铝合金由于其低成本、高性能以及易于生产等特点,一直以来都在工业领域广泛应用。半连续铸造方法在生产高强铝合金铸锭方面具有重要地位。对于普通半连铸方法制备的高强铝合金铸锭往往存在着组织粗大、成分不均匀和热裂等缺陷,为改善铸锭产品质量,常常在半连铸过程中对熔体施加外场处理。环缝式电磁搅拌方法常用于制备高强铝合金铸锭。在实际生产中,常常采用空心铸锭来代替实心铸锭来通过一系列工艺流程加工成为大型环件,以提高环件的质量、节约加工成本。本文通过对比普通半连铸与电磁搅拌半连铸方法,建立普通半连铸与电磁搅拌半连铸2A14铝合金Φ730/Φ340mm大规格空心铸锭制备过程数学模型,通过数值模拟方法模拟半连铸过程中熔体内电磁场、温度场、液穴形貌与流场等宏观物理场,结果表明施加电磁搅拌处理后熔体内的感应磁场集中分布在铸锭外表面,并由铸锭外表面向内壁沿半径方向呈断崖式降低。熔体中产生的洛伦兹力在熔体中产生强制对流,施加电磁搅拌处理使整体温度场的均匀性有很大提升,同时也明显降低液穴深度。通过对普通半连铸与电磁搅拌半连铸铸锭的微观组织观察与成分分析,发现电磁搅拌处理后晶粒组织细化效果显著,平均晶粒尺寸由115μm减少至70 μm,晶粒等轴化更完全,铸锭内部晶粒尺寸分布更加均匀;在施加电磁搅拌处理后,非平衡共晶数量减少21%,尺寸明显减小,分布更加均匀;在施加电磁搅拌处理后,Cu元素微观偏析程度得到减轻,Cu元素在晶粒内固溶度增大,非平衡共晶相内浓度降低,凝固过程中Cu元素有效溶质分配系数增大;在普通半连铸与电磁搅拌半连铸中Cu元素宏观偏析规律相似,在铸锭中间偏向内壁区域和外壁位置出现负偏析,在中间位置和内壁位置出现正偏析。施加电磁搅拌处理后,铸锭中间位置正偏析与中间偏向内壁位置负偏析有所加重。电磁搅拌通过促进熔体内部散热,增加了凝固前沿冷却速度,从而提高熔体温度场与成分场均匀性,为晶粒形核提供更大的过冷度,增加形核质点,促进非均质形核的发生,有效增加形核率,晶粒组织得到显著细化,显著提高了 Cu元素在晶粒内的固溶度,微观偏析得到改善。