螺旋磁场是旋转磁场和行波磁场空间上的叠加，螺旋电磁搅拌结合了两者特点，既能产生横截面上的切向力，又能产生纵截面上的轴向力，两者的合力在空间上有一定夹角，使钢液在更大范围内流动，搅拌更加充分，均匀液相穴内温度，改善凝固组织，扩大等轴晶区，减小中心偏析。
　　本文设计了一种新型复合式螺旋电磁搅拌装置，以450×370mm大方坯为研究对象，采用数值模拟的方法，研究了结晶器螺旋电磁搅拌器磁感应强度和电磁力的分布规律。采用VOF模型，研究了三种螺旋电磁搅拌形式下的液面变形。与旋转电磁搅拌对比得出最佳的搅拌方式，在此基础上研究了电流强度和拉速对液面变形的影响。通过流动和凝固的耦合计算，对比分析了三种螺旋电磁搅拌和旋转电磁搅拌形式下铸坯的凝固过程，同时研究了电流强度对凝固过程的影响。
　　与旋转电磁搅拌对比，螺旋电磁搅拌器中心横截面内部的电磁力减弱，纵向上的最大电磁力分布在搅拌器高度中心偏上、偏下或一上一下，这与三种螺旋搅拌方式产生的纵向电磁力有关。螺旋电磁搅拌能同时产生竖直方向的力和水平方向的力，两者的合力与竖直方向有一定夹角并指向液心，该力能驱动钢液做螺旋运动，从而使搅拌更加充分。增加电流强度，两力的合力增大，与竖直方向的夹角变大。
　　采用电磁搅拌后，钢液液面在离心力的作用下向下凹陷，液面速度和湍动能增加，液面形状形成一个漩涡。相比旋转电磁搅拌，三种螺旋电磁搅拌都能抑制液面变形，但作用机理不同。同上和同下螺旋电磁搅拌抑制液面变形效果较好，同上螺旋略好于同下螺旋电磁搅拌。增加同上螺旋电磁搅拌行波磁场线圈电流强度，在纵向上倾斜向上并指向液心的电磁力增大，与竖直方向的夹角增大。该力一部分驱动钢液向上流动，一部分使钢液提前返转形成下返流，减小了上返流强度，从而抑制液面变形。逐渐增加电流强度，驱动钢液向上流动的力逐渐趋于主导地位。抑制液面变形有一个合适的电流强度，在750～1250A之间，电流强度为1250A时，液面变形又加剧。
　　采用电磁搅拌后能显著加快钢液的凝固速度，此时凝固坯壳变厚。旋转电磁搅拌下钢液高速运动，高温钢液冲刷凝固前沿使结晶器内凝固坯壳厚度出现波动。对比旋转电磁搅拌，螺旋电磁搅拌既能保证坯壳厚度又能均匀凝固坯壳厚度。均匀凝固坯壳厚度的效果最好的是同下螺旋电磁搅拌，其次是同上螺旋电磁搅拌。从抑制液面变形效果看，同下和同上螺旋电磁搅拌相差不多。综合考虑液面变形和凝固坯壳均匀性，具体问题具体分析，液面变形大时用同上螺旋电磁搅拌，变形小时用同下螺旋电磁搅拌。增加电流强度，凝固坯壳变厚;增大拉速，液面变形加剧，采用螺旋电磁搅拌有进一步提高拉速的可能性。