电工用铜杆是生产电线电缆、漆包线及电子线材的重要基础材料,被广泛应用于电力电子、交通信息、机械建筑等领域。伴随工业技术的迅猛发展,对铜杆的种类、品质提出了更高要求。目前,最先进的铜杆加工技术当属SCR连铸连轧生产线,五轮式连铸是其核心部分。但铜液凝固过程涉及温度场、流场和凝固场间的多场耦合,交叉作用,共同影响。本课题针对连铸阶段缺乏理论指导、铜铸坯出现气孔及夹杂缺陷进行了研究,主要内容包括:参考铜材熔铸原理、线材连铸技术等从理论上分析确定了主要工艺参数的取值范围,分析了涂炭工艺,并结合实际生产情况提出了优化改进。着重对冷却系统水流量的确定及喷淋冷却换热系数的计算进行了研究,通过拟合实验数据建立了喷淋换热系数数学模型,为数值模拟的展开提供了理论支持。分析了模腔结晶区铜液凝固过程热量传递情况,为解决复杂界面传热问题,引入热阻串联模型,构建了热流耦合数学模型。根据所建立的模型,利用FLUENT进行数值模拟,研究了不同工艺参数(浇铸温度、拉坯速度、换热系数及结晶轮槽厚度)对结晶区温度场、流场及凝固点位置影响的变化规律,并分析了五轮式连铸低氧铜技术的合理工艺参数参考范围。针对铜铸坯中存在气孔及夹杂等缺陷,详细分析了其形成机理。基于模拟仿真,得出适当降低浇铸温度和拉坯速度有利于控制气孔及夹杂缺陷形成,并结合实际生产,提出了具体的相应改进措施。基于数值模拟,制定了可行实验方案,利用SCR生产线进行了五轮式连铸低氧铜实验。实验结果表明,降低浇铸温度和减小拉坯速度都可以减少铜铸坯气孔缺陷的形成,从而验证了数值模拟和理论分析设计的工艺参数的正确性。并通过实验的方式确定了最佳工艺参数参考值。