在钢铁连铸过程中,电磁搅拌器通过激发交变磁场对凝固过程中钢水产生搅拌作用达到改善铸坯内部组织结构的效果。由于其具有高效、无接触、无污染等优点,电磁搅拌器已经在钢铁连铸生产中得到广泛的应用。长期以来电磁搅拌器外控电流均以正弦波电流为主。近年来由于脉冲磁场较大的磁场变化率以及间歇性的特征,在先进材料制备领域得到广泛关注。脉冲磁场能够改善金属凝固组织的实际效果已被众多学者验证,对于脉冲磁场对金属凝固组织的影响机理,大量学者认为是脉冲磁场对金属熔体在凝固过程中的电磁震荡作用打碎枝晶或脉冲磁场孕育作用降低形核功实现凝固组织细化晶粒的效果。所以考虑脉冲磁场对金属凝固的特殊效果,将改变电磁搅拌器外控电流波形为脉冲方波电流,使搅拌器在不改变现有搅拌器搅拌效果的同时,具有对铸坯内部钢水电磁震荡与脉冲磁场孕育的多重作用。本次研究中,以三相六磁极电磁搅拌器为基础模型,利用ANSYS有限元软件建立电磁场-流场耦合数学模型,通过对正弦波电流与方波电流下电磁搅拌过程进行数值模拟计算,分析铸坯内部电磁场、流场的分布规律,确定搅拌器的搅拌效果。研究发现:电磁搅拌器通入三相正弦波电流时,铸坯内部径向截面磁感应强度方向与电磁力偶方向均发生旋转,同时促进钢水旋转流动,流场相对平稳,与实际效果吻合。电磁搅拌器通入三相方波电流时,同样促进钢水旋转流动,且铸坯内部磁感应强度、电磁力峰值、电磁力峰值透入深度和流速均比通入三相正弦波电流大,电磁力与流速表现出较强的震荡效果。电流强度100A-500A,随通入电流强度的增大,通入三相正弦波电流与三相方波电流,铸坯内部磁感应强度、电磁力及流速均增大;电流频率1Hz-10Hz,随电流频率的增大,通入三相正弦波电流,铸坯内部磁感应强度减小;通入三相方波电流,铸坯内部磁感应强度增大,但在6Hz后基本变化不大;在流场对比中发现,随着频率增大、冲击次数变多,冲击效果减弱,节点流速波动减弱。所以认为搅拌器通入三相方波电流时,达到更强的搅拌效果,并有流场震荡与脉冲磁场处理的多重作用。同时在不同占空比参数下,占空比66.66%与100%的三相方波电流下铸坯内部流场震荡幅度基本相同,流速相对减小7%,但电流功率只有原来的2/3,所以认为占空比66.66%时更具有实际应用价值。