Para estudiar la microestructura de solidificación y el comportamiento de las inclusiones durante el proceso de refinado por arco eléctrico al vacío del acero para moldes de fundición a presión de gran tamaño, así como para explorar y analizar los parámetros del proceso de refinado por arco eléctrico al vacío, se utilizó la técnica de simulación numérica por computadora para investigar la evolución de la forma de la piscina de fusión durante el refinado por arco eléctrico al vacío de una lingotera de 30 t (ϕ1250 mm) de acero para moldes de fundición a presión de gran tamaño, se analizaron las leyes de segregación de elementos, se estudió la relación entre la velocidad de fusión y la trayectoria de eliminación de inclusiones, y el efecto de diferentes presiones de helio en la calidad de solidificación del lingote. Los resultados muestran que cuando la fundición entra en estado estable, la velocidad de aumento de la profundidad de la piscina de fusión es proporcional a la velocidad de fusión. Con velocidades de fusión de 12,50, 13,65, 15,00 kg/min, las velocidades calculadas de aumento de profundidad de la piscina son 0,257, 0,307 y 0,397 mm/min respectivamente. Las trayectorias de eliminación de inclusiones son razonables en las tres velocidades de fusión; cuando la velocidad de fusión se establece en 12,50 o 13,65 kg/min, el frente de solidificación de la piscina no puede alcanzar o alcanzar completamente el borde del cristalizador, lo que aumenta el riesgo de «inclusiones subsuperficiales» en la superficie inferior del lingote. Al inicio del refinado, la acción de enfriamiento por agua en la base del cristalizador es muy fuerte, y la velocidad de enfriamiento es alta. Los cálculos y simulaciones muestran que bajo las tres velocidades de fusión, C, V, Cr y Mo presentan diferentes grados de segregación negativa, siendo C y V los más evidentes, seguido de Mo, mientras que Cr presenta una segregación relativa más pequeña. Cuando la altura del lingote alcanza 500 mm, la segregación negativa de Cr y Mo se elimina básicamente, y la tendencia de segregación negativa de C y V disminuye significativamente. La simulación estudió el efecto del enfriamiento con helio en la profundidad de la zona de dos fases bajo dos velocidades de fusión. La introducción de helio puede reducir significativamente la profundidad de la zona de dos fases, con un efecto notable, reduciendo la profundidad en más del 40%. La presión de helio dentro de un cierto rango es inversamente proporcional a la profundidad de la zona de dos fases de la piscina de fusión. La introducción de helio puede reducir significativamente el efecto de segregación de los elementos de aleación en la zona superior del lingote, y la forma de la zona de fuerte segregación severa de elementos fácilmente segregados cambia de «cónica» a más aplanada. Los niveles de distribución de concentración de elementos disminuyen. Los elementos en el centro del lingote tienden a una segregación positiva, mientras que en la superficie tienden a una segregación negativa.

refinado por arco eléctrico al vacío; colada de lingotes ultragrandes; acero para moldes; inclusiones; enfriamiento con helio