BR112020012580B1 - INOCULANT FOR THE MANUFACTURE OF CAST IRON WITH SPHEROIDAL GRAPHITE, METHOD FOR PRODUCING AN INOCULANT, AND, METHOD FOR THE MANUFACTURE OF CAST IRON WITH SPHEROIDAL GRAPHITE - Google Patents
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Abstract
A presente invenção se refere a um inoculante para a fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal, sendo que o dito inoculante compreende uma liga de ferrossilício particulada que consiste em entre 40 e 80 % em peso de Si, 0,02 e 8% em peso de Ca; 0 e 5% em peso de Sr; 0 e 12% em peso de Ba; 0 e 15% em peso de metal de terras-raras; 0 e 5% em peso de Mg; 0,05 e 5% em peso de Al; 0 e 10% em peso de Mn; 0 e 10% em peso de Ti; 0 e 10% em peso de Zr; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, sendo que o dito inoculante adicionalmente contém, em peso, com base no peso total de inoculante: de 0,1 a 15% de Sb2S3 particulado, e opcionalmente entre 0,1 e 15% de Bi2O3 particulado, e/ou entre 0,1 e 15% de Sb2O3, particulado, e/ou entre 0,1 e 15% de Sb2S3 particulado, e/ou entre 0,1 e 5% de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou entre 0,1 a 5% de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, e a um método para produzir tal inoculante e ao uso de tal inoculante.The present invention relates to an inoculant for the manufacture of cast iron with spheroidal graphite, said inoculant comprising a particulate ferrosilicon alloy consisting of between 40 and 80% by weight of Si, 0.02 and 8% by weight. of Ca; 0 and 5% by weight Sr; 0 and 12% by weight Ba; 0 and 15% by weight of rare earth metal; 0 and 5% by weight Mg; 0.05 and 5% by weight Al; 0 and 10% by weight Mn; 0 and 10% by weight Ti; 0 and 10% by weight of Zr; the remainder being Fe and incidental impurities in the usual quantity, said inoculant additionally containing, by weight, based on the total weight of inoculant: from 0.1 to 15% of particulate Sb2S3, and optionally between 0.1 and 15% of particulate Bi2O3, and/or between 0.1 and 15% of particulate Sb2O3, and/or between 0.1 and 15% of particulate Sb2S3, and/or between 0.1 and 5% of one or more of Fe3O4, particulate Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or between 0.1 to 5% of one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, and a method for producing such inoculant and the use of such an inoculant.
Description
[001] A presente invenção se refere a um inoculante à base de ferrossilício para a fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal e a um método para produção do inoculante.[001] The present invention relates to a ferrosilicon-based inoculant for the manufacture of cast iron with spheroidal graphite and to a method for producing the inoculant.
[002] O ferro fundido é tipicamente produzido em fornos de cúpula (forno cubilô) ou de indução e geralmente contém entre 2 e 4 por cento de carbono. O carbono está intimamente misturado com o ferro e a forma que o carbono assume no ferro fundido solidificado é muito importante para as características e propriedades das peças fundidas (ou fundidos) de ferro. Se o carbono assumir a forma de carboneto de ferro, então o ferro fundido é chamado de ferro fundido branco e apresenta as características físicas de dureza e fragilidade, que são, na maioria das aplicações, indesejáveis. Se o carbono assumir a forma de grafita, o ferro fundido será macio e usinável.[002] Cast iron is typically produced in dome furnaces (cubilô furnace) or induction and generally contains between 2 and 4 percent carbon. Carbon is intimately mixed with iron and the form that carbon takes in solidified cast iron is very important to the characteristics and properties of iron castings. If the carbon takes the form of iron carbide, then the cast iron is called white cast iron and has the physical characteristics of hardness and brittleness, which are, in most applications, undesirable. If the carbon takes the form of graphite, the cast iron will be soft and machinable.
[003] A grafita pode ocorrer no ferro fundido nas formas lamelar, compactada ou esferoidal. A forma esferoidal produz o tipo de ferro fundido mais resistente e mais dúctil.[003] Graphite can occur in cast iron in lamellar, compacted or spheroidal forms. The spheroidal shape produces the strongest and most ductile type of cast iron.
[004] A forma que a grafita assume, bem como a quantidade de grafita em comparação com o carboneto de ferro, podem ser controladas com certos aditivos que promovem a formação de grafita durante a solidificação do ferro fundido. Esses aditivos são chamados de nodularizantes e inoculantes, e sua adição ao ferro fundido é conhecida como nodularização e inoculação, respectivamente. Na produção de ferro fundido, a formação de carboneto de ferro, especialmente em seções finas, é com frequência um desafio. A formação de carboneto de ferro é realizada pelo rápido resfriamento das seções finas em comparação com o esfriamento mais lento das seções mais espessas da peça fundida. A formação de carboneto de ferro em um produto de ferro fundido é conhecida no mercado como "coquilhamento". A formação de coquilhamento é quantificada pela medição da "profundidade de coquilhamento" e o poder de um inoculante de evitar o coquilhamento e reduzir a profundidade de coquilhamento é uma maneira conveniente de medir e de comparar o poder de inoculantes, especialmente em ferros cinzentos. Em ferro nodular, o poder dos inoculantes é comumente medido e comparado usando-se a densidade numérica de nódulos de grafita.[004] The form that graphite takes, as well as the amount of graphite compared to iron carbide, can be controlled with certain additives that promote the formation of graphite during the solidification of cast iron. These additives are called nodularizers and inoculants, and their addition to cast iron is known as nodularization and inoculation, respectively. In cast iron production, the formation of iron carbide, especially in thin sections, is often a challenge. The formation of iron carbide is accomplished by the rapid cooling of thin sections compared to the slower cooling of thicker sections of the casting. The formation of iron carbide in a cast iron product is known in the trade as "coking". Coking formation is quantified by measuring "coking depth" and the power of an inoculant to prevent coking and reduce coking depth is a convenient way of measuring and comparing the power of inoculants, especially in gray irons. In nodular iron, the strength of inoculants is commonly measured and compared using the numerical density of graphite nodules.
[005] Com o desenvolvimento da indústria, há uma necessidade de materiais mais fortes. Isto significa formação de mais ligas com elementos que promovem a formação de carbonetos, como Cr, Mn, V, Mo etc., e seções de fundição mais finais com designs mais leves das peças fundidas. Há portanto uma necessidade constante de desenvolver inoculantes que reduzam a profundidade de coquilhamento e melhorem a usinabilidade de ferros fundidos cinzentos bem como aumentem a densidade numérica de esferoides de grafita em ferros fundidos dúcteis.[005] With the development of industry, there is a need for stronger materials. This means more alloying with elements that promote carbide formation, such as Cr, Mn, V, Mo, etc., and more final casting sections with lighter casting designs. There is therefore a constant need to develop inoculants that reduce the coking depth and improve the machinability of gray cast irons as well as increase the numerical density of graphite spheroids in ductile cast irons.
[006] Visto que a química e o mecanismo exatos de inoculação e a razão do porquê os inoculantes funcionam da maneira que funcionam em diferentes banhos de ferro fundido não são completamente entendidos, intensa pesquisa é realizada para proporcionar à indústria novos e aprimorados inoculantes.[006] Since the exact chemistry and mechanism of inoculation and the reason why inoculants work the way they do in different cast iron baths are not completely understood, intense research is carried out to provide the industry with new and improved inoculants.
[007] É considerado que o cálcio e certos outros elementos suprimem a formação de carboneto de ferro e promovem a formação de grafita. Os inoculantes em sua maioria contêm cálcio. A adição desses supressores de carboneto de ferro é normalmente facilitada pela adição de uma liga de ferrossilício e provavelmente as ligas de ferrossilício mais amplamente usadas são as ligas de alto teor de silício contendo 70 a 80% de silício e as ligas de baixo teor de silício contendo 45 a 55% de silício. Os elementos que comumente podem estar presentes nos inoculantes, e ser adicionados ao ferro fundido como uma liga de ferrossilício para estimular a nucleação de grafita em ferro fundido, são, por exemplo, Ca, Ba, Sr, Al, metais de terras-raras (TR), Mg, Mn, Bi, Sb, Zr e Ti.[007] It is considered that calcium and certain other elements suppress the formation of iron carbide and promote the formation of graphite. Most inoculants contain calcium. The addition of these iron carbide suppressants is typically facilitated by the addition of a ferrosilicon alloy, and probably the most widely used ferrosilicon alloys are the high-silicon alloys containing 70 to 80% silicon and the low-silicon alloys. containing 45 to 55% silicon. Elements that may commonly be present in inoculants, and added to cast iron as a ferrosilicon alloy to stimulate the nucleation of graphite in cast iron, are, for example, Ca, Ba, Sr, Al, rare earth metals ( TR), Mg, Mn, Bi, Sb, Zr and Ti.
[008] A supressão da formação de carboneto está associada com as propriedades de nucleação do inoculante. Por "propriedades de nucleação" entende-se o número de núcleos formados por um inoculante. Um número alto de núcleos formados produz um aumento da densidade numérica de nódulos de grafita e, dessa forma, melhora a eficácia da inoculação e melhora a supressão de carboneto. Adicionalmente, uma taxa de nucleação alta pode também acarretar uma melhor resistência ao enfraquecimento do efeito inoculante durante um tempo de retenção prolongado do ferro líquido após a inoculação. O enfraquecimento da inoculação pode ser explicado pela coalescência e resolução da população de núcleos, o que faz com que o número total de possíveis sítios de nucleação seja reduzido.[008] The suppression of carbide formation is associated with the nucleation properties of the inoculant. By "nucleation properties" is meant the number of nuclei formed by an inoculant. A high number of nuclei formed produces an increase in the numerical density of graphite nodules and thus improves the inoculation effectiveness and improves carbide suppression. Additionally, a high nucleation rate may also lead to better resistance to the weakening of the inoculating effect during a prolonged retention time of liquid iron after inoculation. The weakening of the inoculation can be explained by the coalescence and resolution of the nucleus population, which causes the total number of possible nucleation sites to be reduced.
[009] A patente US n° 4.432.793 revela um inoculante contendo bismuto, chumbo e/ou antimônio. O bismuto, o chumbo e/ou o antimônio são conhecidos por terem alto poder inoculante e por fornecerem um aumento no número de núcleos. Estes elementos são também conhecidos por serem elementos antiesferoidizantes, e a presença crescente destes elementos em ferro fundido é conhecida por causar degeneração da estrutura da grafita esferoidal. O inoculante de acordo com a patente US n° 4.432.793 é uma liga de ferrossilício contendo de 0,005% a 3% de terras-raras e de 0,005% a 3% de um dos elementos metálicos bismuto, chumbo e/ou antimônio na liga de ferrossilício.[009] US patent No. 4,432,793 discloses an inoculant containing bismuth, lead and/or antimony. Bismuth, lead and/or antimony are known to have high inoculating power and to provide an increase in the number of nuclei. These elements are also known to be anti-spheroidizing elements, and the increasing presence of these elements in cast iron is known to cause degeneration of the spheroidal graphite structure. The inoculant according to US patent No. 4,432,793 is a ferrosilicon alloy containing from 0.005% to 3% of rare earths and from 0.005% to 3% of one of the metallic elements bismuth, lead and/or antimony in the alloy. of ferrosilicon.
