近年来，虽然连铸技术得到了很大的改进，但是，由于钢水在浇注成型过程中存在诸多影响因素，连铸坯中无法避免会存在一些表面和内部的缺陷。对于存在缺陷的连铸坯，如果没能以有效的手段检出，而是继续进行后续加工，这不仅是能源与资源的浪费，更是在以后的产品使用过程中埋下了巨大的隐患，可能造成无法估量的损失。对于连铸坯的缺陷检测，常常借助于无损检测技术。论文围绕超声波检测连铸坯缺陷进行了仿真和实验研究。取得的成果和得出的结论如下：①建立了基于瑞利积分法的圆形和矩形超声波探头发射声场的数学模型，并通过理论计算和实验方法研究了超声波探头的发射声场。超声波探头发射声场的实验测量结果表明：随着与发射方向夹角的增大，以及超声波的传播，超声场在不断减弱；超声场的能量主要集中在发射方向±20°范围内；还可以看到，发射方向的超声场强度最强。这对超声波探头的研究与设计、选型以及实际的超声波检测中对于信号的分析等都能提供理论依据和指导作用。②建立了超声波在固体中传播的数学模型，用Matlab编程实现超声波在固体中传播的可视化。并与声波仿真软件Wave2000Pulse的仿真结果作比较，验证了所建数学模型的正确性。在此基础上，用Wave2000Pulse进行了超声波检测连铸坯缺陷的仿真研究，涉及的缺陷包括内部横裂纹、内部纵裂纹、内部孔缺陷、表面横裂纹、表面斜裂纹。仿真的结果表明：除内部纵裂纹之外的其它缺陷类型的A扫图和B扫图中都能看到明显的缺陷信号；超声波与连铸坯缺陷之间的响应是明显的，超声波检测法适合于连铸坯缺陷无损检测。同时，也建立了对检测信号合理分析的方法。③在理论和仿真分析的基础之上，进行了超声波检测连铸坯缺陷的实验研究。完成了表面斜裂纹、表面横裂纹、内部孔缺陷和三角槽的超声波检测与信号分析。将仿真结果与实验结果相互对比、相互验证，进一步完善了超声波检测连铸坯缺陷的理论体系。仿真的结果和实验的结果基本一致。④提出了一种合理的超声波检测连铸坯缺陷的研究方法，研发出了一套连铸坯缺陷超声波检测系统。