Title

MODELO MATEMÁTICO PARA A SOLIDIFICAÇÃO DE LIGAS DO SISTEMA ND-FE-B NO PROCESSO DE LINGOTAMENTO DE TIRAS

MATHEMATICAL MODEL FOR THE SOLIDIFICATION OF ND-FE-B ALLOYS BY THE STRIP CASTING PROCESS

Authorship

Jabes, Eduardo Gimenes; Martorano, Marcelo de Aquino; Silveira, João Ricardo Filipini da; Neto, João Batista Ferreira; Nagasima, Thiago Pires

Jabes, Eduardo Gimenes

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Martorano, Marcelo de Aquino

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Silveira, João Ricardo Filipini da

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Neto, João Batista Ferreira

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Nagasima, Thiago Pires

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DOI

10.5151/2594-5300-33709

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Abstract

Foi implementado um modelo matemático para simular a solidificação de ligas do sistema Nd-Fe-B no processo de lingotamento de tiras. O modelo foi baseado na aplicação da equação de condução de calor unidimensional através da espessura da tira e da parede do rolo refrigerado da máquina de lingotamento. A resolução numérica dessas equações permitiu o cálculo do perfil de fração de sólido através da espessura da tira e dos perfis de temperatura através da tira e da parede do rolo. A temperatura de um ponto da superfície do rolo oscila em ciclos formados pelo contato com o metal líquido (vazamento) e pelo destacamento de um pedaço da tira. A temperatura média do rolo aumenta continuamente, diminuindo a taxa de resfriamento nas tiras. Mesmo no início do processo, os pedaços de tiras que se destacam ainda não estão completamente sólidos.

A mathematical model to simulate the solidification of Nd-Fe-B alloys by the strip casting process was implemented. The model was based on the undimensional heat conduction equation applied to the thickness of the strip and to the wall of the water-cooled roll of the casting machine. The numerical solution of the equations yielded the profile of solid fraction along the strip thickness and the temperature along the strip and roll wall. The temperature of a point on the roll external surface oscillates owing to cycles of contact with the liquid alloy stream and detachment of a piece of strip. The average temperature of the roll wall increases with time, decreasing the strip cooling-rate. Even at the beginning of the process, pieces of strip are not completely solid as they detach from the roll.

Keywords

modelagem matemática; solidificação; Nd-Fe-B; lingotamento de tiras.

mathematical modeling; solidification; Nd-Fe-B; strip casting.