Title

MODELAMENTO MATEMÁTICO DA SOLIDIFICAÇÃO NO PROCESSO DE REFUSÃO POR ELETROESCÓRIA

SOLIDIFICATION MATHEMATICAL MODEL OF THE ELECTROSLAG REMELTING PROCESS

Authorship

Cristo, Sidinei Colodeti; Martorano, Marcelo de Aquino

Cristo, Sidinei Colodeti

I am this author

Martorano, Marcelo de Aquino

I am this author

DOI

10.5151/2594-5300-0034

Downloads

Abstract

O presente trabalho tem o objetivo de mostrar o desenvolvimento de um modelo matemático para o processo de refusão por eletroescória (ESR - "electroslag remelting") sob condições transientes. Neste modelo, a equação diferencial de condução de calor radial e longitudinal em regime transiente foi utilizada para modelar a condução de calor no lingote refundido e na poça de fusão. Para facilitar a resolução numérica das equações, utilizou-se uma mudança de variável que possibilitou fixar-se o tamanho do domínio durante o período de crescimento do lingote. Um estudo paramétrico do modelo construído foi realizado, examinando-se o efeito da (1) a taxa de refusão, (2) do raio do lingote refundido e (3) do número adimensional de Stefan na profundidade da poça de fusão. Os resultados mostram que esta profundidade diminui continuamente com a diminuição da taxa de refusão, sem apresentar um ponto de mínimo, como é observado para o tempo local de solidificação (LST). Nota-se que os resultados de profundidade da poça de fusão em função da taxa de refusão para os três tipos de materiais simulados e para os quatro valores de raio de lingote podem ser agrupados em três curvas quando alguns parâmetros adimensionais são definidos.

The present paper has the goal to show the development of a mathematical model for the electroslag remelting process (ESR) under transient conditions. In this model, the differential equation for the radial and axial heat conduction in transient regime was used to model the heat transfer in the solidified ingot and in the liquid metal pool. To facilitate the procedure for the numerical solution to the model equations during ingot growth, a change of variables was used to fix the calculation domain size. A parametric study of the proposed model was carried out to analyze the effect of (1) melting rate, (2) remelted ingot radius, and (3) dimensionless Stefan number on the liquid metal pool depth. The results show that the pool depth decreases continuously as the melting rate decreases, without the presence of a minimum point usually observed for the local solidification time (LST). All results of liquid metal pool depth as a function of melting rate for the three materials simulated and for the four ingot radius sizes considered reduce to only three curves after introducing some important dimensionless parameters.

Keywords

ESR, refusão eletroescória, modelagem matemática.

ESR, electroslag remelting, mathematical modeling.