[0010] De acordo com a patente US n° 5.733.502, os inoculantes de acordo com a dita patente US n° 4.432.793 sempre contêm algum cálcio que melhora o rendimento do bismuto, do chumbo e/ou do antimônio no momento em que a liga é produzida, ajudando a distribuir esses elementos homogeneamente dentro da liga, uma vez que esses elementos apresentam baixa solubilidade nas fases de ferro-silício. No entanto, durante o armazenamento, o produto tende a se desintegrar e a granulometria tende em direção a uma quantidade aumentada de finos. A redução da granulometria foi ligada à desintegração, causada pela umidade atmosférica, de uma fase de cálcio-bismuto coletada nas fronteiras de grão dos inoculantes. Na patente US n° 5.733.502, descobriu-se que as fases binárias de bismuto- magnésio, bem como as fases ternárias de bismuto-magnésio-cálcio, não foram atacadas por água. Este resultado foi obtido apenas para os inoculantes de ligas de ferrossilício com alto teor de silício; para os inoculantes de FeSi com baixo teor de silício, o produto se desintegrou durante o armazenamento. A liga à base de ferrossilício para inoculação de acordo com a patente US n° 5.733.502 contém (% em peso), assim, de 0,005 a 3% de terras-raras, 0,005 a 3% de bismuto, chumbo e/ou antimônio, 0,3 a 3% de cálcio e 0,3 a 3% de magnésio, sendo que a razão Si/Fe é maior que 2.[0010] According to US Patent No. 5,733,502, inoculants according to said US Patent No. 4,432,793 always contain some calcium that improves the yield of bismuth, lead and/or antimony at the time of that the alloy is produced, helping to distribute these elements homogeneously within the alloy, since these elements have low solubility in the ferro-silicon phases. However, during storage, the product tends to disintegrate and the particle size tends towards an increased amount of fines. The reduction in particle size was linked to the disintegration, caused by atmospheric humidity, of a calcium-bismuth phase collected at the grain boundaries of the inoculants. In US Patent No. 5,733,502, it was discovered that the bismuth-magnesium binary phases, as well as the bismuth-magnesium-calcium ternary phases, were not attacked by water. This result was obtained only for inoculants made of ferrosilicon alloys with a high silicon content; for low silicon FeSi inoculants, the product disintegrated during storage. The ferrosilicon-based alloy for inoculation according to US patent No. 5,733,502 therefore contains (% by weight) from 0.005 to 3% rare earths, 0.005 to 3% bismuth, lead and/or antimony , 0.3 to 3% calcium and 0.3 to 3% magnesium, with the Si/Fe ratio greater than 2.
[0011] O pedido de patente US n° 2015/0284830 se refere a uma liga inoculante para tratar partes espessas de ferro fundido, que contêm entre 0,005 e 3% em peso de terras-raras e entre 0,2 e 2% em peso de Sb. A dita patente US 2015/0284830 descobriu que o antimônio, quando aliado às terras- raras em uma liga à base de ferrossilício, permitiria uma inoculação eficaz, e com os esferoides estabilizados, de partes espessas sem as desvantagens da adição de antimônio puro ao ferro fundido líquido. O inoculante de acordo com a patente US 2015/0284830 é descrito como sendo tipicamente usado no contexto de uma inoculação de um banho de ferro fundido, para pré- condicionamento do dito ferro fundido, bem como um tratamento com nodularizante. Um inoculante de acordo com a patente US 2015/0284830 contém (% em peso) 65% de Si, 1,76% de Ca, 1,23% de Al, 0,15% de Sb, 0,16% de TR, 7,9% de Ba e o restante de ferro.[0011] US patent application No. 2015/0284830 refers to an inoculant alloy for treating thick cast iron parts, which contain between 0.005 and 3% by weight of rare earths and between 0.2 and 2% by weight of Sb. The aforementioned patent US 2015/0284830 discovered that antimony, when combined with rare earths in a ferrosilicon-based alloy, would allow effective inoculation, and with stabilized spheroids, of thick parts without the disadvantages of adding pure antimony to iron. liquid melt. The inoculant according to US patent 2015/0284830 is described as being typically used in the context of an inoculation of a cast iron bath, for preconditioning said cast iron, as well as a nodularizing treatment. An inoculant according to US patent 2015/0284830 contains (% by weight) 65% Si, 1.76% Ca, 1.23% Al, 0.15% Sb, 0.16% TR, 7.9% Ba and the remainder iron.
[0012] Do documento WO 95/24508 é conhecido um inoculante à base de ferro fundido que mostra uma taxa de nucleação aumentada. Esse inoculante é um inoculante à base de ferrossilício contendo cálcio e/ou estrôncio e/ou bário, menos que 4% de alumínio e entre 0,5 e 10% de oxigênio na forma de um ou mais óxidos metálicos. Entretanto, foi descoberto que a reprodutibilidade do número de núcleos formados com o uso do inoculante de acordo com o documento WO 95/24508 era bastante baixa. Em alguns casos, um elevado número de núcleos é formado no ferro fundido, mas em outros casos os números de núcleos formados são bastante baixos. Pela razão descrita acima, o inoculante de acordo com o documento WO 95/24508 não tem muito uso na prática.[0012] From document WO 95/24508 a cast iron-based inoculant is known which shows an increased nucleation rate. This inoculant is a ferrosilicon-based inoculant containing calcium and/or strontium and/or barium, less than 4% aluminum and between 0.5 and 10% oxygen in the form of one or more metal oxides. However, it was found that the reproducibility of the number of nuclei formed using the inoculant according to WO 95/24508 was quite low. In some cases, a high number of nuclei are formed in cast iron, but in other cases the numbers of nuclei formed are quite low. For the reason described above, the inoculant according to document WO 95/24508 does not have much use in practice.
[0013] A partir do documento WO 99/29911, sabe-se que a adição de enxofre ao inoculante do WO 95/24508 tem um efeito positivo na inoculação de ferro fundido e aumenta a reprodutibilidade dos núcleos.[0013] From document WO 99/29911, it is known that the addition of sulfur to the inoculant of WO 95/24508 has a positive effect on the inoculation of cast iron and increases the reproducibility of the cores.
[0014] Nos documentos WO 95/24508 e WO 99/29911, os óxidos de ferro FeO, Fe2O3 e Fe3O4, são os óxidos metálicos preferenciais. Outros óxidos metálicos mencionados nesses pedidos de patente são SiO2, MnO, MgO, CaO, Al2O3, TiO2 e CaSiO3, CeO2, ZrO2. O sulfeto metálico preferencial é selecionado do grupo que consiste em FeS, FeS2, MnS, MgS, CaS e CuS.[0014] In documents WO 95/24508 and WO 99/29911, the iron oxides FeO, Fe2O3 and Fe3O4, are the preferred metal oxides. Other metal oxides mentioned in these patent applications are SiO2, MnO, MgO, CaO, Al2O3, TiO2 and CaSiO3, CeO2, ZrO2. The preferred metal sulfide is selected from the group consisting of FeS, FeS2, MnS, MgS, CaS and CuS.
[0015] Do pedido US n° 2016/0047008 é conhecido um inoculante particulado para tratamento de ferro fundido líquido, que compreende, por um lado, partículas de suporte produzidas a partir de um material fusível no ferro fundido líquido, e por outro lado, partículas de superfície feitas de um material que promove a germinação e o crescimento de grafita, dispostas e distribuídas de maneira descontínua na superfície das partículas de suporte, sendo que as partículas de superfície apresentam uma distribuição de tamanho de grão de modo que seu diâmetro d50 seja menor que ou igual a um décimo do diâmetro d50 das partículas de suporte. O propósito do inoculante na dita patente US 2016’ é, entre outros, indicado para a inoculação de partes de ferro fundido com diferentes espessuras e baixa sensibilidade à composição básica do ferro fundido.[0015] From US application No. 2016/0047008, a particulate inoculant for treating liquid cast iron is known, which comprises, on the one hand, support particles produced from a fusible material in liquid cast iron, and on the other hand, surface particles made of a material that promotes the germination and growth of graphite, arranged and distributed in a discontinuous manner on the surface of the support particles, with the surface particles having a grain size distribution such that their diameter d50 is less than or equal to one-tenth of the d50 diameter of the support particles. The purpose of the inoculant in said US 2016 patent is, among others, indicated for the inoculation of cast iron parts with different thicknesses and low sensitivity to the basic composition of the cast iron.
[0016] Dessa forma, há um desejo de fornecer um inoculante que tenha melhores propriedades de nucleação e que forme um elevado número de núcleos, que resulte em um aumento da densidade numérica de nódulos de grafita e, dessa forma, melhore a eficácia da inoculação. Um outro desejo é fornecer um inoculante de alto desempenho. Um desejo adicional é fornecer um inoculante que seja capaz de fornecer melhor resistência ao enfraquecimento do efeito inoculante durante um período de retenção prolongado do ferro líquido após a inoculação. Ao menos alguns dos desejos acima são atendidos com a presente invenção, bem como outras vantagens, que se tornarão evidentes na descrição a seguir.[0016] Therefore, there is a desire to provide an inoculant that has better nucleation properties and that forms a high number of nuclei, which results in an increase in the numerical density of graphite nodules and, thus, improves the effectiveness of inoculation. . Another desire is to provide a high-performance inoculant. An additional desire is to provide an inoculant that is capable of providing better resistance to weakening of the inoculating effect during a prolonged retention period of liquid iron after inoculation. At least some of the above desires are met with the present invention, as well as other advantages, which will become evident in the following description.
[0017] O inoculante da técnica anterior de acordo com WO 99/29911 é considerado um inoculante de alto desempenho, que fornece um número elevado de nódulos em ferro fundido dúctil. Foi agora constatado que a adição de sulfeto de antimônio ao inoculante de WO 99/29911, surpreendentemente produz um número significativamente maior de núcleos, ou densidade numérica de nódulos, em ferros fundidos quando se adiciona o inoculante contendo o sulfeto de antimônio ao ferro fundido.[0017] The prior art inoculant according to WO 99/29911 is considered a high performance inoculant, which provides a high number of nodules in ductile cast iron. It has now been found that the addition of antimony sulfide to the inoculant of WO 99/29911 surprisingly produces a significantly greater number of nuclei, or numerical density of nodules, in cast iron when adding the inoculant containing the antimony sulfide to the cast iron.
[0018] Em um aspecto, a presente invenção se refere a um inoculante para a fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal, sendo que o dito inoculante compreende uma liga de ferrossilício particulado que consiste em:[0018] In one aspect, the present invention relates to an inoculant for the manufacture of cast iron with spheroidal graphite, said inoculant comprising a particulate ferrosilicon alloy consisting of:
[0019] entre 40 e 80 % em peso de Si, 0,02 e 8% em peso de Ca; 0 e 5% em peso de Sr; 0 e 12% em peso de Ba; 0 e 15% em peso de metal de terras-raras; 0 e 5% em peso de Mg; 0,05 e 5% em peso de Al; 0 a 10% em peso de Mn; 0 e 10% em peso de Ti; 0 e 10% em peso de Zr; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, sendo que o dito inoculante adicionalmente contém, em peso, com base no peso total do inoculante: 0,1 a 15% de Sb2S3 particulado, e opcionalmente entre 0,1 e 15% de Bi2O3 particulado, e/ou entre 0,1 e 15% de Sb2O3 particulado, e/ou entre 0,1 e 15% de Bi2O3 particulado, e/ou entre 0,1 e 5% de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou entre 0,1 e 5% de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.[0019] between 40 and 80% by weight of Si, 0.02 and 8% by weight of Ca; 0 and 5% by weight Sr; 0 and 12% by weight Ba; 0 and 15% by weight of rare earth metal; 0 and 5% by weight Mg; 0.05 and 5% by weight Al; 0 to 10% by weight Mn; 0 and 10% by weight Ti; 0 and 10% by weight of Zr; the remainder being Fe and incidental impurities in the usual amount, said inoculant additionally containing, by weight, based on the total weight of the inoculant: 0.1 to 15% particulate Sb2S3, and optionally between 0.1 and 15% of particulate Bi2O3, and/or between 0.1 and 15% particulate Sb2O3, and/or between 0.1 and 15% particulate Bi2O3, and/or between 0.1 and 5% one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO particulates, or a mixture thereof, and/or between 0.1 and 5% of one or more of FeS, FeS2, Fe3S4 particulates, or a mixture thereof.
[0020] Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 45 e 60% em peso de Si. Em uma outra modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 60 e 80 % em peso de Si.[0020] In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 45 and 60% by weight of Si. In another embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 60 and 80% by weight of Si.
