保热裂敏感性预测的稳定性和准确性,避免不同液相线公式差异对热裂敏感性预测造成的偏差,针对Fe-C-Si-Mn-P-S体系拟合得到了一个新的液相线公式,并通过文献中实验数据证实了其在显微偏析预测和热裂敏感性评估中应用的可靠性和准确性。针对国内外广泛研究的RDG热裂判据,本文对其的求解过程进行了简化,并得到了一个能够减少计算量的热裂判据（S-RDG判据）。通过RDG判据和Kou判据预测结果进行验证,证明S-RDG判据的热裂敏感性预测趋势可靠,判据简化过程合理。通过分析部分热裂判据的求解过程,发现判据的关键输入参数同凝固路径末期的斜率有关。据此提出,可采用凝固路径末期斜率绝对值作为评估热裂敏感性的直接指标,并通过解析偏析模型导数形式研究合金元素对热裂敏感性的影响规律。据此,针对AHSS钢的模拟预测发现S元素含量虽低但是其对热裂敏感性有着重要影响,减少S元素含量能够显著降低开裂趋势。当S元素含量降低之后,C元素对热裂敏感性的贡献起主导作用。本文围绕DSP连铸生产的一种AHSS钢进行研究,对偏析模型以及热裂判据的预测过程进行了分析和部分优化,该方法有望同SteelSim等宏观有限元模型进行耦合,以实现对连铸生产过程中热裂敏感性的预测。