保护渣是连铸生产重要的冶金辅料,承担着绝热保温、吸收夹杂、防止氧化、改善传热和促进润滑等功能,其中,改善传热和润滑是其性能调控的核心,在高效连铸技术发展过程中发挥着重要作用。保护渣渣道内存在的复杂的热力行为,准确认识和调控保护渣渣膜的分布、传热和润滑行为,对于保障连铸顺行和连铸坯质量提高具有重要意义。本文基于传热学、黏性流体力学和摩擦学基本原理,建立了针对实测数据的连铸保护渣、气隙传热与润滑行为计算模型,对结晶器内保护渣的渣膜存在状态、传热机制、气隙分布、保护渣消耗和润滑／摩擦行为进行分析和研究。首先,以国内某钢厂宽厚板坯连铸机为研究对象,依据实测的结晶器铜板温度和工艺参数,建立了针对实测的结晶器传热反问题模型,通过对比温度、热流的实测数据和计算结果,对模型的可靠性进行验证。以此为基础,考察了铸坯/结晶器间热流密度、铸坯表面温度和结晶器热面温度的非均匀分布特征,并探讨了拉速对结晶器传热的影响。其次,在传热反问题研究的基础上,依据热量守恒开发出气隙及液/固渣膜计算模型,对结晶器与铸坯间缝隙内的气隙及液、固渣膜的分布状态进行了研究。通过对比热传导和热辐射在气隙及液、固渣膜传热中的比重,探讨了渣膜和气隙的传热机理,并对传导热阻和辐射热阻对传热过程的影响进行了研究。之后,综合考虑液渣、固渣和振痕对渣耗的贡献和影响,建立了基于质量守恒的保护渣消耗量计算模型,通过计算液、固渣膜的分布特点,对结晶器内渣耗的非均匀性进行研究,考察了水平和浇铸方向液、固渣膜的消耗行为,分析了拉速、保护渣凝固温度等参数对保护渣消耗量的影响。最后,基于流体力学、Navier-Stokes方程和润滑／摩擦学理论,综合考虑液态摩擦、固态摩擦和混合摩擦状态,建立了保护渣润滑/摩擦行为计算模型。通过反算模型得到的结晶器和铸坯温度场界定和计算铸坯表面的润滑和摩擦状态,对液态摩擦力、固态摩擦力和总摩擦力分布进行计算和分析,并研究了液态渣膜厚度、摩擦系数、保护渣黏度-温度指数等因素对结晶器摩擦力的影响,研究结果为探索复杂的结晶器润滑／摩擦行为提供参考。