[0021] Em uma modalidade, os metais de terras-raras incluem Ce, La, Y e/ou mischmetal. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende até 10 % em peso de metal de terras-raras. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 0,5 e 3% em peso de Ca. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 0 e 3% em peso de Sr. Em uma modalidade adicional, a liga de ferrossilício compreende entre 0,2 e 3% em peso de Sr. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 0 e 5% em peso de Ba. Em outra modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 0,1 e 5% em peso de Ba. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 0,5 e 5% em peso de Al. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende até 6% em peso de Mn e/ou Ti e/ou Zr. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende menos que 1% em peso de Mg.[0021] In one embodiment, the rare earth metals include Ce, La, Y and/or mischmetal. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises up to 10% by weight of rare earth metal. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 0.5 and 3 wt% Ca. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 0 and 3 wt% Sr. In a further embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 0.2 and 3% by weight Sr. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 0 and 5% by weight Ba. In another embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 0.1 and 5% by weight of Ba. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises between 0.5 and 5% by weight of Al. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises up to 6% by weight of Mn and/or Ti and/or Zr. In one embodiment, the ferrosilicon alloy comprises less than 1% by weight of Mg.
[0022] Em uma modalidade, o inoculante compreende 0,5 a 8 % em peso de Sb2S3 particulado.[0022] In one embodiment, the inoculant comprises 0.5 to 8% by weight of particulate Sb2S3.
[0023] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,1 e 10% em peso de Bi2O3 particulado.[0023] In one embodiment, the inoculant comprises between 0.1 and 10% by weight of particulate Bi2O3.
[0024] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,1 e 8 % em peso de Sb2O3 particulado.[0024] In one embodiment, the inoculant comprises between 0.1 and 8% by weight of particulate Sb2O3.
[0025] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,1 e 10% em peso de Bi2S3 particulado.[0025] In one embodiment, the inoculant comprises between 0.1 and 10% by weight of particulate Bi2S3.
[0026] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,5 e 3% em peso de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou entre 0,5 e 3% em peso de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.[0026] In one embodiment, the inoculant comprises between 0.5 and 3% by weight of one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO particulates, or a mixture thereof, and/or between 0.5 and 3% by weight of one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof.
[0027] Em uma modalidade, a quantidade total (soma de compostos de sulfeto/óxido) do Sb2S3 particulado, e do Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, é de até 20 % em peso, com base no peso total do inoculante. Em uma outra modalidade, a quantidade total de Sb2S3 particulado, e do Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, é de até 15% em peso, com base no peso total do inoculante.[0027] In one embodiment, the total amount (sum of sulfide/oxide compounds) of the particulate Sb2S3, and the optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of Fe3O4, Particulate Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, is up to 20% by weight, based on the total weight of the inoculant. In another embodiment, the total amount of particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, is up to 15% by weight, based on the total weight of the inoculant.
[0028] Em uma modalidade, o inoculante está na forma de uma blenda ou uma mistura mecânica/física da liga de ferrossilício particulado e do Sb2S3 particulado, e do Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.[0028] In one embodiment, the inoculant is in the form of a blend or a mechanical/physical mixture of particulate ferrosilicon alloy and particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and /or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof.
[0029] Em uma modalidade, o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, é/estão presentes como compostos de revestimento na liga à base de ferrossilício particulado.[0029] In one embodiment, particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and /or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, is/are present as coating compounds in the particulate ferrosilicon-based alloy.
[0030] Em uma modalidade, o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, é/ são mecanicamente misturados ou mesclados com a liga à base de ferrossilício particulado, na presença de um aglutinante.[0030] In one embodiment, particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and /or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, is/are mechanically mixed or mixed with the particulate ferrosilicon-based alloy, in the presence of a binder.
[0031] Em uma modalidade, o inoculante está na forma de aglomerados produzidos a partir de uma mistura da liga de ferrossilício particulado e do Sb2S3 particulado, e do Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, na presença de um aglutinante.[0031] In one embodiment, the inoculant is in the form of agglomerates produced from a mixture of particulate ferrosilicon alloy and particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, in the presence of a binder.
[0032] Em uma modalidade, o inoculante está na forma de briquetes produzidos a partir de uma mistura da liga de ferrossilício particulado e do Sb2S3 particulado, e do Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, na presença de um aglutinante.[0032] In one embodiment, the inoculant is in the form of briquettes produced from a mixture of particulate ferrosilicon alloy and particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3 and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, in the presence of a binder.
[0033] Em uma modalidade, a liga à base de ferrossilício particulado e o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, são adicionados separadamente, mas simultaneamente ao ferro fundido líquido.[0033] In one embodiment, the alloy based on particulate ferrosilicon and particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO , or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, are added separately but simultaneously to the liquid cast iron.
[0034] Em um aspecto adicional, a presente invenção se refere a um método para produzir um inoculante conforme definido acima, sendo que o método compreende: fornecer uma liga base particulada consistindo em entre 40 e 80% em peso de Si, 0,02 e 8% em peso de Ca; 0 e 5% em peso de Sr; 0 e 12% em peso de Ba; 0 e 15% em peso de metal de terras-raras; 0 e 5% em peso de Mg; 0,05 e 5% em peso de Al; 0 e 10% em peso de Mn; 0 e 10% em peso de Ti; 0 e 10% em peso de Zr; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, e misturar à dita base particulada, em peso, com base no peso total de inoculante, 0,1 e 15% de Sb2S3 particulado, e opcionalmente entre 0,1 e 15% de Bi2O3 particulado, e/ou entre 0,1 e 15% de Sb2O3 particulado, e/ou entre 0,1 e 15% de Bi2S3 particulado, e/ou entre 0,1 e 5% de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou entre 0,1 e 5% de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, para produzir o dito inoculante.[0034] In a further aspect, the present invention relates to a method for producing an inoculant as defined above, the method comprising: providing a particulate base alloy consisting of between 40 and 80% by weight Si, 0.02 and 8 wt% Ca; 0 and 5% by weight Sr; 0 and 12% by weight Ba; 0 and 15% by weight of rare earth metal; 0 and 5% by weight Mg; 0.05 and 5% by weight Al; 0 and 10% by weight Mn; 0 and 10% by weight Ti; 0 and 10% by weight of Zr; the remainder being Fe and incidental impurities in the usual quantity, and mixing with said particulate base, by weight, based on the total weight of inoculant, 0.1 and 15% of particulate Sb2S3, and optionally between 0.1 and 15% of Bi2O3 particulate, and/or between 0.1 and 15% of particulate Sb2O3, and/or between 0.1 and 15% of particulate Bi2S3, and/or between 0.1 and 5% of one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO particulates, or a mixture thereof, and/or between 0.1 and 5% of one or more of FeS, FeS2, Fe3S4 particulates, or a mixture thereof, to produce said inoculant.
[0035] Em uma modalidade do método, o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, se estiverem presentes, são mecanicamente misturados ou mesclados com a liga base particulada.[0035] In one embodiment of the method, the particulate Sb2S3, and the optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, particulates, or a mixture of the same, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, if present, are mechanically mixed or mixed with the particulate base alloy.
[0036] Em uma modalidade do método, o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, se estiverem presentes, são mecanicamente misturados ou mesclados com a liga base particulada na presença de um aglutinante. Em uma modalidade adicional do método, a liga base particulada mecanicamente misturada ou mesclada, o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, se estiverem presentes, na presença de um aglutinante, são adicionalmente formados em aglomerados ou briquetes.[0036] In one embodiment of the method, particulate Sb2S3, and optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof , and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, if present, are mechanically mixed or mixed with the particulate base alloy in the presence of a binder. In a further embodiment of the method, the mechanically mixed or blended particulate base alloy, the particulate Sb2S3, and the optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO particulates, or a mixture thereof, and/or one or more of FeS, FeS2, Fe3S4 particulates, or a mixture thereof, if present, in the presence of a binder, are further formed into agglomerates or briquettes.
[0037] Em outro aspecto, a presente invenção se refere ao uso do inoculante conforme definido acima na fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal, por adição do inoculante ao banho de ferro fundido antes da fundição, simultaneamente à fundição ou como um inoculante no molde.[0037] In another aspect, the present invention relates to the use of the inoculant as defined above in the manufacture of cast iron with spheroidal graphite, by adding the inoculant to the cast iron bath prior to casting, simultaneously with casting or as an inoculant in the mold. .
[0038] Em uma modalidade do uso do inoculante, a liga à base de ferrossilício particulado e o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, são adicionados como uma mistura mecânica/física ou uma blenda ao banho de ferro fundido.[0038] In one embodiment of the use of the inoculant, the particulate ferrosilicon-based alloy and the particulate Sb2S3, and the optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of Fe3O4, Particulate Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, are added as a mechanical/physical mixture or a blend to the cast iron bath.
[0039] Em uma modalidade do uso do inoculante, a liga à base de ferrossilício particulado e o Sb2S3 particulado, e o Bi2O3 opcional particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, são adicionados separadamente, mas simultaneamente ao banho de ferro fundido.[0039] In one embodiment of the use of the inoculant, the particulate ferrosilicon-based alloy and the particulate Sb2S3, and the optional particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of Fe3O4, Particulate Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, are added separately but simultaneously to the cast iron bath.
[0040] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS[0040] BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0041] Figura 1: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho I no Exemplo 1.[0041] Figure 1: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples from bath I in Example 1.
[0042] Figura 2: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho J no Exemplo 1.[0042] Figure 2: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples from bath J in Example 1.
[0043] Figura 3: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho X no Exemplo 2.[0043] Figure 3: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples from bath X in Example 2.
[0044] Figura 4: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho V no Exemplo 3.[0044] Figure 4: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples from bath V in Example 3.
[0045] Figura 5: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho X no Exemplo 3.[0045] Figure 5: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples from bath X in Example 3.
[0046] Figura 6: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho Y no Exemplo 3.[0046] Figure 6: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples from bath Y in Example 3.
[0047] Figura 7: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido no Exemplo 4.[0047] Figure 7: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples in Example 4.
[0048] Figura 8: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido no Exemplo 5.[0048] Figure 8: Diagram showing the numerical density of nodules (number of nodules per mm2, abbreviated N/mm2) in cast iron samples in Example 5.
[0049] De acordo com a presente invenção é fornecido um inoculante de alta potência, para a fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal. O inoculante compreende uma liga base de FeSi combinada com sulfeto de antimônio particulado (Sb2S3), e opcionalmente também compreende outros óxidos metálicos particulados e/ou sulfetos metálicos particulados escolhidos dentre: óxido de bismuto (Bi2Os), óxido de antimônio (Sb2O3), sulfeto de bismuto (Bi2S3), óxido de ferro (um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos) e sulfeto de ferro (um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4, ou uma mistura dos mesmos). O inoculante de acordo com a presente invenção é fácil de fabricar e as quantidade de bismuto e antimônio no inoculante são fáceis de serem controladas e modificadas. Etapas complicadas e dispendiosas de formação de liga são evitadas, e dessa forma, o inoculante pode ser fabricado a um custo mais baixo em comparação com os inoculantes da técnica anterior que contêm Sb e/ou Bi.[0049] According to the present invention, a high potency inoculant is provided for the manufacture of cast iron with spheroidal graphite. The inoculant comprises a FeSi base alloy combined with particulate antimony sulfide (Sb2S3), and optionally also comprises other particulate metal oxides and/or particulate metal sulfides chosen from: bismuth oxide (Bi2Os), antimony oxide (Sb2O3), sulfide bismuth (Bi2S3), iron oxide (one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof) and iron sulfide (one or more of FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof). The inoculant according to the present invention is easy to manufacture and the amounts of bismuth and antimony in the inoculant are easy to control and modify. Complicated and expensive alloying steps are avoided, and in this way, the inoculant can be manufactured at a lower cost compared to prior art inoculants containing Sb and/or Bi.
