连铸即连续铸造,与传统钢锭模铸相比大大提高了铸造效率节约能源。结晶器是连铸过程的心脏,在连铸系统中有着决定性的地位,连铸结晶器电磁搅拌器的应用可以有效提高等轴晶率,改善铸坯质量。对结晶器电磁搅拌器的研究使其在连铸生产中发挥出最大的效果。本文主要以某钢厂300mm×360mm连铸大方坯42CrMo中碳钢为研究对象,采用有限元分析的方法,建立三维电磁场模型,研究在传统的结晶器电磁搅拌器搅拌作用下,不同电磁参数(电流强度和电流频率)对连铸结晶器内电磁场分布的影响。之后,将得到的结晶器内电磁力分布数据,导入到流场分析中,研究不同电流强度和电流频率下,结晶器内钢液流场、温度场的分布,得到最佳电磁搅拌参数。此外,对传统连铸结晶器电磁搅拌器加以改进,设计出新型的结晶器电磁搅拌器,研究新型结晶器电磁搅拌器结晶器内电磁场、温度场和流场的分布,以达到减少铸坯缺陷,改善铸坯质量的目的。对合作钢厂目前所用的直通型浸入式水口进行结构改进,提出了两种新型的水口结构(广口型、细口型浸入式水口),研究不同的浸入式水口对结晶器内钢液温度场及流场分布的影响。研究结果表明:传统型结晶器电磁搅拌器,产生的旋转电磁力随着通入电流强度和电流频率的增加而增大;磁感应强度随着电流强度的增加而增大,但是随电流频率的增大而减小。随着结晶器电磁搅拌器通入电流强度和频率的增大,结晶器内钢液扰动加强,改善了夹杂物上浮条件,但随着电流强度和电流频率的增加,结晶器内自由液面的流速随之增大,液面产生波动,严重会造成卷渣。研究表明,最佳电磁参数为500A、3Hz。广口型浸入式水口钢液射流流股冲击深度较小,有利于初始凝固坯壳的形成,减少铸坯表面裂纹以及角部裂纹的产生,结晶器内钢液热区上移,有助于铸坯等轴晶的形成,提高铸坯的等轴晶率,而且结晶器内钢液上回流区域面积增大,有助于结晶器内夹杂物的上浮,提高结晶器钢液的洁净度。但是细口型浸入式水口结晶器内钢液温度场及流场分布与直通型水口相近,对结晶器钢液流场及温度场影响效果不明显。相较于最佳电磁参数时的传统结晶器电磁搅拌器(500A、3Hz),新型结晶器电磁搅拌器(交互式结晶器电磁搅拌器)能够以较小的电流强度(400A、3Hz)产生更好的搅拌效果,经过对比分析可知,交互式结晶器电磁搅拌器可以产生更强电磁力,且在铸坯表面电磁力分布更加均匀,在新型结晶器电磁搅拌器的搅拌作用下,结晶器内钢液扰动加强,钢液热区向上移动,结晶器内传热效率增加,可以快速消除钢液的过热度,有助于初始凝固坯壳的形成,减少铸坯裂纹的产生,有利于等轴晶的形成,提高等轴晶率,改善铸坯质量。