我国镁资源丰富,但目前我国在镁合金加工与成材质量方面还远落后于发达国家。目前镁合金坯料的生产方法主要是半连续铸造法。而镁合金热物性质导致在传统的半连续铸造法中存在铸锭芯部和边部温差过大、致密度低、成分偏析、性能不稳定、大规格尺寸的生产存在开裂和变形等问题。本课题是国家重点研发计划子课题《大规格高质量镁合金锭坯制备技术》的一部分,采用数值模拟技术研究了直径500mm的AZ80镁合金DC铸造过程中的结晶器内的流动和传热过程。并在此基础上,将低频脉冲磁场与DC过程结合,研究了脉冲电磁半连续铸造过程中的电磁场分布以及流动和热量传输行为。并对比分析了交变磁场、脉冲磁场,差相脉冲组合磁场半连续铸造工艺下熔体的流场和温度场的分布。通过对DC铸造过程研究表明:使用分流盘后能使无分流盘时加速向下流动的熔体向铸锭径向流动,液穴变浅。分流盘越小,结晶器内芯部熔体温度越高,而分流盘越大,分流盘距凝固前沿越近。模拟表明直径为210mm分流盘对直径500mmAZ80镁合金锭坯DC铸造较为合适;铸造温度越高,结晶器内熔体流动区域越大,液穴也越深;二冷却水量对熔体流动基本无影响,但二冷水量增大液穴变浅。二冷水量对不同区域温度场的影响程度不同,对固相线以下区域的影响程度远大于固相线以上的区域。随二冷水量增大温度等值线上移,但继续提高水量,等值线上移幅度明显减小;铸造速度对熔体内的流动和温度影响显著,铸造速度越快,熔体内流动区域显著扩大,液穴变深,温度等值线明显下移,铸锭凝固壳厚度变薄。综合考虑各种参数的影响,模拟表明浇注温度取为953K,二冷水量为600L/mim,铸造速度为35mm/min时对直径500mmAZ80镁合金DC铸造较为合理。通过在DC铸造过程中,在结晶器周围施加脉冲磁场的研究表明:施加脉冲磁场后在结晶器内产生周期性变化的磁感应强度和对熔体产生反复拉压的电磁力,电磁压力极值远大于电磁拉力,熔体内不同部位感应电流的方向不相同且在一个周期内方向和大小不断发生变化。熔体宏观流动未发生明显改变,但熔体速度大小出现了周期性振荡。同时温度场分布更均匀。通过对不同脉冲电磁参数的研究表明:脉冲电流越大,熔体内的磁感应强度和Lorentz力以及感应电流密度越大,熔体内流速加快,速度振幅变大,温度分布变得更均匀。脉冲频率的提高,明显增大Lorentz力和感应电流密度的极值;在磁感应强度最大时,磁场作用深度下降,结晶器边部熔体受到较强的作用,流速越快,但振幅小。脉冲频率较低时结晶器芯部熔体受到较强的作用,流速较快,振幅大。频率提高,结晶器边部熔体温度升高,而芯部的温度基本不变化。脉冲磁场占空比越大,在磁感应强度最大时,集肤深度越深,Lorentz力和感应电流密度的最大值减小,但持续时间明显增长,熔体内平均流速加快振幅加大,熔体内高温液相区减小,但影响效果逐渐下降,模拟表明,选取电流大小为250A,频率为20Hz时效果较好,选取占空比50%不仅搅拌强度较大,而且熔体温度场也分布较均匀。低频交变磁场、脉冲磁场与差相脉冲磁场作用下均能使结晶器内熔体产生强致对流,增大熔体流速,温度变得更均匀,液穴变浅。低频交变磁场使熔体产生更大涡流,平均流速更快;而脉冲磁场与差相脉冲磁场使熔体产生更大的振幅速度,并对熔体产生反复拉压;差相脉冲磁场对熔体拉伸和压缩持续时间要长于单一脉冲磁场。而交变磁场下其磁能利用率最低,差相脉冲磁场下磁能利用率最高。交变磁场下结晶器内熔体温度明显低于脉冲磁场和差相脉冲磁场,而脉冲磁场和差相脉冲磁场其温度分布基本相同。