[0050] No processo de fabricação para a produção de ferro fundido dúctil com grafita esferoidal, o banho de ferro fundido é normalmente tratado com um nodularizante, por exemplo mediante o uso de uma liga de MgFeSi, antes do tratamento de inoculação. O tratamento de nodularização tem o objetivo de alterar a forma da grafita de grafita em flocos para grafita em nódulos durante sua precipitação e subsequente crescimento. Isso ocorre mediante a alteração da energia de interface do banho/grafita de interface. Sabe-se que o Mg e o Ce são elementos que alteram a energia de interface e que o Mg é mais eficaz que o Ce. Quando o Mg é adicionado a um banho base de ferro, ele irá primeiro reagir com o oxigênio e o enxofre, e é apenas o "magnésio livre" que terá um efeito nodularizante. A reação de nodularização é violenta e causa agitação do banho, e isso gera uma escória que flutua na superfície. A violência da reação faz com que a maior parte dos sítios de nucleação de grafita que já estavam no banho (introduzidos pelas matérias primas) e outras inclusões provenientes da escória flutuem para o topo e sejam removidos. No entanto algumas inclusões de MgO e MgS produzidos durante o tratamento de nodularização ainda permanecerão no banho. Essas inclusões não são em si bons sítios de nucleação.[0050] In the manufacturing process for the production of ductile cast iron with spheroidal graphite, the cast iron bath is normally treated with a nodularizer, for example through the use of a MgFeSi alloy, before the inoculation treatment. Nodularization treatment aims to change the shape of graphite from flake graphite to nodular graphite during its precipitation and subsequent growth. This occurs by changing the interface energy of the interface bath/graphite. It is known that Mg and Ce are elements that change the interface energy and that Mg is more effective than Ce. When Mg is added to an iron-based bath, it will first react with oxygen and sulfur, and it is only the "free magnesium" that will have a nodularizing effect. The nodularization reaction is violent and causes agitation of the bath, which generates scum that floats on the surface. The violence of the reaction causes most of the graphite nucleation sites that were already in the bath (introduced by the raw materials) and other inclusions from the slag to float to the top and be removed. However, some inclusions of MgO and MgS produced during the nodularization treatment will still remain in the bath. These inclusions are not in themselves good nucleation sites.
[0051] A função primária da inoculação é de evitar a formação de carboneto pela introdução de sítios de nucleação de grafita. Além de introduzir sítios de nucleação, a inoculação também transforma as inclusões de MgO e MgS formadas durante o tratamento de nodularização em sítios de nucleação pela adição de uma camada (com Ca, Ba ou Sr) nas inclusões.[0051] The primary function of inoculation is to prevent the formation of carbide by introducing graphite nucleation sites. In addition to introducing nucleation sites, inoculation also transforms the MgO and MgS inclusions formed during the nodularization treatment into nucleation sites by adding a layer (with Ca, Ba or Sr) on the inclusions.
[0052] De acordo com a presente invenção, as ligas base de FeSi particulado devem compreender de 40 a 80% em peso de Si. Uma liga pura de FeSi é um inoculante fraco, mas é um portador comum de liga para elementos ativos, permitindo boa dispersão no banho. Dessa forma, existe uma variedade de composições de liga de FeSi conhecidas para inoculantes. Os elementos convencionais de formação de liga em um inoculante de liga de FeSi incluem Ca, Ba, Sr, Al, Mg, Zr, Mn, Ti e TR (especialmente Ce e La). A quantidade dos elementos de formação de liga pode variar. Normalmente, os inoculantes são projetados para atender a diferentes requisitos de produção de ferro cinzento, compactado e dúctil. O inoculante de acordo com a presente invenção pode compreender uma liga base de FeSi com um teor de silício de cerca de 40 a 80% em peso. Os elementos formadores de liga podem compreender cerca de 0,02 a 8% em peso de Ca; cerca de 0 a 5% em peso de Sr; cerca de 0 a 12% em peso de Ba; cerca de 0 a 15% em peso de metal de terras-raras; cerca de 0 a 5% em peso de Mg; cerca de 0,05 a 5% em peso de Al; cerca de 0 a 10% em peso de Mn; cerca de 0 a 10% em peso de Ti; cerca de 0 a 10% em peso de Zr; e sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual.[0052] In accordance with the present invention, particulate FeSi base alloys should comprise 40 to 80% by weight Si. A pure FeSi alloy is a weak inoculant, but is a common alloy carrier for active elements, allowing good dispersion in the bath. Therefore, there are a variety of FeSi alloy compositions known for inoculants. Conventional alloying elements in a FeSi alloy inoculant include Ca, Ba, Sr, Al, Mg, Zr, Mn, Ti and TR (especially Ce and La). The amount of alloying elements may vary. Typically, inoculants are designed to meet different gray, compacted and ductile iron production requirements. The inoculant according to the present invention may comprise a FeSi base alloy with a silicon content of about 40 to 80% by weight. The alloying elements may comprise about 0.02 to 8% by weight Ca; about 0 to 5% by weight Sr; about 0 to 12% by weight Ba; about 0 to 15% by weight rare earth metal; about 0 to 5% by weight Mg; about 0.05 to 5% by weight Al; about 0 to 10% by weight Mn; about 0 to 10% by weight Ti; about 0 to 10% by weight Zr; and the remainder being Fe and incidental impurities in the usual quantity.
[0053] A liga base de FeSi pode ser uma liga de alto teor de silício contendo 60 a 80% de silício ou uma liga de baixo teor de silício contendo 45 a 60% de silício. O silício está normalmente presente em ligas de ferro fundido, e é um elemento estabilizador de grafita no ferro fundido, que força o carbono para fora da solução e promove a formação de grafita. A liga base de FeSi deve ter um tamanho médio de partícula dentro da faixa convencional para inoculantes, por exemplo entre 0,2 e 6 mm. Deve-se notar que tamanhos de partícula menores, como finos, da liga de FeSi podem também ser aplicados na presente invenção, para a fabricação do inoculante. Quando se usa partículas muito pequenas da liga base de FeSi, o inoculante pode estar na forma de aglomerados (por exemplo, grânulos) ou briquetes. Para preparar aglomerados e/ou briquetes do presente inoculante, as partículas de Sb2S3, e qualquer particulado adicional de Bi2O3 e/ou Bi2S3 e/ou Sb2O3, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4, ou uma mistura dos mesmos, são misturados com a liga de ferrossilício particulada por misturação ou mescla mecânica, na presença de um aglutinante, seguido de aglomeração da mistura em pó de acordo com os métodos conhecidos. O aglutinante pode ser, por exemplo, uma solução de silicato de sódio. Os aglomerados podem ser grânulos com tamanhos de produto adequados, ou podem ser esmagados e triados até o tamanho de produto final necessário.[0053] The FeSi base alloy can be a high silicon alloy containing 60 to 80% silicon or a low silicon alloy containing 45 to 60% silicon. Silicon is typically present in cast iron alloys, and is a graphite-stabilizing element in cast iron, which forces carbon out of solution and promotes graphite formation. The FeSi base alloy must have an average particle size within the conventional range for inoculants, for example between 0.2 and 6 mm. It should be noted that smaller particle sizes, such as fines, of the FeSi alloy can also be applied in the present invention for the manufacture of the inoculant. When using very small particles of the FeSi base alloy, the inoculant may be in the form of agglomerates (e.g. granules) or briquettes. To prepare agglomerates and/or briquettes of the present inoculant, the Sb2S3 particles, and any additional particulate of Bi2O3 and/or Bi2S3 and/or Sb2O3, and/or one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, are mixed with the particulate ferrosilicon alloy by mechanical mixing or blending, in the presence of a binder, followed by agglomeration of the powder mixture in accordance with the known methods. The binder may be, for example, a sodium silicate solution. Agglomerates can be granules of suitable product sizes, or they can be crushed and screened to the required final product size.
[0054] Uma variedade de diferentes inclusões (sulfetos, óxidos, nitretos e silicatos) pode se formar no estado líquido. Os sulfetos e os óxidos dos elementos do grupo IIA (Mg, Ca, Sr e Ba) têm fases cristalinas muito similares e altos pontos de fusão. Os elementos do grupo IIA são conhecidos por formarem óxidos estáveis em ferro líquido; portanto os inoculantes, e os nodularizantes, com base nesses elementos, são conhecidos como sendo desoxidantes eficazes. O cálcio é o microelemento mais comum em inoculantes de ferrossilício. De acordo com a invenção, a liga à base de FeSi particulado compreende entre cerca de 0,02 a cerca de 8% em peso de cálcio. Em algumas aplicações, é desejável ter um teor baixo de Ca na liga base de FeSi, por exemplo, de 0,02 a 0,5% em peso. Em comparação com as ligas de ferrossilício inoculantes convencionais contendo bismuto e/ou antimônio, em que o cálcio é considerado como um elemento necessário para melhorar o rendimento de bismuto (e antimônio), não há necessidade de cálcio para propósitos de solubilidade nos inoculantes de acordo com a presente invenção. Em outras aplicações, o teor de Ca poderia ser mais alto, por exemplo de 0,5 a 8% em peso. Um alto teor de Ca pode aumentar a formação de escória, o que normalmente não é desejado. Uma pluralidade de inoculantes compreende cerca de 0,5 a 3% em peso de Ca na liga de FeSi. A liga base de FeSi deve compreender até cerca de 5% em peso de estrôncio. Uma quantidade de Sr de 0,2 a 3% em peso é tipicamente adequada. O bário pode estar presente em uma quantidade de até cerca de 12% em peso da liga inoculante de FeSi. O Ba é conhecido por fornecer uma melhor resistência ao enfraquecimento do efeito inoculante durante o tempo de retenção prolongado no ferro líquido após a inoculação, e fornece melhores eficiências em uma faixa de temperaturas mais ampla. Muitos inoculantes de liga de FeSi compreendem cerca de 0,1 a 5% em peso de Ba. Se o bário é usado em conjunto com cálcio, os dois podem agir em conjunto para permitir uma maior redução no coquilhamento do que uma quantidade equivalente de cálcio.[0054] A variety of different inclusions (sulfides, oxides, nitrides and silicates) can form in the liquid state. Sulfides and oxides of group IIA elements (Mg, Ca, Sr and Ba) have very similar crystalline phases and high melting points. Group IIA elements are known to form stable oxides in liquid iron; therefore, inoculants and nodularizers, based on these elements, are known to be effective deoxidizers. Calcium is the most common trace element in ferrosilicon inoculants. According to the invention, the particulate FeSi-based alloy comprises from about 0.02 to about 8% by weight calcium. In some applications, it is desirable to have a low Ca content in the FeSi base alloy, for example, 0.02 to 0.5% by weight. Compared to conventional ferrosilicon alloy inoculants containing bismuth and/or antimony, in which calcium is considered as a necessary element to improve bismuth (and antimony) yield, there is no need for calcium for solubility purposes in the inoculants according to with the present invention. In other applications, the Ca content could be higher, for example 0.5 to 8% by weight. A high Ca content can increase slag formation, which is normally not desired. A plurality of inoculants comprise about 0.5 to 3% by weight of Ca in the FeSi alloy. The FeSi base alloy must comprise up to about 5% by weight strontium. An amount of Sr of 0.2 to 3% by weight is typically suitable. Barium may be present in an amount of up to about 12% by weight of the FeSi inoculant alloy. Ba is known to provide better resistance to weakening of the inoculating effect during prolonged retention time in liquid iron after inoculation, and provides better efficiencies over a wider temperature range. Many FeSi alloy inoculants comprise about 0.1 to 5 wt% Ba. If barium is used in conjunction with calcium, the two can act together to allow a greater reduction in coking than an equivalent amount of calcium.
[0055] O magnésio pode estar presente em uma quantidade de até cerca de 5% em peso na liga inoculante de FeSi. No entanto, quando o Mg normalmente é adicionado no tratamento de nodularização para a produção de ferro dúctil, a quantidade de Mg no inoculante pode ser baixa, por exemplo até cerca de 0,1% em peso. Em comparação com as ligas de ferrossilício inoculantes convencionais contendo bismuto em liga, em que o magnésio é considerado como um elemento necessário para estabilizar as fases contendo bismuto, não há necessidade de magnésio para propósitos de estabilização nos inoculantes de acordo com a presente invenção.[0055] Magnesium may be present in an amount of up to about 5% by weight in the FeSi inoculant alloy. However, when Mg is normally added in the nodularization treatment for the production of ductile iron, the amount of Mg in the inoculant can be low, for example up to about 0.1% by weight. Compared to conventional inoculant ferrosilicon alloys containing bismuth in alloy, in which magnesium is considered as a necessary element to stabilize the bismuth-containing phases, there is no need for magnesium for stabilization purposes in the inoculants according to the present invention.
