在焊接过程中,引入外加纵向磁场能促使焊接电弧中带点粒子产生高速旋转的螺旋运动,从而改变电弧的形态与静特性;通过电磁搅拌作用,改变焊接熔池液态金属结晶过程中的传质和传热过程,从而影响母材融化、焊缝成形以及焊接质量,在国外被称为“无缺陷焊接”。论文将低频纵向磁场控制引入到轧辊埋弧堆焊过程中,设计了单丝埋弧焊专用磁头,磁头的绝缘,冷却,密封设计避免了焊接过程中外界因素对磁场的干扰;针对埋弧焊过程中,焊接电流和熔池体积大,持续时间较长的特点,对原有电磁搅拌装置进行改进,增大输出功率,拓宽磁场参数调节范围,改进后的电磁搅拌装置能够满足埋弧堆焊的要求。利用自制的磁控装置对16Mn钢进行埋弧堆焊,研究了外加纵向磁场作用下堆焊层熔敷金属焊缝成形规律,以及不同磁场参数对金相组织、硬度和耐磨性能的影响。通过大量的实验,获得了比较满意的焊接工艺参数和磁场参数:焊接电流400A、焊接电压30V、焊接速度30 cm/min、激磁电流2A、磁场频率2Hz。试验结果表明,随着外加低频磁场强度的增加,埋弧焊焊缝熔宽增加,溶深减小:晶粒平均截距在无磁场时为25.6μm,加入磁场后为10.6μm,焊缝的微观组织得到细化;堆焊表层金属的硬度由不加磁场时的HRC50.83提高到HRC55,磨损量由不加磁场时的△G=0.035g降低为△G=0.015g。X衍射衍射（XRD）分析结果表明,熔敷金属中固熔碳化物的含量增加,纵向磁场的作用改变了铁磁性物质和顺磁性物质Cr₂₃C₆的分布状态,从而使堆焊层的硬度和耐磨性得到提高。