O forno de fusão elétrica (ESF) está sendo cada vez mais adotado como uma alternativa ao forno de copo convencional para a produção de lã mineral. A aplicação de revestimento congelado para proteger o revestimento refratário da erosão causada pela escória fundida tornou-se uma prática industrial prevalente. Neste estudo, um modelo matemático tridimensional (3D) em escala real de um ESF de corrente alternada (CA) trifásico é desenvolvido, incorporando eletromagnetismo, transferência de calor e transições de fase sólido-líquido. O modelo é utilizado para simular a formação do revestimento congelado e avaliar os impactos dos parâmetros do processo. O campo eletromagnético (EMF) médio no tempo é derivado das equações de Maxwell usando o método dos volumes finitos. O campo de temperatura e as transições de fase são modelados através da equação de conservação de energia, integrada com o modelo de entalpia-meio poroso. Para otimizar o controle sobre a espessura do revestimento congelado, este estudo analisa três parâmetros críticos: diâmetro do círculo de passo (PCD), altura da poça de fusão (MPH) e espessura do refratário da parede lateral (SRT). Os resultados demonstram que o modelo prevê efetivamente a distribuição do EMF dentro do forno, a transferência de calor acoplada entre os revestimentos sólidos e a poça de fusão, e a morfologia do revestimento congelado. Em condições de resfriamento idênticas, o aumento do PCD e do MPH reduz ligeiramente a espessura do revestimento congelado, enquanto um aumento na SRT complica sua formação. Para uma manutenção ótima do revestimento congelado, recomenda-se que o PCD, MPH e SRT sejam definidos em 1,5 m, 1,2 m e 50 mm, respectivamente.
Li et al. (Sex,) estudaram essa questão.