[0056] A liga base de FeSi pode compreender até 15% em peso de metais de terras-raras (TR). As TR incluem ao menos Ce, La, Yr e/ou mischmetal. O mischmetal é uma liga de metais de terras-raras, tipicamente compreendendo aproximadamente 50% de Ce e 25% de La, com pequenas quantidades de Nd e Pr. Adições de TR são frequentemente usadas para restaurar a contagem de nódulos de grafita e a nodularidade da grafita em ferro dúctil contendo elementos subversivos, como Sb, Pb, Bi, Ti etc. Em alguns inoculantes, a quantidade de TR é de até 10% em peso. As TR em excesso podem, em alguns casos, levar a formações de grafita em grumos. Dessa forma, em algumas aplicações, a quantidade de TR deve ser menor, por exemplo, entre 0,1 e 3% em peso. De preferência, a terra-rara é Ce e/ou La.[0056] The FeSi base alloy can comprise up to 15% by weight of rare earth metals (TR). TRs include at least Ce, La, Yr and/or mischmetal. Mischmetal is an alloy of rare earth metals, typically comprising approximately 50% Ce and 25% La, with small amounts of Nd and Pr. Additions of TR are often used to restore graphite nodule count and nodularity of graphite in ductile iron containing subversive elements such as Sb, Pb, Bi, Ti etc. In some inoculants, the amount of TR is up to 10% by weight. Excessive TR can, in some cases, lead to lumpy graphite formations. Therefore, in some applications, the amount of TR must be lower, for example, between 0.1 and 3% by weight. Preferably, the rare earth is Ce and/or La.
[0057] Foi relatado que alumínio tem um forte efeito como um redutor de coquilhamento. O alumínio é com frequência combinado com Ca em ligas de FeSi inoculantes para a produção de ferro dúctil. Na presente invenção, o teor de Al deve ser de até cerca de 5% em peso, por exemplo, de 0,1 a 5%.[0057] Aluminum has been reported to have a strong effect as a coke reducer. Aluminum is often combined with Ca in inoculating FeSi alloys to produce ductile iron. In the present invention, the Al content should be up to about 5% by weight, for example, from 0.1 to 5%.
[0058] Zircônio, manganês e/ou titânio também estão frequentemente presentes em inoculantes. De modo semelhante ao descrito para os elementos acima mencionados, o Zr, o Mn e o Ti desempenham um papel importante no processo de nucleação de grafita, que se supõe ser formada como resultado de eventos heterogêneos de nucleação durante a solidificação. A quantidade de Zr na liga base de FeSi pode ser de até cerca de 10% em peso, por exemplo até 6% em peso. A quantidade de Mn na liga base de FeSi pode ser de até cerca de 10% em peso, por exemplo até 6% em peso. A quantidade de Ti na liga base de FeSi também pode ser de até cerca de 10% em peso, por exemplo até 6% em peso.[0058] Zirconium, manganese and/or titanium are also frequently present in inoculants. Similar to that described for the aforementioned elements, Zr, Mn and Ti play an important role in the nucleation process of graphite, which is assumed to be formed as a result of heterogeneous nucleation events during solidification. The amount of Zr in the FeSi base alloy can be up to about 10% by weight, for example up to 6% by weight. The amount of Mn in the FeSi base alloy can be up to about 10% by weight, for example up to 6% by weight. The amount of Ti in the FeSi base alloy can also be up to about 10% by weight, for example up to 6% by weight.
[0059] O bismuto e o antimônio são conhecidos por terem alto poder inoculante e por fornecerem um aumento no número de núcleos. No entanto, a presença de pequenas quantidades de elementos como Sb e/ou Bi no banho (também chamados elementos subversivos) poderiam reduzir a nodularidade. Este efeito negativo pode ser neutralizado pelo uso de Ce ou outros metais de TR. De acordo com a presente invenção, a quantidade de Sb2S3 particulado deve ser de 0,1 a 15% em peso com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de Sb2S3 é de 0,2 a 8% em peso. Uma contagem alta de nódulos é também observada quando o inoculante contém 0,5 a 7% em peso, com base no peso total de inoculante, de Sb2S3 particulado.[0059] Bismuth and antimony are known to have high inoculating power and to provide an increase in the number of nuclei. However, the presence of small amounts of elements such as Sb and/or Bi in the bath (also called subversive elements) could reduce nodularity. This negative effect can be neutralized by the use of Ce or other TR metals. According to the present invention, the amount of particulate Sb2S3 should be 0.1 to 15% by weight based on the total amount of inoculant. In some embodiments, the amount of Sb2S3 is 0.2 to 8% by weight. A high nodule count is also observed when the inoculant contains 0.5 to 7% by weight, based on the total inoculant weight, of particulate Sb2S3.
[0060] A introdução de Sb2O3 junto com o inoculante de liga à base de FeSi adiciona um reagente a um sistema já existente com inclusões de Mg que flutuam no banho e no Mg "livre". A adição de inoculante não é uma reação violenta e espera-se que o rendimento de Sb (Sb/Sb2S3 que permanece no banho) seja alto. As partículas de Sb2S3 devem ter um tamanho de partícula pequeno, isto é, micrométricas (por exemplo 10 a 150 μm), o que resulta em fusão ou dissolução muito rápida das partículas de Sb2S3 quando introduzidas no banho de ferro fundido. Vantajosamente, as partículas de Sb2S3 são misturadas com a liga base de FeSi particulada, e se estiverem presentes, os particulados de Bi2O3, Sb2O3, Bi2S3, um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4, ou uma mistura dos mesmos, antes da adição do inoculante no banho de ferro fundido.[0060] The introduction of Sb2O3 together with the FeSi-based alloy inoculant adds a reagent to an already existing system with Mg inclusions that float in the bath and in "free" Mg. The addition of inoculant is not a violent reaction and the yield of Sb (Sb/Sb2S3 that remains in the bath) is expected to be high. The Sb2S3 particles must have a small particle size, i.e. micrometers (e.g. 10 to 150 μm), which results in very rapid melting or dissolution of the Sb2S3 particles when introduced into the cast iron bath. Advantageously, the Sb2S3 particles are mixed with the particulate FeSi base alloy, and if present, the particulate Bi2O3, Sb2O3, Bi2S3, one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or a or more of FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, before adding the inoculant to the cast iron bath.
[0061] A quantidade de Sb2O3 particulado, se estiver presente, dever ser de 0,1 a 15% em peso com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de Sb2O3 pode ser de 0,1 a 8% em peso. A quantidade de Sb2O3 pode também ser de cerca de 0,5 a cerca de 3,5% em peso, com base no peso total do inoculante. As partículas de Sb2O3 devem ter um tamanho de partícula pequeno, isto é, micrométricas, por exemplo 10 a 150 μm, o que resulta em fusão e/ou dissolução muito rápidas das partículas de Sb2O3 quando introduzidas no banho de ferro fundido.[0061] The amount of particulate Sb2O3, if present, should be 0.1 to 15% by weight based on the total amount of inoculant. In some embodiments, the amount of Sb2O3 can be from 0.1 to 8% by weight. The amount of Sb2O3 can also be from about 0.5 to about 3.5% by weight, based on the total weight of the inoculant. The Sb2O3 particles must have a small particle size, i.e. micrometers, for example 10 to 150 μm, which results in very rapid melting and/or dissolution of the Sb2O3 particles when introduced into the cast iron bath.
[0062] A adição de Sb na forma de partículas de Sb2S3 e/ou partículas de Sb2O3, em vez de ligar Sb com a liga de FeSi, fornece várias vantagens. Embora o Sb seja um inoculante poderoso, o oxigênio e o enxofre são também importantes para o desempenho do inoculante. Uma outra vantagem é a boa reprodutibilidade, e flexibilidade, da composição do inoculante uma vez que a quantidade e a homogeneidade de Sb2S3 e do Sb2O3 opcional no inoculante são facilmente controladas. A importância de controlar a quantidade de inoculantes e ter uma composição homogênea do inoculante é evidente pelo fato de antimônio ser normalmente adicionado em um nível de ppm. A adição de um inoculante não homogêneo pode causar um erro nas quantidades de elementos inoculantes no ferro fundido. Ainda uma outra vantagem é a produção mais econômica do inoculante em comparação com os métodos que envolvem formar ligas de antimônio em uma liga à base de FeSi.[0062] The addition of Sb in the form of Sb2S3 particles and/or Sb2O3 particles, instead of bonding Sb with the FeSi alloy, provides several advantages. Although Sb is a powerful inoculant, oxygen and sulfur are also important for inoculant performance. Another advantage is the good reproducibility, and flexibility, of the inoculant composition since the quantity and homogeneity of Sb2S3 and optional Sb2O3 in the inoculant are easily controlled. The importance of controlling the amount of inoculants and having a homogeneous inoculant composition is evident from the fact that antimony is typically added at a ppm level. The addition of an inhomogeneous inoculant may cause an error in the amounts of inoculant elements in the cast iron. Yet another advantage is the more economical production of the inoculant compared to methods that involve forming antimony alloys in a FeSi-based alloy.
[0063] A quantidade de Bi2O3 particulado, se estiver presente, deve ser de 0,1 a 15% em peso com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de Bi2O3 pode ser de 0,1 a 10% em peso. A quantidade de Bi2O3 pode também ser de cerca de 0,5 a cerca de 3,5%, em peso, com base no peso total do inoculante. O tamanho de partícula do Bi2O3 deve ser micrométrico, por exemplo 1 a 10 μm.[0063] The amount of particulate Bi2O3, if present, should be 0.1 to 15% by weight based on the total amount of inoculant. In some embodiments, the amount of Bi2O3 can be from 0.1 to 10% by weight. The amount of Bi2O3 can also be from about 0.5 to about 3.5% by weight based on the total weight of the inoculant. The particle size of Bi2O3 should be micrometer, for example 1 to 10 μm.
[0064] A quantidade de Bi2S3 particulado, se estiver presente, deve ser de 0,1 a 15% em peso com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de Bi2S3 pode ser de 0,1 a 10% em peso. A quantidade de Bi2S3 pode também ser de cerca de 0,5 a cerca de 3,5% em peso, com base no peso total do inoculante. O tamanho de partícula do Bi2S3 deve ser micrométrico, por exemplo 1 a 10 μm.[0064] The amount of particulate Bi2S3, if present, should be 0.1 to 15% by weight based on the total amount of inoculant. In some embodiments, the amount of Bi2S3 can be from 0.1 to 10% by weight. The amount of Bi2S3 can also be from about 0.5 to about 3.5% by weight, based on the total weight of the inoculant. The particle size of Bi2S3 should be micrometer, for example 1 to 10 μm.
