感应熔炼炉线圈外周边设置有均匀分布的导磁体,起到约束线圈漏磁向外扩散、提高熔炼效率的作用。本文以感应加热数值仿真为基础,研究了叠制结构导磁体电阻率的处理方法,分析了非线性材料磁导率线性化的求解设定问题,建立了感应加热三维谐波分析中导磁体对磁场/温度场的优化求解方法,揭示了导磁体的几何参数与结构布局对感应熔炼炉工件区域磁场和温度场的影响规律。主要研究内容和结果有:(1)根据导磁体的材料特性及电磁场的集肤效应原理,建立了谐波磁场仿真中导磁体叠制特性的处理办法及其电阻率的确定方法。研究发现,对导磁体硅钢片电阻率进行一定倍数放大,既能体现叠制结构导磁体的涡流抑制作用,又能反映导磁体的集肤效应现象,该方法解决了采用整体式导磁体代替多层绝缘叠制导磁体开展磁场仿真的精度要求。(2)依据ANSYS不同单元类型的求解特性,借助二维谐波磁场非线性求解单元,确定出导磁体合适的相对磁导率,提出了非线性材料导磁体在三维谐波磁场中线性分析的求解方法。(3)通过二维谐波磁场/温度场仿真分析,揭示了导磁体高度、厚度、结构布局等对炉料空气区域磁感应强度的影响规律,研究了导磁体参数优化后工件的温度分布特性。结果表明,导磁体高度主要影响感应炉线圈端部磁场分布;导磁体两侧呈现集肤效应及磁感应强度矢量涡旋,中部存在无磁化利用区域;改变导磁体端部结构布局可有效减弱线圈端部的磁场逸散,能够提高炉料端部区域的磁感应强度;优化导磁体结构,减小导磁体高度至线圈等高,适当减小导磁体厚度,不影响炉内圆柱工件的温度分布和加热效果。(4)通过三维谐波磁场/温度场仿真分析,研究了相邻导磁体间隔处炉料区域空气的磁场分布特性,分析了导磁体周向布局对炉料空气区域磁感应强度的影响规律,探讨了三维磁热耦合作用下环形工件的温度分布特征。研究发现,增加导磁体周向占比可提高导磁体间隔处炉料区域的磁感应强度;在相同周向占比条件下,增加导磁体块数对提高磁感应强度的效果更为显著。根据相关优化方案进行了实际生产验证,取得了良好的效果。研究结果表明,叠制结构导磁体的电阻率处理方法和非线性材料磁导率线性化的求解设定,解决了具有导磁体结构的感应熔炼炉的磁场/温度场数值仿真问题;感应熔炼炉外导磁体几何参数与结构布局对磁场/温度场的影响规律,对感应熔炼炉的设计制造具有重要的理论指导意义。