随着连铸技术的不断进步，锥度作为结晶器的最重要参数之一，其设计的合理性对于结晶器寿命和铸坯质量有很大的影响。合理的倒锥度不仅提高结晶器的冷却效果，降低拉漏的几率，而且还有利于防止和减少纵裂的产生。本文用有限元软件ANSYS对280mm×280mm大方坯结晶器铜板的锥度作出优化。首先，建立铸坯的二维非稳态热-力耦合有限元模型，对齿轮钢20CrMnTi大方坯在不同拉速和过热度下的凝固过程进行模拟计算。结果表明：在相同的过热度下增加拉速或相同的拉速下增加过热度，铸坯的表面温度升高，坯壳厚度减小，应力降低，沿结晶器高度方向上的收缩量减小。过热度由15℃增加到25℃时，铸坯表面温度稍有增加，坯壳减薄，坯壳收缩量稍有减小。比较发现，过热度变化对铸坯凝固带来的影响比拉速变化的影响小。其次，通过建立结晶器铜板的三维稳态热力耦合模型计算出在不同拉速和过热度下铜板的温度分布和热变形。结果显示：拉速提高，铜板热冷面的温度和变形量随之增大。而过热度的增加对于铜板温度的提高以及变形的影响不大。最后，综合考虑铸坯的收缩规律以及结晶器铜板的热变形，得出在不同拉速和过热度下铜板的锥度。研究表明：结晶器铜板的锥度受拉速的影响较大且随拉速的提高而减小，过热度的变化对铜板锥度的影响较小。对结晶器铜板热面中心和角部的锥度进行比较发现，结晶器铜板上半部分角部的锥度大于中心的锥度，下半部分锥度差别较小。