随着海军舰船技术的不断发展,新一代舰船对耐压壳体用钢的性能要求日益提高。J80钢是我国自主研制的第二代耐压壳体用钢,是我国现有强度级别最高的舰船用钢之一。J80钢传统的生产工艺是电炉（转炉）冶炼经过真空处理后,浇铸获得扁锭,浇铸扁锭虽能满足厚度要求,但凝固质量较差,成材率较低。采用电渣重熔生产扁锭,可改善扁锭的凝固组织,提高成材率,减小加工压缩比,节省工时。在对国内某钢厂的单电极扁锭电渣炉现场调研后发现:（1）单电极扁锭电渣重熔过程的电压、充填比和结晶器形状等工艺参数对各物理场的影响不明确,与金属熔池形状的关系不确定;（2）扁锭电渣重熔生产的电渣锭,表面质量较差,易出现波纹、重皮、漏渣、漏钢等质量问题,虽通过人工打磨的方法能够改善表面质量,但会浪费大量的人力物力,降低了生产率;（3）电渣重熔后,J80电渣锭中易氧化元素发生烧损,部分关键元素未能满足钢种的成分要求。基于以上问题,本文利用FLUENT商业软件,以电磁场方程、流场方程、能量方程为基础,采用动态网格技术,建立了单电极扁锭电渣重熔过程的三维动态数学模型,并详细分析了单电极扁锭电渣重熔过程的各物理场和熔池形状分布规律。计算结果表明,扁锭电渣重熔过程的电势降主要出现在渣池内,电流密度、焦耳热和电磁力的最大值出现在自耗电极与渣池接触的角部,最小值出现在渣池顶部与结晶器接触的区域。焦耳热主要产生于渣池,渣池产生的热量是整个电渣重熔系统的热量来源。磁场强度的最大值出现在渣池和电渣锭的表面,中心轴线处的磁场强度最小。随着重熔进行,电势分布规律基本不变,电流密度、焦耳热、磁场强度和电磁力有微弱的降低。熔渣流动速度的最大值出现在自耗电极下方,不同时刻的速度最大值范围为4.35 ×10-2～4.88 × 10-2 m/s,不同时刻的渣池最高温度范围为2118～2122K。随着重熔进行,结晶器底部的强制冷却对金属熔池温度的影响越来越小,电渣锭的温度梯度逐渐变小,金属熔池逐渐变深,金属熔池圆柱段高度增加。基于建立的数学模型,研究了不同电压、不同充填比以及增加结晶器倒角对各物理场和熔池形状的影响。研究结果表明,随着电压的增大,渣池和金属熔池的温度升高,金属熔池圆柱段高度增加,金属熔池变深。通过增大充填比,渣池的温度分布更加均匀,金属熔池圆柱段高度增加,金属熔池变浅。结晶器增加倒角后,相比无倒角结晶器,渣池和金属熔池的温度升高43K,角部的金属熔池圆柱段高度增加了 11 mm,最大金属熔池深度增加了 10 mm。根据模拟得到的结论,对J80扁锭电渣重熔的生产工艺进行了优化,解决了扁锭电渣重熔生产过程中电渣锭表面质量较差的问题。工艺优化后生产的电渣锭各主要元素含量均在钢种要求的成分范围内,完全满足钢种的成分要求。渣皮厚度为1～2 mm,避免了冶炼过程中的漏渣漏钢现象,电渣锭表面质量良好,提高了工业生产效率,降低了生产成本。