在连铸生产过程中,连铸辊不可避免地会产生热疲劳裂纹、磨损等问题,为确保经济性并可循环利用,往往采用堆焊等技术对连铸辊进行修复。裂纹网过密、扩展深度大会导致连铸辊堆焊前车削量大,造成辊子材料浪费、加工耗时。为了兼顾充分利用连铸辊剩余寿命与及时下线整修这两方面,需要对连铸辊的寿命进行预测,寻求合适的下线时机。连铸辊表面的热疲劳裂纹是由于生产过程中周期性热应力的影响产生,对于连铸辊寿命而言是主要影响因素。本文对某一工况下拉矫辊进行分析,得出了连铸辊上循环热应力的大小。结合实际工况确定了影响连铸辊上的裂纹扩展为I型裂纹。从理论上分析了影响连铸辊热疲劳裂纹扩展的因素,研究了内压力、拉力、弯矩和动态载荷对裂纹尖端应力强度因子扩展的贡献。以应力强度因子为参考变量,通过对不同合并准则进行比较,与连铸辊实际工况相结合,确定了连铸辊上裂纹的合并准则。采用MRF与ICM联合计算的方法对连铸辊上主裂纹进行图像分割提取,通过横向与纵向像素对比,结合连铸辊受力状况,选择裂纹长度作为寿命预测的观测量。利用FRANC3D软件分析连铸辊表面不同形状、不同位置的微裂纹对主裂纹的影响,给出了主裂纹前缘的扩展规律,结合计算结果对裂纹网简化提出了简化准则,并确定了优先级。就多个微裂纹对主裂纹的影响进行了线性叠加,同时以短轴与长轴比为0.3的椭圆裂纹为例给出了修正系数的主裂纹扩展最前端的应力强度因子计算公式。对比连铸生产实际通钢量与仿真实验数据,验证了将形状函数作为桥梁,以连铸辊辊面裂纹网中裂纹长度作为观测量进行深度预测的正确性。