冷坩埚电磁冶金在国内作为一项领先技术,专家及学者们作出了大量的基础研究及实际应用。利用冷坩埚电磁技术熔炼金属不仅可以达到理想的纯净度,而且熔炼高速、高效、高均匀性受到了人们的关注。但是,其熔炼过程的能量利用率低,针对这一困扰大家已久的问题,课题提出利用ANSYS软件对冷坩埚熔炼过程进行数值模拟研究。通过理论分析冷坩埚能量利用率的影响因素,重点对冷坩埚熔炼过程的电磁场和温度场进行ANSYS数值模拟分析。在电磁场中讨论了冷坩埚分瓣工艺(包括分瓣类型、分瓣数量及切缝宽度)对熔炼过程焦耳热有效利用率的影响,进而分析合理的熔炼电源参数(电流频率及电流强度)。在电磁场分析结果的基础上,在温度场中讨论了温度场分布特征及凝壳厚度的计算,并分析了电源参数及水冷强度对凝壳厚度的影响。对模拟结果进行分析得知:如果熔炼14.27kg低碳钢,坩埚设备参数为Φ外=0.18m,Φ内=0.16m,采用连通结构的切缝,焦耳热有效利用率达到最大值;16瓣是最合适的分瓣数;冷坩埚设计上采用“窄切缝”原则,选用3mm宽度切缝的坩埚设备;电源频率为100k Hz,电流强度为340A,冷却水量为71.6l/min时,达到最合适的凝壳厚度20.5mm,可以保证熔炼过程有效能量利用率达到最高,减小能耗,为冷坩埚高效熔炼提供理论依据。