双电极电渣炉应用于大型电渣锭的冶炼过程,该型电渣炉是由两根自耗电极串联而成,两根自耗电极同时与渣池接触构成回路,在熔炼时两根电极同时熔化。与传统电渣炉相比:由于该种电渣炉电缆互相靠近且平行布置,在互感效应的影响下短网的感抗得以降低,并提高了功率因数,降低了能耗。与此同时,双电极电渣炉可以改善渣池内温度分布,使得金属熔池的形状更加扁平。传统的双电极电渣炉存在温度分布不均匀、节能机制不清楚等问题。本研究针从电极结构出发,利用ANSYS有限元软件研究了不同结构双极串联电渣重熔系统、内棒外管电渣重熔系统的多物理场及不同结构参数和操作参数对内棒外管电渣重熔系统的影响。结合有限元方法和数学计算方法对重熔速率和热效率进行计算,并对双极串联电渣炉的节能机制进行研究,针对节能机制提出有效的节能方案。本课题的主要研究结论有:（1）利用有限元方法计算不同电极结构双极串联电渣重熔系统的电磁场、焦耳热场和温度场。对比发现,圆柱式电极由于电流分布集中的原因,导致磁感应强度、电磁力、焦耳热分布集中且渣池中心温度最高,半圆式电极其次,圆管式最低。从电磁场、焦耳热场和温度场的均匀性来看,半圆式电极效果最好,圆管式电极其次,圆柱式电极最差。（2）利用有限元方法计算内棒外管电渣重熔系统的电磁场、焦耳热场和温度场。分析结果表明,内棒外管式电渣重熔系统的电流集中在内棒电极表面,外管的电流集中在圆管电极内表面,随着渣池深度的增加,电流密度逐渐减小。最大电流密度、最大磁感应强度、最大电磁力、最大焦耳热均集中在渣池顶部中心处。（3）随着内外管间距的减小,外管电流密度应整体出现先增大后减小的趋势,渣池焦耳热分布更加集中,最大焦耳热密度逐渐增大,但焦耳热分布范围减小,焦耳热更加向内棒电极集中。随着电流频率的降低可以看出电流集肤效应明显下降,焦耳热功率与电流频率变化无明显关系,100HZ与25HZ的焦耳热分布完全一致,电流频率50HZ时焦耳热分布范围更广和均匀。随着载荷电流的增大,电流密度随之增大,最大焦耳热功率和渣池总焦耳热与载荷电流呈线性关系。（4）基于有限元方法计算得到单电极和双极串联电渣重熔系统的焦耳热场和温度场,将计算结果带入计算公式得到电极熔化速率和热效率。从计算结果可以看出,在相同的电流载荷下双极串联电渣重熔系统的熔速是普通单电极的2.29倍,从热效率计算结果来看,双极串联电渣重熔系以42.9%的热效率远高于普用的单电极电渣重熔系统,因此双极串联电渣重熔系具备熔炼速度快、节能效果好等优点。