铝带坯连续铸轧是近几十年来压力加工中的新技术，与传统铸锭-热轧开坯方法相比具有投资少、生产周期短、成本低、节省能源等一系列优点。在铝带坯连续铸轧过程中，铝熔体的凝固为快速定向导热结晶，晶体成长方向性很强，萁深拉性能远比不上热轧板，这严重限制了铸轧铝带坯的使用范围。铝电磁场铸轧是将电磁场技术引入到铝带坯连续铸轧中，扬长避短而形成的一种高效、节能的铝带坯生产高新技术。针对不同的铝合金、不同的铝熔体有不同的频率响应，本文将电解铝液电磁场铸轧机理作为研究重点之一，通过对电解铝液电磁场铸轧带坯晶粒细化机理及生产工艺的研究与分析，确定电磁感应器及其供电系统的基本设计方案，即：电磁感应器采用二相低频交流电源供电，铁芯线圈采用集中式绕组；供电系统设计为交-交变频装量，并采用逻辑无环法控制。在大量实验室及工业试验研究的基础上，对电磁外场环境下电解铝液凝固结晶机制进行分析和探讨，建立铸造区内铝熔体的流体动力模型，并提出机械“搓擦”效应，揭示电磁场对铝带坯宏、微观组织及力学性能的影响。根据流体机械缓和时间特性，通过理论计算与分析确定最佳电磁场频率为以15Hz为中心，5Hz为公差的频率带，最佳励磁电流换向周期为励磁电流周期的3～5倍，从而为制定合理的生产工艺提供理论依据。研究电磁场铸轧的机理离不开对电磁场的分析，因此，本文另一重点为电磁场铸轧电磁场的分析与计算。一方面，根据矢量运算法则及电磁学原理，定性地说明行波磁场和脉振磁场的产生，从而阐述电磁感应器的工作原理，即通过产生一以行波为主，脉振渡为辅的复合磁场，对供料嘴内及铸轧区内的铝熔体进行电磁搅拌和电磁扰动，以达到细化晶粒，提高带坯综合性能的目的。另一方面，借鉴直线感应电机的分析方法，将一复杂的三维磁场分解为一平面磁场及沿该平面垂线方向的一维磁场，并建立相应的计算模型。在电磁感应器一维模型中，对气隙磁场磁感应强度及电磁推力进行数学公式推导，结果表明气隙磁场磁感应强度沿铸轧辊轴线方向呈多频率冲击行波。通过利用有限元法对电磁场铸轧的Y-Z二维平面电磁场进行数值计算，发现良导磁的铸轧辊套使磁力线产生偏移，从而将磁力线有效地引导到铸轧区凝固结晶前沿，这有利于晶粒的细化和打破铝熔体定向结晶中南大学硕士学位论文摘 要机制。然而，由于铁磁性铸轧辊套的存在加剧了磁旁路礼磁泄漏。因此，必须设计合适的铸轧辊与铁芯组的间隙，使铸轧区凝固结晶前沿鱿磁感应强度达到最佳值。通过计算还发现，磁场磁感应强度沿带坯中性面呈驼峰状分布，而其中一峰值恰好落在供料嘴安放布流块区域，这抑制了电磁场对铝熔体的电磁搅拌，降低了电磁场的利用效率。因此，建议将布流块的位置向前推移或减小布流块药几何尺寸。所做的这些工作拓展和深化了铝带坯电磁场连续铸轧技术的基础理论研究，月时对生产实践也具有现实指导意义。