在连铸过程中,结晶器内液面的稳定性与铸坯的质量直接相关。在电磁连铸中,交变电磁力引起的液面波动不可避免,因此如何控制液面波动是提高铸坯质量的关键。本文提出了利用磁压力约束控制金属液面变形及波动的方法。设计了平行直线圈和盘型线圈作为磁场发生器,并通过数值模拟和物理模拟的方法研究了钢液表面磁场和磁场力在不同参数下的分布规律。开发了磁场-流场双向耦合程序,分析二维模型下电磁力对静止液面和流动液面的变形规律。利用Ga-In-Sn低温合金作为模拟钢液,分析了静止液面和流动液面在磁压力下的波动行为及变形规律等。结果表明:平行直线圈在钢液表面产生的电磁力成抛物线分布,盘型线圈在钢液表面产生的电磁力呈马鞍形分布。提高线圈匝数、电流强度、电流频率以及减小线圈与钢液间距可以增大作用于钢液中的电磁力。磁压力作用在静止液面,静止液面会形成凹坑,凹坑的形状与电磁力的分布形状相似。平行直线圈作用下的液面呈弧形,盘形线圈作用下的液面呈中间略高,两边凹陷的环状。同时,电磁力自身会引起液面的波动,波动的剧烈程度取决于电磁力搅拌项和约束项的相对大小,当约束力大于搅拌力时,液面波动较弱,搅拌力大于约束力时,液面波动较强。实验表明,增加电流强度,液面波动程度加剧;线圈与液面间距增加,液面波动先减弱后加强。未施加磁压力时,流动液面处存在鼓包,鼓包处的液面波动较为剧烈,金属流股对液面的冲击较大。施加磁压力后,液面鼓包高度有明显的降低,波动程度也有所减弱。提高线圈电流强度,磁压力的抑制作用加强,液面波动程度进一步减弱,鼓包处液面流速降低,液面趋于平坦,剪切流动减弱,有利于减小连铸过程中结晶器内和钢包内的卷渣。但电流强度达到一定强度后继续增加线圈电流,金属液面的波动变化不太大。在盘型线圈中心位置处钢液中会形成一个新的鼓包,加剧了液面的不稳定性,其控制效果不如平行直线圈理想,需要进一步进行结构和磁场形式优化。