电磁搅拌是对金属凝固过程进行控制的一种有效手段,有着广泛的应用和深厚的工业基础。方坯结晶器电磁搅拌通过电磁感应实现能量无接触转换,将电磁能转换为钢水的旋转动力,推动钢水旋转运动,改善钢水凝固组织及连铸坯内部结晶状态,从而提高连铸坯质量。重钢炼钢厂在1#、5#方坯连铸机上虽已实现了结晶器电磁搅拌工艺技术,但随着1#、5#铸机品种数量增加,产量扩大,拉速进一步提高,电磁搅拌强度如何与连铸工艺参数配合,更好地满足铸坯质量要求,都有待进一步研究。该项目的研究将为重钢结晶器电磁搅拌技术的合理应用提供理论及实践基础。为研究结晶器电磁搅拌磁场的分布特征,理论计算最佳搅拌电流频率,利用Kanetec TM-601高斯计对重钢断面为150mm×150mm与150mm×210mm的方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了测试与分析。测试结果表明,在结晶器铜套材质与壁厚、电磁搅拌器与及其安装位置选定时,磁场的空间分布与搅拌电流、频率、结晶器断面等因素有关系。在结晶器轴向方向,磁感应强度有中间大,两头小的规律。两个断面的磁感应强度最大值均位于H=500mm位置附近,即搅拌器中心位置。在结晶器两端及磁感应强度较弱的区域,壁面处磁感应强度值与中心处的值几乎相等。在磁感应强度强的轴向中心区域壁面处磁感应强度值比对应中心处的值略大,且随磁感应强度的增大,壁面与中心的磁感应强度之间的差值也在增大。对于150mm×150mm及150mm×210mm断面,获得最大电磁力的频率为4Hz。测试实验结果对于研究结晶器电磁搅拌装置的磁场分布、电磁搅拌力、钢液的旋转、流动和搅拌工艺制定都具有指导意义。本文基于Maxwell电磁场理论,采用数值模拟和实验相结合的方法,对方坯结晶器电磁搅拌流场进行模拟研究。根据麦克斯韦尔方程得到了电磁力的解析形式,应用纳维尔-斯托克斯方程描述了金属熔体的速度场,并应用FLUENT软件来进行数值模拟。通过模拟得到了电磁力场作用下流体速度场的分布。为分析结晶器电磁搅拌对连铸坯质量的影响,在重钢现场进行了工厂试验.对不同钢种在不同电磁搅拌工艺参数下,进行了铸坯取样,对其铸坯样进行了低倍下中心偏析、中心缩孔、中心疏松等缺陷的评级。在金相显微镜下观察了试样的夹杂物类型、形态、数量、分布规律,并使用能谱分析确定出夹杂物成分。综合考虑对比不同电磁搅拌强度与铸坯质量的关系,得出最佳电磁搅拌电流强度。