钢铁工业是国民经济的重要支柱,是攸关国计民生的重要行业。连续铸造技术是目前钢铁生产的主要方式之一。经过预处理的高温钢液以一定的浇铸速度浇入结晶器中,在结晶器外部通过冷却水对结晶器进行强制冷却,高温钢液快速冷却,表面温度急剧下降,表面形成较薄的坯壳。铸坯离开结晶器后,在二次冷却区与冷却水进行热交换以及自身辐射散热,铸坯内部钢液逐渐凝固。铸坯离开二冷区,在空气中缓慢冷却,其内部温度要显著高于表面温度,热量从铸坯内部不断传导给表面使铸坯表面温度回升,但随着时间的推移,铸坯内外温度很快趋于均匀,整体温度下降。二次冷却区是铸坯的凝固主要区间,也是铸坯最容易产生缺陷的区域之一。因此,二冷过程是否合理对铸坯的质量有十分重大的影响。二冷区冷却水量优化的目的是合理设计各冷却段的冷却水量,以保证铸坯在冷却过程中的表面温度符合工艺要求,避免铸坯在二冷区因冷却不当产生各种缺陷。铸坯与冷却水之间的换热系数,是确定二冷区冷却水量的关键因素。为了提高铸坯的质量,避免缺陷的产生,本文基于传热学反问题方法研究了二冷区冷却水量的优化问题,构建了基于分散模糊推理(Decentralized Fuzzy Inference,DFI)方法的二冷区喷水换热系数反演系统,主要研究工作如下:(1)建立了结晶器与二冷区连铸过程传热模型;将空间坐标系建立在铸坯断面上,通过追踪铸坯断面的温度变化,获得铸坯在结晶器与二冷区的温度分布。(2)利用三角形网格单元离散铸坯断面求解区域,并采用有限元方法求解了铸坯温度场;对求解的时间步长以及离散空间网格大小进行了无关性验证;通过仿真试验分析了拉坯速度、钢水过热度以及冷却水流量对铸坯温度分布的影响。(3)介绍了DFI方法的基本原理及推理过程,构建了基于DFI的二冷区喷水换热系数反演系统;通过仿真试验分析了测量误差、换热系数初始猜测值及其分布形式对反演结果的影响。仿真试验结果证明,基于灵敏度分析加权的DFI方法对初始猜测值不敏感,并且具有较好的抗干扰能力和鲁棒性;对于不同分布形式的换热系数,均能获得很好的反演结果,反演模型具有一定的普适性。(4)根据铸坯表面测量温度反演二冷区各冷却段的喷水换热系数,核算铸机系数。在此基础上研究了不同工况下二冷区冷却水量优化问题,并根据优化结果求解连铸传热仿真模型,计算获得的铸坯表面温度均满足表面目标温度,证明了基于DFI的二冷区冷却水量优化系统的有效性和普适性。