[0065] A adição de Bi na forma de partículas de Bi2O3 ou de partículas de Bi2S3, se estiverem presentes, em vez de ligar Bi com a liga de FeSi, tem várias vantagens. O Bi tem baixa solubilidade em ligas de ferrossilício, portanto, o rendimento do metal de Bi adicionado ao ferrossilício líquido é baixo e, dessa forma, o custo de um inoculante de liga de FeSi contendo Bi aumenta. Adicionalmente, devido à alta densidade do Bi elementar, pode ser difícil obter uma liga homogênea durante a fundição e solidificação. Outra dificuldade é a natureza volátil do metal Bi devido à baixa temperatura de fusão em comparação com os outros elementos no inoculante à base de FeSi. A adição de Bi como um óxido e/ou um sulfeto, se estiverem presentes, junto com a liga base de FeSi fornece um inoculante que é fácil de produzir, em que a quantidade de Bi é facilmente controlada e reproduzível. Adicionalmente, como o Bi é adicionado como óxido e/ou sulfeto, se estiverem presentes, em vez de formar liga na liga de FeSi, é fácil modificar a composição do inoculante, por exemplo, para séries menores de produção. Adicionalmente, embora o Bi seja conhecido por ter um alto poder inoculante, o oxigênio também é importante para o desempenho do presente inoculante, fornecendo, assim, uma outra vantagem de adicionar Bi como um óxido e/ou um sulfeto.[0065] The addition of Bi in the form of Bi2O3 particles or Bi2S3 particles, if present, instead of bonding Bi with the FeSi alloy, has several advantages. Bi has low solubility in ferrosilicon alloys, therefore, the yield of Bi metal added to liquid ferrosilicon is low and thus the cost of a Bi-containing FeSi alloy inoculant increases. Additionally, due to the high density of elemental Bi, it may be difficult to obtain a homogeneous alloy during casting and solidification. Another difficulty is the volatile nature of Bi metal due to the low melting temperature compared to the other elements in the FeSi-based inoculant. The addition of Bi as an oxide and/or a sulfide, if present, together with the FeSi base alloy provides an inoculant that is easy to produce, in which the amount of Bi is easily controlled and reproducible. Additionally, as Bi is added as an oxide and/or sulfide, if present, rather than forming an alloy in the FeSi alloy, it is easy to modify the composition of the inoculant, for example, for smaller production runs. Additionally, although Bi is known to have a high inoculating power, oxygen is also important to the performance of the present inoculant, thus providing another advantage of adding Bi as an oxide and/or a sulfide.
[0066] A quantidade total de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, se estiverem presentes, deve ser de 0,1 a 5% em peso com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos, pode ser de 0,5 a 3% em peso. A quantidade de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos, pode também ser de cerca de 0,8 a cerca de 2,5% em peso, com base no peso total de inoculante. Os produtos de óxido de ferro comerciais para aplicações industriais, como no campo de metalurgia, poderiam ter uma composição que compreende diferentes tipos de compostos e fases de óxido de ferro. Os principais tipos de óxido de ferro são Fe3O4, Fe2O3 e/ou FeO (incluindo outras fases de óxidos mistos de FeII e FeIII; óxidos de ferro (II, III), todos os quais podem ser usados no inoculante de acordo com a presente invenção. Os produtos de óxido de ferro comerciais para aplicações industriais poderiam compreender, como impurezas, quantidades pequenas (insignificantes) de outros óxidos metálicos.[0066] The total amount of one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO particulates, or a mixture thereof, if present, should be 0.1 to 5% by weight based on the total amount of inoculant. In some embodiments, the amount of one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, may be 0.5 to 3% by weight. The amount of one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, may also be from about 0.8 to about 2.5% by weight, based on the total weight of inoculant. Commercial iron oxide products for industrial applications, such as in the field of metallurgy, could have a composition comprising different types of iron oxide compounds and phases. The main types of iron oxide are Fe3O4, Fe2O3 and/or FeO (including other mixed oxide phases of FeII and FeIII; iron (II, III) oxides), all of which can be used in the inoculant according to the present invention Commercial iron oxide products for industrial applications could comprise, as impurities, small (negligible) amounts of other metal oxides.
[0067] A quantidade total de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, se estiverem presentes, deve ser de 0,1 a 5% em peso com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4, ou uma mistura dos mesmos, pode ser de 0,5 a 3% em peso. A quantidade de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4, ou uma mistura dos mesmos, pode também ser de cerca de 0,8 a cerca de 2,5% em peso, com base no peso total de inoculante. Os produtos de sulfeto de ferro comerciais para aplicações industriais, como no campo de metalurgia, poderiam ter uma composição que compreende diferentes tipos de compostos e fases de sulfeto de ferro. Os tipos principais de sulfetos de ferro são FeS, FeS2 e/ou Fe3S4 (sulfeto de ferro (II, III); FeS, Fe2S3), incluindo fases não estequiométricas de FeS; Fe1+xS (x > 0 a 0,1) e Fe1-yS (y > 0 a 0,2), todos dos quais podendo ser usados no inoculante de acordo com a presente invenção. Um produto comercial de sulfeto de ferro para aplicações industriais poderia compreender, como impurezas, quantidades pequenas (insignificantes) de outros sulfetos metálicos.[0067] The total amount of one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, if present, should be 0.1 to 5% by weight based on the total amount of inoculant. In some embodiments, the amount of one or more of FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, may be 0.5 to 3% by weight. The amount of one or more of FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, may also be from about 0.8 to about 2.5% by weight, based on the total weight of inoculant. Commercial iron sulfide products for industrial applications, such as in the field of metallurgy, could have a composition comprising different types of iron sulfide compounds and phases. The main types of iron sulfides are FeS, FeS2 and/or Fe3S4 (iron (II, III) sulfide; FeS, Fe2S3), including non-stoichiometric phases of FeS; Fe1+xS (x > 0 to 0.1) and Fe1-yS (y > 0 to 0.2), all of which can be used in the inoculant according to the present invention. A commercial iron sulfide product for industrial applications could comprise, as impurities, small (negligible) amounts of other metal sulfides.
[0068] Um dos propósitos da adição de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 ou uma mistura dos mesmos no banho de ferro fundido é deliberadamente adicionar oxigênio e enxofre no banho, o que pode contribuir para aumentar a contagem de nódulos.[0068] One of the purposes of adding one or more of Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of FeS, FeS2, Fe3S4 or a mixture thereof into the cast iron bath is to deliberately add oxygen and sulfur in the bath, which can contribute to increased nodule counts.
[0069] Deve-se compreender que a quantidade total das partículas de Sb2S3, e quaisquer dentre os ditos óxido de Bi particulado, óxido de Sb, sulfeto de Bi e/ou óxido/sulfeto de Fe, se estiverem presentes, deve ser de até cerca de 20%, em peso, com base no peso total do inoculante. Deve também ser entendido que a composição da liga base de FeSi pode variar dentro das faixas definidas, e a pessoa versada na técnica saberá que as quantidades dos elementos formadores de liga totalizam 100%. Existe uma pluralidade de ligas inoculantes à base de FeSi convencionais, e a pessoa versada na técnica saberá como modificar a composição à base de FeSi com base nessas ligas.[0069] It should be understood that the total amount of Sb2S3 particles, and any of said particulate Bi oxide, Sb oxide, Bi sulfide and/or Fe oxide/sulfide, if present, must be up to about 20% by weight based on the total weight of the inoculant. It should also be understood that the composition of the FeSi base alloy can vary within defined ranges, and the person skilled in the art will know that the amounts of the alloying elements total 100%. There are a plurality of conventional FeSi-based inoculant alloys, and the person skilled in the art will know how to modify the FeSi-based composition based on these alloys.
[0070] A taxa de adição do inoculante, de acordo com a presente invenção, em um banho de ferro fundido, é tipicamente de cerca de 0,1 a 0,8%, em peso. A pessoa versada na técnica pode ajustar a taxa de adição em função dos níveis dos elementos, por exemplo, um inoculante com alto teor de Sb e/ou Bi tipicamente precisa de uma taxa de adição menor.[0070] The inoculant addition rate according to the present invention in a cast iron bath is typically about 0.1 to 0.8% by weight. The person skilled in the art can adjust the addition rate depending on the element levels, for example, an inoculant with a high Sb and/or Bi content typically needs a lower addition rate.
[0071] O presente inoculante é produzido mediante o fornecimento de uma liga base de FeSi particulado que tem a composição conforme definida na presente invenção, e a adição à dita base particulada do Sb2S3 particulado, e qualquer Bi2O3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou um mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, se estiverem presentes, para produzir o presente inoculante. As partículas de Sb2S3, e quaisquer dentre os ditos particulados de óxido de Bi, óxido de Sb, sulfeto de Bi e/ou óxido/sulfeto de Fe, se estiverem presentes, podem ser misturadas mecanicamente ou fisicamente com as partículas da liga base de FeSi. Qualquer misturador adequado para misturar/mesclar particulados e/ou materiais em pó pode ser usado. A misturação pode ser realizada na presença de um aglutinante adequado, entretanto, deve ser observado que a presença de um aglutinante não é necessária. As partículas de Sb2S3, e quaisquer dentre os ditos particulados de óxido de Bi, óxido de Sb, sulfeto de Bi e/ou óxido/sulfeto de Fe, se estiverem presentes, podem ser mescladas com as partículas de liga base de FeSi, fornecendo um inoculante homogêneo misturado. Misturar as partículas de Sb2S3, e os ditos pós de sulfeto/óxido adicionais, com as partículas de liga base de FeSi, pode formar um revestimento estável sobre as partículas da liga base de FeSi. Entretanto, deve-se observar que a mistura e/ou blenda das partículas de Sb2S3, e qualquer outro dentre os ditos óxidos/sulfetos particulados, com a liga base de FeSi particulada, não é obrigatória para se obter o efeito inoculante. A liga base de FeSi particulada e as partículas de Sb2S3, e quaisquer dentre os ditos óxidos/sulfetos particulados, podem ser adicionados separadamente, mas simultaneamente ao ferro fundido líquido. O inoculante pode também ser adicionado como um inoculante em molde ou simultaneamente à fundição. As partículas inoculantes da liga de FeSi, partículas de Sb2S3, e quaisquer dentre os ditos particulados de óxido de Bi, óxido de Sb, sulfeto de Bi, e/ou óxido/sulfeto de Fe, se estiverem presentes, podem também ser formadas em aglomerados ou briquetes de acordo com os métodos genericamente conhecidos.[0071] The present inoculant is produced by providing a particulate FeSi base alloy having the composition as defined in the present invention, and adding to said particulate base the particulate Sb2S3, and any particulate Bi2O3, and/or particulate Sb2O3, and/or particulate Bi2S3, and/or one or more of particulate Fe3O4, Fe2O3, FeO, or a mixture thereof, and/or one or more of particulate FeS, FeS2, Fe3S4, or a mixture thereof, if present, to produce the present inoculant. The Sb2S3 particles, and any of said Bi oxide, Sb oxide, Bi sulfide and/or Fe oxide/sulfide particulates, if present, may be mechanically or physically mixed with the FeSi base alloy particles. . Any mixer suitable for mixing/blending particulate and/or powdered materials can be used. Mixing can be carried out in the presence of a suitable binder, however, it should be noted that the presence of a binder is not necessary. The Sb2S3 particles, and any of said Bi oxide, Sb oxide, Bi sulfide and/or Fe oxide/sulfide particulates, if present, can be mixed with the FeSi base alloy particles, providing a mixed homogeneous inoculant. Mixing the Sb2S3 particles, and said additional sulfide/oxide powders, with the FeSi base alloy particles can form a stable coating on the FeSi base alloy particles. However, it should be noted that the mixing and/or blending of Sb2S3 particles, and any other particulate oxides/sulfides, with the particulate FeSi base alloy is not mandatory to obtain the inoculating effect. The particulate FeSi base alloy and the Sb2S3 particles, and any of said particulate oxides/sulfides, can be added separately but simultaneously to the liquid cast iron. The inoculant can also be added as an inoculant in the mold or simultaneously with the casting. FeSi alloy inoculant particles, Sb2S3 particles, and any of said Bi oxide, Sb oxide, Bi sulfide, and/or Fe oxide/sulfide particulates, if present, may also be formed into agglomerates. or briquettes according to generally known methods.
[0072] Os exemplos a seguir mostram que a adição de partículas de Sb2O3 e das partículas opcionais junto com partículas de liga base de FeSi produz um aumento da densidade numérica de nódulos quando o inoculante é adicionado ao ferro fundido, em comparação com um inoculante de acordo com a técnica anterior no documento WO 99/29911. Uma contagem de nódulos mais alta permite reduzir a quantidade do inoculante necessária para atingir o efeito inoculante desejado.[0072] The following examples show that the addition of Sb2O3 particles and optional particles together with FeSi base alloy particles produces an increase in the number density of nodules when the inoculant is added to cast iron, compared to a FeSi inoculant. in accordance with the prior art in WO 99/29911. A higher nodule count allows you to reduce the amount of inoculant needed to achieve the desired inoculant effect.
