Para estudar a microestrutura de solidificação e o comportamento das inclusões durante o processo de rearrefação por arco elétrico a vácuo do aço para moldes de fundição sob pressão de grande porte, bem como para explorar e investigar os parâmetros do processo de rearrefação por arco elétrico a vácuo, foi adotada a técnica de simulação numérica por computador para estudar a evolução da forma da poça de fusão durante a rearrefação por arco elétrico a vácuo de uma lingoteira de 30 t (ϕ1250 mm) de aço para moldes de fundição sob pressão de grande porte, analisar as leis de segregação dos elementos, estudar a relação entre a taxa de fusão e a trajetória de remoção das inclusões, e o efeito de diferentes pressões de hélio na qualidade de solidificação do lingote. Os resultados mostram que, quando a fusão entra no estado estacionário, a velocidade de aumento da profundidade da poça de fusão é proporcional à taxa de fusão. Com taxas de fusão de 12,50, 13,65 e 15,00 kg/min, as velocidades calculadas de aumento da profundidade da poça são 0,257, 0,307 e 0,397 mm/min, respectivamente. As trajetórias de remoção das inclusões são razoáveis nas três taxas de fusão; quando a taxa de fusão é definida como 12,50 ou 13,65 kg/min, a frente de solidificação da poça não pode alcançar ou não alcança completamente a borda do cristalizador, o que aumenta o risco de «inclusões subsuperficiais» na superfície inferior do lingote. No início da rearrefação, a ação de resfriamento a água na base do cristalizador é muito forte e a velocidade de resfriamento é alta. Os cálculos e simulações mostram que, com as três taxas de fusão, C, V, Cr e Mo apresentam diferentes graus de segregação negativa, sendo C e V os mais evidentes, seguidos por Mo, enquanto Cr apresenta segregação relativa menor. Quando a altura do lingote atinge 500 mm, a segregação negativa de Cr e Mo é basicamente eliminada e a tendência de segregação negativa de C e V diminui significativamente. A simulação estudou o efeito do resfriamento com hélio na profundidade da zona bifásica em duas taxas de fusão. A introdução de hélio pode reduzir significativamente a profundidade da zona bifásica, com efeito notável, podendo reduzir a profundidade em mais de 40%. A pressão de introdução de hélio dentro de um certo intervalo é inversamente proporcional à profundidade da zona bifásica da poça de fusão. A introdução de hélio pode reduzir significativamente o efeito da segregação dos elementos da liga na região superior do lingote, e a forma da zona de segregação severa dos elementos facilmente segregados muda de «cônica» para uma forma mais achatada. Os níveis de distribuição da concentração dos elementos diminuem. Os elementos no centro do lingote tendem à segregação positiva, enquanto os elementos na superfície tendem à segregação negativa.

rearrefação por arco elétrico a vácuo; lingotagem ultragrande; aço para moldes; inclusões; resfriamento por hélio