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2101经济型双相不锈钢生产成本低、综合性能好,所以经济效益巨大,发展前景良好。目前,工业化程度较高的国家和地区主要采用立式连铸进行生产,开发了大量新工艺与新技术。而国内立式连铸生产工艺尚不成熟,生产过程各个环节还处于摸索阶段,生产的铸坯裂纹缺陷严重、产品合格率低。不合理的连铸工艺下所形成的铸坯组织和热应力是铸坯热裂加剧的主要原因。因此,本文立足于生产实际,以减少宝钢特钢2101双相不锈钢板坯的热裂纹缺陷为目标,综合铸坯组织与热应力两个方面因素对铸坯热裂纹趋势进行数值模拟与实验研究。主要研究内容及所得结论如下:（1）晶粒生长的元胞自动机（CAFE）模型的建立与验证;通过正交实验计算方案,研究形核与生长参数对铸坯等轴晶-柱状晶转变（CET）的影响。研究发现,形核与生长参数对铸坯CET影响的主次顺序为nmax>ΔTmax>a2>ΔTσ>a3;适用于2101双相不锈钢连铸组织模拟的形核与生长参数通过热模拟实验进行确定,并经不同过热度下实验对模型参数进行验证,证明本文所建立的CAFE模型可以准确预测2101双相不锈钢组织生长。（2）不同凝固过程所形成的铸坯组织对铸坯热裂倾向的影响机制;首先,从铸坯宏观组织的角度讨论不同连铸工艺条件下铸坯的热裂倾向。模拟研究发现,降低过热度及提高拉速,将增大固液界面前沿达到形核过冷度要求的区域宽度,使形核数量易达到CET转变的临界值,提高铸坯等轴晶率。过热度降低10℃,等轴晶率平均提高约8%,拉速每提高0.2 m/min,等轴晶率增大约6.5%。不同冷却水量条件下数值模拟研究发现,增大铸坯CET转变前的冷却速率,柱状晶固液界面前沿的温度梯度将增大,等轴晶率下降的同时晶粒粗化;而等轴晶的提高将减小铸坯皮下及角部力学性能的各向异性,降低铸坯热裂倾向。其次,对实际生产铸坯微观组织实验分析中发现,增大铸坯冷却速率,将使得固态相变中产生的奥氏体组织细化并以块状或短条状形式弥散分布,同时魏氏体组织减少。所以若综合考虑铸坯宏观及微观组织对铸坯热裂纹倾向的影响,应在连铸CET转变前适当减弱其冷却强度,提高铸坯等轴晶率,并细化晶粒;在铸坯完成CET转变后,应适当增大冷却强度,促进奥氏体组织的细化及弥散分布,从宏观及微观组织两方面降低铸坯的热裂倾向。（3）连铸过程中热应力分布规律、产生机理及其对铸坯热裂倾向的影响;不同工艺参数下,三维全尺寸铸坯的热弹-塑性耦合模拟得到铸坯沿拉坯方向的分布规律为:铸坯在结晶器出口附近、凝固末端、二冷区末两段分别存在三个热应力变化剧烈且峰值较大的区域,它们分别由铸坯出结晶器后温度快速回升、铸坯中心液相凝固收缩及固相在不同温度区间收缩速率不同而产生。在此热应力分布规律下,铸坯易在距弯月面1.13 m角部对角线附近形成角部裂纹及在凝固末端附近形成中间及中心裂纹。降低过热度及提高拉速,可抑制铸坯的表面回温,使凝固收缩及固相收缩逐层进行。过热度降低10℃,铸坯第一、二区域热应力降低约8.1%。拉速提高0.2 m/min,第一区域热应力在宽面减小约60%,第三区域热应力在铸坯各位置减小值均超过50%,可极大的减少铸坯皮下、中心及角部热裂纹产生几率。基于减少铸坯热裂纹而进行的冷却水量优化,得到水量调整应遵循的原则为:分别适当减小结晶器及增大足辊区冷却强度,可抑制铸坯表面温度回升,减少或消除铸坯皮下裂纹;铸坯凝固末端之前应保持铸坯外表面温度均匀,可减小固液界面处树枝晶间残余液膜的热应力,从而减少枝晶间热裂纹的产生;铸坯完全凝固后,其冷却强度应适当增大,减小因固相收缩速率在不同温度区间内变化而在铸坯内部产生的热应力,从而减少中间及中心裂纹的产生。