重轨钢大方坯作为300km/h高速铁路钢轨的基材,易出现中心偏析、中心疏松等缺陷,轻压下技术作为有效控制措施,成为生产企业关注的热点。本论文依据某厂U71Mn大方坯生产工艺,建立大方坯凝固传热热力耦合模型与大方坯轻压下热力耦合模型,应用MSC.Marc有限元软件建模求解,并进行射钉试验验证凝固传热模型,分析了拉速、冷却制度、过热度对铸坯凝固和铸坯自由热收缩的影响,研究了压下量、压下位置等工艺参数对大方坯轻压下过程铸坯变形行为以及应力应变分布的影响。研究结果表明:(1)采用较大拉速、更弱冷却模式和较高浇铸温度浇铸时,重轨钢大方坯表面温度较高,波动也较小,断面温度分布也更加均匀,两相区间和凝固终点也有所延长。常见压下区间范围1)=0.2~0.8,对应连铸机的1~4#机架之间。(2)重轨钢大方坯凝固过程中,铸坯角部收缩量最大,窄面次之,宽面最小。拉坯方向,铸坯凝固收缩速度逐渐增大,空冷段收缩量最大,压下机架区间铸坯收缩量4.56~8.11mm。(3)轻压下时铸坯两相区面积减小量随着压下量的增大、铸坯固相率的减小而增大;两相区面积减小率随着压下量增大而增大,受铸坯中心固相率影响较小;采用较大压下量和固相率更有利于促进铸坯中心两相区钢液流动。(4)压下量不超过3mm时,任何固相率下进行轻压下,裂纹敏感区都不会有产生压下裂纹的风险;当压下量为4mm时,固相率不能超过0.6;如需压下5mm时,固相率不应超过0.4。(5)综合考虑压下工艺参数对两相区面积和裂纹敏感区应变的影响及连铸机压下机架布置,重轨钢大方坯合理的轻压下工艺参数为固相率0.6~0.8、压下量不超过3mm。