随着连铸技术高效化、大型化的发展,无头轧制技术是未来连铸技术的发展趋势,而高速连铸正是实现无头轧制的重要前提,当前国内外对于方坯高拉速连铸过程的研究还较少。连铸结晶器内钢液流场和温度场的分布是关乎整个连铸工艺顺行和铸坯质量优劣的关键环节,因此,关于方坯高速连铸结晶器流场和温度场的研究具有重要意义。本文以160 mm×160 mm方坯连铸结晶器1/4模型为研究对象,利用ANSYS Fluent模拟软件研究高拉速连铸过程中不同工艺参数和冷却制度对小方坯连铸结晶器流场和温度场的影响。在流场模拟研究中,通过分析对称面钢液流动形式、射流冲击深度、回旋区涡心位置、液面流速和液面波动等内容,对比研究了不同浸入式水口（SEN）引起的流场变化,并分别优化出适配高拉速连铸（3.5～5.0 m/min）和超高拉速连铸（5.5～7.0 m/min）的最佳SEN参数;在温度场研究中,对优化后的连铸结晶器进行温度场模拟,通过分析对称面温度分布、液面温度分布和结晶器出口坯壳厚度等研究内容,对比了不同热流密度和过热度对结晶器温度分布的影响,优化得到最佳冷却制度。流场模拟研究表明,结晶器内的钢液流动形式为单股流动（single-roll flow,SRF）,不随连铸参数的改变而改变。增大拉速会引起结晶器通钢量大幅增加,受此影响,自由液面变得愈加活跃,射流冲击深度和回旋区涡心位置发生小幅下移;SEN内径从40 mm扩大至50 mm后,射流初速度明显减小,钢液流场活跃度降低,液面波动逐渐趋于平缓,但会导致流股冲击深度变深和回旋区上移;增加SEN插入深度会引起流场整体下移,钢液回流到达自由液面的时间变长,自由液面钢液流速大幅减小。在高拉速连铸中,SEN内径为40 mm,插入深度为80 mm时,结晶器内的流场最合理,此条件下流股冲击深度为351～367 mm,液面最大流速为6.85×10-2 m/s,液面波动为1.16～2.54 mm;在超高拉速连铸中,SEN内径为50 mm,插入深度为80 mm时,结晶器内的流场最合理,此条件下流股冲击深度为336～341mm,液面最大流速为7.50×10-2 m/s,液面波动为1.68～2.54 mm。温度场模拟研究表明,随着热流密度的增大,钢液温度下降速率加快,自由液面温度梯度减小,出结晶器的凝固坯壳厚度增厚;而钢液过热度升高则会使得结晶器内钢液温度均匀性变差,并且角部位置受二维传热作用更加明显,出结晶器的凝固坯壳厚度也会变薄。当结晶器热流密度为4000 k W/m2,钢液过热度为10℃时,高拉速连铸过程中的结晶器温度场最合理,此时的钢液温度为1765 K,出结晶器的坯壳厚度为10.31 mm;超高拉速连铸过程中,结晶器热流密度为5000 k W/m2,钢液过热度为10℃时,结晶器温度场最合理,该工况下的钢液温度为1765 K,出结晶器的坯壳厚度为8.61 mm。