电渣重熔技术是一种用于冶炼附加值较高的金属铸件的生产工艺,其产品具有组分纯净,成分致密等特点。空心铸锭在铸造领域属于异性铸件,并且在航空航天,核电,能源运输等国家重要产业有着举足轻重的地位。关于空心铸件的铸造有旋转浇铸与冲压锻造等两类方法,关于旋转浇铸工艺过程可控性较差,自动控制系统复杂成本较高,而锻造冲压等方法容易造成空心铸锭的制备过程中出现裂纹,变形等现象,并且外力挤压会改变铸锭的应力分布,导致金属性能较差。由于对空心铸锭的需求日益增加,且对铸件质量的要求越来越高,将电渣重熔技术引入空心锭的铸造过程中十分必要。在进行电渣重熔制备空心锭时面临着自耗电极的选择的问题,一般存在两种选择:环形自耗电极与多电极集群式自耗电极,环形自耗电极由于制备工艺的复杂相对来说成本更高,所以一般采用多电极集群式自耗电极。本文的研究内容主要包括:（1）基于乌克兰Y578型电渣炉进行物理模型的建立,同时对物理模型进行网格划分,网格划分全部采用六面体网格,关于电磁场与温度场计算采用包含电极的整体电渣炉模型进行计算,关于应力场计算部分采用了排除电极在外的物理模型进行计算。（2）基于有限元方法对麦克斯韦方程组进行求解,获得空心铸锭的电渣重熔过程的电流密度,焦耳热分布。在环形铸锭的冶炼过程中,电极集群中电流分布集中于电极集群的外侧表面附近,同时对焦耳热分布产生影响,电极外侧焦耳热分布略高于内侧焦耳热分布。（3）基于有限元方法对温度场,热通量分布及熔池形状进行计算,在铸件内部,相同高度下,铸件内部的温度高于近壁侧温度,内壁侧温度升高较外壁侧温度升高较快,温度较高。在高度方向上,熔池形状随着高度的增加逐渐加深。热通量分布在熔炼过程中,随着高度位置的升高底水箱的影响逐渐减弱,热通量逐渐降低,在相同高度上,内部热通量小于外部。（4）基于有限元方法对应力分布进行求解,分别对von-mises应力分布,残余应力分布及剪应力分布进行计算。在相同时刻,von-mises应力主要集中于铸锭中下部与铸锭底部,内壁侧最大应力大小大于外壁侧大于底部。随着时间的推移,冷却过程初始阶段为最大应力产生阶段。对于残余应力,产生于冷却过程末期,外壁侧残余应力大于内壁侧残余应力。对于剪应力分布首先基于等效应力算法根据第四强度理论判断剪切屈服的可能发生位置,又采用更加严格的第三强度理论对最大剪应力的分布及扭曲趋势进行分析。（5）改变冷却边界条件,输入电流密度,铸锭尺寸等因素,对等效应力分布,剪应力分布,残余应力分布进行计算分析,并根据计算结果得出内外部温差是决定产生屈服的主要因素的结论。底水箱对流换热系数对内外壁应力分布影响较小,但对底部应力分布影响较大,边壁对流换热系数增大,铸锭尺寸的减小及电流密度的降低会导致最大应力的降低,残余应力的降低及剪切应力的减小。