[0073] Todas as amostras de teste foram analisadas em relação à microestrutura para determinar a densidade dos nódulos. A microestrutura foi examinada em uma barra de tração de cada ensaio de acordo com a norma ASTM E2567-2016. O limite de partícula foi estabelecido em >10 μm. As amostras de tração foram fundidas em moldes padrão de 028 mm de acordo com norma ISO 1083-2004, e foram cortadas e preparadas de acordo com a prática padrão para análise de microestrutura antes da avaliação com o uso de um software de análise automática de imagens. A densidade de nódulos (também denotada densidade numérica de nódulos) é o número de nódulos (também denotado contagem de nódulos) por mm2, abreviada N/mm2.[0073] All test samples were analyzed for microstructure to determine the density of the nodules. The microstructure was examined in a tensile bar from each test in accordance with ASTM E2567-2016. The particle limit was set at >10 μm. Tensile samples were cast in standard 0.28 mm molds in accordance with ISO 1083-2004, and were cut and prepared in accordance with standard practice for microstructure analysis prior to evaluation using automatic image analysis software. . Nodule density (also denoted nodule number density) is the number of nodules (also denoted nodule count) per mm2, abbreviated N/mm2.
[0074] O óxido de ferro, usado nos exemplos a seguir, foi uma magnetita comercial (Fe3O4) com a especificação fornecida pelo produtor; Fe3O4 > 97,0%; SiO2 <1,0%. O produto comercial de magnetita incluía provavelmente outras formas de óxido de ferro, como Fe2O3 e FeO. A principal impureza na magnetita comercial foi SiO2, conforme indicado acima.[0074] The iron oxide, used in the following examples, was a commercial magnetite (Fe3O4) with the specification provided by the producer; Fe3O4 > 97.0%; SiO2 <1.0%. The commercial magnetite product likely included other forms of iron oxide such as Fe2O3 and FeO. The main impurity in commercial magnetite was SiO2, as indicated above.
[0075] O sulfeto de ferro, usado nos exemplos a seguir, foi um produto comercial de FeS. Uma análise do produto comercial indicou a presença de outros compostos/fases de sulfeto de ferro além de FeS, e impurezas normais em quantidades insignificantes.[0075] Iron sulfide, used in the following examples, was a commercial FeS product. An analysis of the commercial product indicated the presence of other iron sulfide compounds/phases in addition to FeS, and normal impurities in insignificant quantities.
[0076] Dois banhos de ferro fundido, banho I e J, cada banho de 275 kg, foram fundidos e tratados em uma panela de fundição com tampa intermediária com 1,05% em peso de nodularizante de MgFeSi divididos em 50% de uma liga de MgFeSi tendo uma composição de 46,6% de Si, 5,82% de Mg, 1,09% de Ca, 0,53% de terras-raras, 0,6% de Al, o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, e 50% e de uma liga de MgFeSi tendo uma composição de 46,3% de Si, 6,03% de Mg, 0,45% de Ca, 0,0% de terras-raras, 0,59% de Al, o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual. Usou-se 0,7% em peso de cavaco de aço como cobertura. As taxas de adição para todos os inoculantes foram de 0,2% em peso adicionados em cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com MgFeSi foi de 1.500 °C e as temperaturas de vazamento foram de 1.366 a 1.323 °C para o banho I e 1.368 a 1.342 °C para o banho J. O tempo de retenção foi, do enchimento das panelas de vazamento até o vazamento, de 1 minuto para todos os ensaios.[0076] Two cast iron baths, bath I and J, each bath weighing 275 kg, were melted and treated in a casting pan with an intermediate lid with 1.05% by weight of MgFeSi nodularizer divided into 50% of an alloy of MgFeSi having a composition of 46.6% Si, 5.82% Mg, 1.09% Ca, 0.53% rare earths, 0.6% Al, the remainder Fe and incidental impurities in the usual amount, and 50% and of a MgFeSi alloy having a composition of 46.3% Si, 6.03% Mg, 0.45% Ca, 0.0% rare earths, 0.59 % Al, the remainder Fe and incidental impurities in the usual amount. 0.7% by weight of steel chips was used as cover. Addition rates for all inoculants were 0.2 wt% added into each pouring pan. The MgFeSi treatment temperature was 1,500 °C and the casting temperatures were 1,366 to 1,323 °C for bath I and 1,368 to 1,342 °C for bath J. The retention time was from filling the casting pans until leakage, 1 minute for all tests.
[0077] Em ambos os testes, com banho I e banho J, os inoculantes tinham uma composição de liga base de FeSi de 74,2% em peso de Si, 0,97% em peso de Al, 0,78% em peso de Ca, 1,55% em peso de Ce, sendo o restante ferro e impurezas incidentais na quantidade habitual, aqui denotado inoculante A. As partículas de liga base de FeSi (inoculante A) foram revestidas com Sb2S3 particulado e Bi2O3 (banho I), e com Sb2S3 particulado (banho J) por mistura mecânica para obter uma mistura homogênea.[0077] In both tests, with bath I and bath J, the inoculants had a FeSi base alloy composition of 74.2% by weight Si, 0.97% by weight Al, 0.78% by weight of Ca, 1.55% by weight of Ce, the remainder being iron and incidental impurities in the usual amount, here denoted inoculant A. The FeSi base alloy particles (inoculant A) were coated with particulate Sb2S3 and Bi2O3 (bath I) , and with particulate Sb2S3 (bath J) by mechanical mixing to obtain a homogeneous mixture.
[0078] As composições químicas finais de ferro fundido para todos os tratamentos estavam entre 3,5 e 3,7% de C, 2,3 e 2,5% de Si, 0,29 e 0,31% de Mn, 0,009 e 0,011 de S, 0,04 e 0,05% de Mg.[0078] The final chemical compositions of cast iron for all treatments were between 3.5 and 3.7% C, 2.3 and 2.5% Si, 0.29 and 0.31% Mn, 0.009 and 0.011 of S, 0.04 and 0.05% of Mg.
[0079] Para propósitos de comparação, os mesmos banhos de ferro fundido, banho I e banho J, foram inoculados com o inoculante A ao qual foram adicionados apenas óxido de ferro e sulfeto de ferro de acordo com a técnica anterior no documento WO 99/29911.[0079] For comparison purposes, the same cast iron baths, bath I and bath J, were inoculated with inoculant A to which only iron oxide and iron sulfide were added in accordance with the prior art in document WO 99/ 29911.
[0080] As quantidades adicionadas de Sb2S3 particulado e Bi2O3 particulado à liga base de FeSi (inoculante A) são mostradas na Tabela 1, junto com o inoculante de acordo com a técnica anterior. As quantidades de Sb2O3, Bi2O3, FeS e Fe3O4 são as porcentagens de compostos, com base no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 1. Composições dos inoculantes [0080] The amounts added of particulate Sb2S3 and particulate Bi2O3 to the FeSi base alloy (inoculant A) are shown in Table 1, together with the inoculant according to the prior art. The amounts of Sb2O3, Bi2O3, FeS and Fe3O4 are the percentages of compounds, based on the total weight of the inoculants in all tests. Table 1. Inoculant compositions
[0081] A Figura 1 mostra a densidade de nódulos (N /mm2) nos ferros fundidos dos ensaios de inoculação no banho I. Os resultados mostram uma tendência muito significativa de que um inoculante contendo Sb2S3 + Bi2O3 tem uma densidade de nódulos muito mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.[0081] Figure 1 shows the nodule density (N /mm2) in the cast irons from the inoculation tests in bath I. The results show a very significant trend that an inoculant containing Sb2S3 + Bi2O3 has a much higher nodule density compared to the prior art inoculant.
[0082] A Figura 2 mostra a densidade de nódulos (N/mm2) nos ferros fundidos dos ensaios de inoculação no banho J. Os resultados mostram uma tendência muito significativa de que um inoculante contendo Sb2S3 tem uma densidade de nódulos muito mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior inoculante.[0082] Figure 2 shows the nodule density (N/mm2) in the cast irons from the inoculation tests in bath J. The results show a very significant trend that an inoculant containing Sb2S3 has a much higher nodule density compared to with the inoculant from the prior art inoculant.
[0083] Um banho de ferro fundido, banho X, de 275 kg, foi fundido e tratado em uma panela de fundição com tampa intermediária com 1,05% em peso de liga nodularizante de MgFeSi com base no peso dos ferros fundidos. A composição da liga nodularizante de MgFeSi foi de 46,2% em peso de Si, 5,85% em peso de Mg, 1,02% em peso de Ca, 0,92% em peso de terras-raras, 0,74% em peso de Al, o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, sendo que TR (metais de terras-raras) contém aproximadamente 65% de Ce e 35% de La). Usou-se 0,9% em peso de cavaco de aço como cobertura. As taxas de adição para todos os inoculantes foram de 0,2% em peso adicionados em cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com MgFeSi foi de 1.550 °C e a temperatura de vazamento foi de 1.386 a 1.356°C. O tempo de retenção foi, do enchimento das panelas de vazamento até o vazamento, de 1 minuto para todos os ensaios.[0083] A 275 kg cast iron bath, bath The composition of the MgFeSi nodularizing alloy was 46.2 wt% Si, 5.85 wt% Mg, 1.02 wt% Ca, 0.92 wt% rare earths, 0.74 % by weight of Al, the remainder of Fe and incidental impurities in the usual amount, with TR (rare earth metals) containing approximately 65% Ce and 35% La). 0.9% by weight of steel chips was used as cover. Addition rates for all inoculants were 0.2 wt% added into each pouring pan. The MgFeSi treatment temperature was 1550 °C and the pouring temperature was 1386 to 1356 °C. The retention time was, from filling the pouring pans to pouring, 1 minute for all tests.
[0084] Os inoculantes usados nos testes tinham uma composição de liga base de FeSi igual à composição do inoculante A, conforme descrito no Exemplo 1. As partículas da liga base de FeSi (inoculante A) foram revestidas com particulados de Sb2S3 e Fe3O4 em uma amostra, particulados de Sb2S3, FeS e Fe3O4 em uma segunda amostra e particulados de Sb2O3 e Sb2S3 em uma terceira amostra por misturação mecânica para obter uma mistura homogênea.[0084] The inoculants used in the tests had a FeSi base alloy composition equal to the composition of inoculant A, as described in Example 1. The FeSi base alloy particles (inoculant A) were coated with Sb2S3 and Fe3O4 particulates in a sample, Sb2S3, FeS and Fe3O4 particulates in a second sample and Sb2O3 and Sb2S3 particulates in a third sample by mechanical mixing to obtain a homogeneous mixture.
[0085] As composições químicas finais de ferro fundido para todos os tratamentos estavam entre 3,5 e 3,7% de C, 2,3 e 2,5% de Si, 0,29 e 0,33% de Mn, 0,009 e 0,011 de S, 0,04 e 0,05% de Mg.[0085] The final chemical compositions of cast iron for all treatments were between 3.5 and 3.7% C, 2.3 and 2.5% Si, 0.29 and 0.33% Mn, 0.009 and 0.011 of S, 0.04 and 0.05% of Mg.
[0086] Para propósitos de comparação, o banho de ferro fundido, banho X, foi inoculado com o inoculante A ao qual foi adicionado apenas óxido de ferro e sulfeto de ferro de acordo com a técnica anterior (aqui denotada técnica anterior).[0086] For comparison purposes, the cast iron bath, bath
[0087] As quantidades adicionadas de Sb2S3, Sb2O3, FeS e Fe3O4 particulados à liga base de FeSi (inoculante A) são mostradas na Tabela 2, junto com o inoculante de acordo com a técnica anterior. As quantidades de Sb2S3, Sb2O3, FeS e Fe3O4 são as porcentagens de compostos, com base no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 2. Composições dos inoculantes [0087] The amounts added of Sb2S3, Sb2O3, FeS and Fe3O4 particulate to the FeSi base alloy (inoculant A) are shown in Table 2, together with the inoculant according to the prior art. The amounts of Sb2S3, Sb2O3, FeS and Fe3O4 are the percentages of compounds, based on the total weight of the inoculants in all tests. Table 2. Inoculant compositions
[0088] A Figura 3 mostra a densidade de nódulos (N/mm2) nos ferros fundidos dos ensaios de inoculações no banho X em que o inoculante da técnica anterior é comparado com o inoculante contendo inoculante A + Sb2S3 + Fe3O4, o inoculante contendo inoculante A + Sb2S3 + FeS + Fe3O4 e o inoculante contendo inoculante A + Sb2O3 + Sb2S3. Os resultados mostram que o inoculante contendo inoculante A + Sb2S3 + Fe3O4, o inoculante contendo inoculante A + Sb2S3 + FeS + Fe3O4 e o inoculante contendo inoculante A + Sb2O3 + Sb2S3 de acordo com a invenção têm uma densidade de nódulos muito mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.[0088] Figure 3 shows the density of nodules (N/mm2) in cast iron from the inoculation tests in bath A + Sb2S3 + FeS + Fe3O4 and the inoculant containing inoculant A + Sb2O3 + Sb2S3. The results show that the inoculant containing inoculant A + Sb2S3 + Fe3O4, the inoculant containing inoculant A + Sb2S3 + FeS + Fe3O4 and the inoculant containing inoculant A + Sb2O3 + Sb2S3 according to the invention have a much higher nodule density in comparison with the inoculant from the prior art.
