特殊钢以方/圆坯连铸生产为主,其铸态组织与成分均匀性控制对后续长材产品的质量至关重要。连铸过程中钢液的宏观传输行为主要包含流动、传热、凝固和溶质传递等特性,是影响铸坯质量的主要因素。电磁冶金是特殊钢连铸质量控制的关键技术之一,其应用效果则取决于对浇注与凝固过程宏观传输行为的合理控制。鉴于此,本文针对国内特殊钢方圆坯连铸过程电磁冶金技术应用中所提出的若干实际问题,通过对宏观传输行为的研究与分析,为更好地发挥电磁的力效应或热效应以及铸坯质量的提升提供理论与工艺依据。以新兴发展中的通道式感应加热中间包、结晶器注流工艺及其电磁搅拌（Mold electromagnetic stirring,M-EMS）和凝固末端电磁搅拌（Final electromagnetic stirring,F-EMS）为研究对象,以多物理场耦合流体动力学数值模拟为主要研究方法,并结合相关物理模拟和工业试验,深入探究大断面方圆坯连铸过程中以上电磁技术作用下的钢液宏观传输行为及其对铸坯质量的影响。首先,针对方圆连铸生产中多流中间包当前所采用的感应加热技术,以六机六流大方坯连铸中间包为例,探究了双通道感应加热工艺对其冶金效果的影响。建立了三维电磁、流动、传热和传质耦合模型,研究了感应加热工况下中间包钢液的传输行为。基于电磁加热过程中伴生的集肤与邻近效应认识,提出了一种新型的感应加热线圈布置方法。在通道下侧水平设置加热线圈并结合适宜通道高度与加热功率,有效改善了六流中间包内各流钢液的流动及温度一致性,为连铸过程各流铸坯质量的整体一致性和稳定性提升提供了基础保障。针对方圆坯连铸生产中至今仍常用的直通式水口浇注工艺,探究了电磁搅拌辅助控流对连铸过程宏观传输行为与铸坯质量的影响。以250 mm×280 mm断面大方坯连铸为例,建立了结晶器内三维电磁-流动-传热凝固和溶质传输的耦合数值模型。研究表明,250 mm×280 mm断面大方坯在使用常规直通水口浇注42CrMo钢工况下,M-EMS电流强度由0A增大到450 A,便可使铸坯中心等轴晶率由13.02%提升至22.46%,有效地改善了铸坯的中心致密度。同时发现,过大的电流强度将会造成铸坯皮下负偏析,并有可能诱发其角部皮下裂纹缺陷。进一步建立了大方坯连铸过程全铸流三维凝固模型,并开展了结晶器与铸流凝固末端组合电磁搅拌冶金效果的工业试验。研究表明,M-EMS因加强钢液过热耗散可使铸流凝固终点产生一定的前移,从而使铸机固定位置F-EMS作用区域由原来的柱状晶前沿变为中心等轴晶区,避免了 20CrMoA等中低碳合金钢常见的由F-EMS造成的白亮带缺陷。针对当前特大断面连铸特殊钢生产中常见的热轧大棒探伤不合问题,探究了多孔水口与电磁搅拌的组合应用工艺与冶金效果。以410 mm×530 mm断面大方坯连铸为例,采用耦合模型分析了浸入式水口不同注流模式下的结晶器宏观传输行为及其差异。研究表明,浇铸410mm×530mm特大断面铸坯时,若仅采用常规直通水口,结晶器内钢液注流的过热耗散不良、弯月面流速偏低,容易诱发铸坯中心缩孔与表面缺陷。改用五孔水口浇注时,则可有效促进过热钢液温度耗散并活跃液面。其中,水口侧孔面向铸坯角部安装时,还可以减轻多孔水口浇注常见的射流区域坯壳重熔和皮下负偏析问题。鉴于大断面连铸过程采用多孔水口,其侧孔射流对凝固前沿的冲刷会造成坯壳不均匀性生长并加剧皮下负偏析程度,基于模型分析揭示了多孔水口浇注条件下M-EMS的适宜搅拌强度,可有效提升初凝坯壳的质量。浇铸试验表明,410 mm×530 mm断面大方坯连铸使用直通水口浇注条件下,在20 K过热度浇注并采用800 A大电流M-EMS时,铸坯等轴晶率仅有11.71%。而使用五孔水口且在33 K过热度和即使关闭M-EMS的工况下,也能获得23.10%的等轴晶率,可有效解决这类特大断面铸坯中常见的中心缩孔与星状裂纹等缺陷。此外,使用五孔水口匹配M-EMS的条件下,若进一步采用F-EMS末端强搅拌则可以适应更高拉速生产,并保障铸坯的中心致密度。最后,鉴于特殊钢长材生产中方、圆坯连铸的差异,以及结晶器铜管厚度和铸坯断面变化的影响,进一步研究了大圆坯生产不同工况下M-EMS的作用规律。为此,建立电磁扭矩模型作为判定M-EMS最佳搅拌频率的依据。研究表明,结晶器铜管的磁屏蔽效应会造成作用于铸坯中的磁场衰减,特大断面圆坯连铸为了获得足够的搅拌强度,应该适当向下调整M-EMS的纵向安装位置。将搅拌器安装在铜管内钢液高度的中下部区域,既有利于保持液面稳定性与坯壳生长均匀性,还可以起到促进结晶器注流钢液过热耗散作用。此外,Φ650mm圆坯铸机浇铸较小断面产品时,搅拌器中心与铸坯几何中心会发生一定的偏离,从而导致内外弧侧电磁力大小产生差异,即偏心搅拌现象。其中,浇铸Φ350mm断面尺寸时,使用五孔水口利用其侧孔射流作用可以减轻上述偏心搅拌现象所产生的内外弧初始凝固对称性的差异。