连铸坯热送热装技术的应用能够有效降低钢铁生产过程中的能源消耗,但对于某些钢种,当热装温度处于两相区温度时则容易产生热送裂纹。铸坯表面在线淬火技术通过改变铸坯表层的热履历,能够有效解决中低碳含铝钢、高强度低合金钢等钢种的热送裂纹问题,并且能够保持较高的热装温度,节能效果明显。本文针对某钢厂生产的含铝冷镦钢连铸大方坯热送过程,通过建立铸坯淬火-回温过程的数学模型和实验室模拟实验,研究了铸坯表面淬火工艺条件下的温度场和表层组织变化规律,主要获得以下研究结果:(1)氮化铝的析出对于热装裂纹的产生影响很大。对于本文研究的含铝冷镦钢,据固溶度积公式计算得到的氮化铝开始析出温度为1033℃～1155℃,均低于1200℃。通过理论计算方法获得了氮化铝颗粒在奥氏体中析出的PTT(析出量-温度-时间)曲线,由曲线得到氮化铝最快析出温度。对于均匀形核、位错形核和晶界形核机制,该温度分别为 820℃、820℃ 和 920℃。(2)研究发现铸坯在淬火处理过程中,减小铸坯前进速度和增大冷却水流量均可增大铸坯表面温降,但对铸坯内部温度变化影响较小。淬火-回火过程中铸坯表面温度先下降而后上升,铸坯心部温度则持续下降;而铸坯在辊道直接热送过程心部和表面温度都在连续下降:两种工艺条件下铸坯的温度变化情况明显不同。(3)冷却水流量与冷却时间合理配合可以达到需要的冷却效果,即合适的表面降温速率和淬火层厚度。同时,冷却水流量与冷却时间受到辊道运行速度、拉坯速度、冷却区长度等条件的限制,对于本实验中的含铝冷镦钢大方坯,冷却水流量500L/min配合铸坯运行速度2m/min是一种合适的工艺条件。并且,通过研究初步得出了冷却水流量-淬火初始温度-铸坯冷却速率三者间的对应关系。(4)研究发现,铸坯表面淬火组织与淬火温度T有关,当T>Ar3时,主要为马氏体;当Ar1<T<Ar3之间时,主要为先共析铁素体+马氏体组织;T<Ar1时,主要为铁素体+珠光体;同时铸坯加热后的奥氏体晶粒大小受淬火温度影响较小。铸坯表面淬火工艺与铸坯辊道直接热送工艺相比,铸坯装炉组织和加热后奥氏体大小分布均不相同。