电磁搅拌技术是利用搅拌器所产生的电磁力强化铸坯内钢液的流动,从而改善钢液凝固过程中的流动、传热和传质条件,以改善铸坯凝固组织、扩大等轴晶区和减小宏观偏析。该技术被广泛的应用到连铸生产中,以满足用户对产品质量越来越高的要求。目前国内外对于大方坯连铸磁场作用下钢液的流动和凝固行为研究较少,本文以大方坯连铸结晶器电磁搅拌流动凝固为研究对象,建立了三维磁场、流动凝固耦合数学模型,采用数值模拟的方法,初步研究了在磁场作用下钢液的流动和凝固行为。搅拌器的合理设计和提高其搅拌效率是电磁搅拌的重要问题。为确定合理的搅拌器结构参数,本文采用有限元方法模拟研究了结晶器电磁搅拌器内的三维磁感应强度和电磁力分布,采用有限容积法模拟研究了不同搅拌磁场作用下结晶器内钢液的三维流动。对比分析了搅拌器绕组形式、线圈电流绕向和电磁参数对磁场、电磁力分布和钢液流动凝固的影响规律。模拟结果表明：对于外置式电磁搅拌器,钢液中沿中心轴线上的磁感应强度最大值出现在搅拌器高度中心以下,在铸坯内部呈逐渐衰减趋势；电磁力主要集中在铸坯外层,且向铸坯中心衰减；对于三相克莱姆绕组和集中型绕组搅拌器,线圈电流同向绕线时,可获得较大的搅拌力,此时钢液在结晶器内做环状流动,钢液的切线搅拌速度较大,有利于提高搅拌效果；电流强度增大,作用于钢液的搅拌力增大,钢液流动更加剧烈；在一定频率范围内(2-10Hz),对于外置式搅拌器,随频率增加,作用于钢液中的电磁力增大,其对钢液的搅拌效果增强；对于矩形截面铸坯,采用两相集中型搅拌器可获得比三相克莱姆型搅拌器更好的搅拌效果；在对搅拌器搅拌效果进行评价时,磁感应强度的大小有时并不能真正反映出搅拌效果的大小,以电磁力或者搅拌钢液的切线流速大小为依据来判断,会更加准确；拉速是影响铸坯凝固过程的主要因素,拉速增加,出结晶器时铸坯表面温度升高、凝固壳厚度减薄、液芯长度延长；电磁搅拌具有均匀铸坯凝固壳厚度并使铸坯凝固壳厚度变厚的作用,同时有利于铸坯过热的耗散,液芯温度的降低,表面温度略有降低；搅拌电流增加,凝固末端位置有上移的趋势,凝固壳厚度变厚,铸坯表面温度变化不大,增加搅拌电流频率,液芯有延长的趋势,凝固壳厚度变薄,铸坯表面温度变化不大。