[0089] Três banhos, banho V, banho X e banho Y, de 275 kg cada, foram produzidos. Cada banho foi tratado com 1,2 a 1,25% em peso de liga de nodularizante de MgFeSi da composição, % em peso; Si: 46, Mg: 4,33, Ca: 0,69, TR: 0,44, Al: 0,44, o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual. Usou-se 0,7% em peso de cavaco de aço como cobertura. O inoculante da técnica anterior tinha a mesma composição base de FeSi que o inoculante A, conforme especificado no Exemplo 1.[0089] Three baths, bath V, bath X and bath Y, weighing 275 kg each, were produced. Each bath was treated with 1.2 to 1.25 wt% MgFeSi nodularizing alloy of the composition, wt%; Si: 46, Mg: 4.33, Ca: 0.69, TR: 0.44, Al: 0.44, the remainder of Fe and incidental impurities in the usual amount. 0.7% by weight of steel chips was used as cover. The prior art inoculant had the same FeSi base composition as inoculant A, as specified in Example 1.
[0090] No banho X, dois inoculantes de base foram testados, aqui denotados inoculante B e inoculante C, com revestimento de Sb2S3. O inoculante B tinha uma composição de liga base de FeSi isenta de TR de (em % em peso) 68,2% de Si; 0,93% de Al; 0,94% de Ba; 0,95% de Ca; o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual.[0090] In bath X, two base inoculants were tested, here denoted inoculant B and inoculant C, with Sb2S3 coating. Inoculant B had a TR-free FeSi base alloy composition of (wt%) 68.2% Si; 0.93% Al; 0.94% Ba; 0.95% Ca; the remainder of Fe and incidental impurities in the usual amount.
[0091] O inoculante C tinha uma composição de liga base de FeSi isenta de TR de (em % em peso) 75 % de Si; 1,57 % de Al; 1,19 % de Ca; o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual.[0091] Inoculant C had a TR-free FeSi base alloy composition of (in wt%) 75% Si; 1.57% Al; 1.19% Ca; the remainder of Fe and incidental impurities in the usual amount.
[0092] As taxas de adição para os inoculantes foram de 0,2% adicionados em cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com nodularizante foi de 1.500 °C e as temperaturas de vazamento estavam entre 1.378 e 1.366 °C para o banho V, entre 1.398 e 1.368 °C para o banho X, e entre 1.389 e 1.386 °C para o banho Y. O tempo de retenção foi, do enchimento das panelas de vazamento até o vazamento, de 1 minuto para todos os ensaios.[0092] The addition rates for the inoculants were 0.2% added to each pouring pan. The nodularizing treatment temperature was 1,500 °C and the casting temperatures were between 1,378 and 1,366 °C for bath V, between 1,398 and 1,368 °C for bath X, and between 1,389 and 1,386 °C for bath Y The retention time was 1 minute from filling the pouring pans to pouring for all tests.
[0093] As composições químicas finais de ferro fundido para todos os tratamentos estavam entre 3,5 e 3,7% de C, 2,3 e 2,5% de Si, 0,29 e 0,31% de Mn, 0,007 e 0,011 de S, 0,04 e 0,043% de Mg.[0093] The final chemical compositions of cast iron for all treatments were between 3.5 and 3.7% C, 2.3 and 2.5% Si, 0.29 and 0.31% Mn, 0.007 and 0.011 of S, 0.04 and 0.043% of Mg.
[0094] As quantidades adicionadas de Sb2S3, Bi2S3, FeS e Fe3O4 particulados à liga base de FeSi (inoculantes A, B e C) são mostradas nas Tabela 3 a 5, junto com o inoculante de acordo com a técnica anterior. As quantidades de Sb2S3, Bi2S3, FeS e Fe3O4 são as porcentagens de compostos, com base no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 3. Composições dos inoculantes [0094] The amounts added of Sb2S3, Bi2S3, FeS and Fe3O4 particulate to the FeSi base alloy (inoculants A, B and C) are shown in Tables 3 to 5, together with the inoculant according to the prior art. The amounts of Sb2S3, Bi2S3, FeS and Fe3O4 are the percentages of compounds, based on the total weight of the inoculants in all tests. Table 3. Inoculant compositions
[0095] As densidades de nódulos (N/mm2) nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho V são mostradas na Figura 4. A análise da microestrutura mostrou que os inoculantes de acordo com a presente invenção apresentaram uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior. Tabela 4. Composições dos inoculantes [0095] The nodule densities (N/mm2) in the cast irons from the inoculation tests in bath V are shown in Figure 4. The microstructure analysis showed that the inoculants according to the present invention presented a significantly higher nodule density. higher compared to the prior art inoculant. Table 4. Inoculant compositions
[0096] A Figura 5 mostra a densidade de nódulos (N/mm2) nos ferros fundidos dos ensaios de inoculação no banho X. Os resultados mostram uma tendência muito significativa de que os inoculantes contendo Sb2S3 têm uma densidade de nódulos muito mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior inoculante. Tabela 5. Composições dos inoculantes [0096] Figure 5 shows the nodule density (N/mm2) in the cast irons from the inoculation tests in bath X. The results show a very significant trend that inoculants containing Sb2S3 have a much higher nodule density compared to with the inoculant from the prior art inoculant. Table 5. Inoculant compositions
[0097] A Figura 6 mostra a densidade de nódulos nos ferros fundidos dos ensaios de inoculação no banho Y. Os resultados mostram uma tendência muito significativa de que um inoculante contendo Sb2S3 + Bi2S3 tem uma densidade de nódulos mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.[0097] Figure 6 shows the density of nodules in cast iron from the inoculation tests in the Y bath. The results show a very significant trend that an inoculant containing Sb2S3 + Bi2S3 has a higher nodule density compared to the inoculant of previous technique.
[0098] Um banho de 275 kg foi produzido e tratado com 1,20 a 1,25% em peso de nodularizante de MgFeSi em uma panela de fundição com tampa intermediária. A liga nodularizante de MgFeSi tinha a seguinte composição em peso: 4,33% em peso de Mg, 0,69% em peso de Ca, 0,44% em peso de terras-raras, 0,44% em peso de Al, 46% em peso de Si, sendo o restante de ferro e impurezas incidentais na quantidade habitual. Usou-se 0,7% em peso de aparas de aço como cobertura. As taxas de adição para todos os inoculantes foram de 0,2% em peso adicionados em cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com nodularizante foi de 1.500 °C e as temperaturas de vazamento foram de 1.373 a 1.368 °C. O tempo de retenção foi, do enchimento das panelas de vazamento até o vazamento, de 1 minuto para todos os ensaios. As amostras de tração foram fundidas em moldes padrão de 028 mm e foram cortadas e preparadas de acordo com a prática padrão antes da avaliação com o uso de um software de análise automática de imagens.[0098] A 275 kg bath was produced and treated with 1.20 to 1.25% by weight of MgFeSi nodularizer in a casting pan with an intermediate lid. The MgFeSi nodularizing alloy had the following weight composition: 4.33% by weight Mg, 0.69% by weight Ca, 0.44% by weight rare earths, 0.44% by weight Al, 46% by weight of Si, the remainder being iron and incidental impurities in the usual amount. 0.7% by weight of steel shavings was used as cover. Addition rates for all inoculants were 0.2 wt% added into each pouring pan. The nodularizing treatment temperature was 1,500 °C and the pouring temperatures were 1,373 to 1,368 °C. The retention time was, from filling the pouring pans to pouring, 1 minute for all tests. Tensile samples were cast in standard 0.28 mm molds and were cut and prepared according to standard practice prior to evaluation using automatic image analysis software.
[0099] O inoculante tinha uma composição de liga base de FeSi de 74,2% em peso de Si, 0,97% em peso de Al, 0,78% em peso de Ca, 1,55% em peso de Ce, sendo o restante de ferro e impurezas incidentais na quantidade habitual, aqui denotada inoculante A. Uma mistura de óxido e sulfeto de bismuto particulados e óxido e sulfeto de antimônio particulados da composição indicada na Tabela 6 foi adicionada às partículas de liga base de FeSi (inoculante A) e por misturação mecânica, uma mistura homogênea foi obtida.[0099] The inoculant had a FeSi base alloy composition of 74.2% by weight Si, 0.97% by weight Al, 0.78% by weight Ca, 1.55% by weight Ce, the remainder being iron and incidental impurities in the usual quantity, herein denoted inoculant A. A mixture of particulate bismuth oxide and sulfide and particulate antimony oxide and sulfide of the composition indicated in Table 6 was added to the FeSi base alloy particles (inoculant A) and by mechanical mixing, a homogeneous mixture was obtained.
[00100] O ferro final tinha uma composição química de 3,74% em peso C, 2,37% em peso de Si, 0,20% em peso de Mn, 0,011% em peso S, 0,037% em peso de Mg. Todas as análises estavam dentro dos limites definidos antes do ensaio.[00100] The final iron had a chemical composition of 3.74 wt% C, 2.37 wt% Si, 0.20 wt% Mn, 0.011 wt% S, 0.037 wt% Mg. All analyzes were within the limits defined before the assay.
[00101] As quantidades adicionadas de Sb2S3 particulado, Bi2O3 particulado, Sb2O3 particulado, e Bi2S3 particulado, ao inoculante A de liga base de FeSi são mostradas na Tabela 6, junto com o inoculante de acordo com a técnica anterior. As quantidades de Sb2S3,Bi2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS e Fe3O4 são com base no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 6. Composições dos inoculantes [00101] The amounts added of particulate Sb2S3, particulate Bi2O3, particulate Sb2O3, and particulate Bi2S3, to the FeSi base alloy inoculant A are shown in Table 6, together with the inoculant according to the prior art. The amounts of Sb2S3,Bi2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS and Fe3O4 are based on the total weight of the inoculants in all tests. Table 6. Inoculant compositions
[00102] A Figura 7 mostra a densidade de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação. Os resultados mostram uma tendência muito significativa de que os inoculantes de acordo com a presente invenção; liga base de FeSi contendo Sb2S3, Bi2S3, Bi2O3, Sb2O3, têm uma densidade de nódulos muito mais alta em comparação com o inoculante da arte anterior. A análise térmica (não mostrada aqui) mostrou uma clara tendência de que a temperatura eutética mais baixa (TElow, "lowest eutectic temperature") é significativamente mais alta nas amostras inoculadas com inoculantes de liga base de FeSi contendo Sb2S3, Bi2S3, Bi2O3, Sb2O3 em comparação com o inoculante da técnica anterior.[00102] Figure 7 shows the density of nodules in cast iron from the inoculation tests. The results show a very significant tendency that the inoculants according to the present invention; FeSi base alloy containing Sb2S3, Bi2S3, Bi2O3, Sb2O3, have a much higher nodule density compared to the prior art inoculant. Thermal analysis (not shown here) showed a clear trend that the lowest eutectic temperature (TElow) is significantly higher in samples inoculated with FeSi base alloy inoculants containing Sb2S3, Bi2S3, Bi2O3, Sb2O3 compared to the prior art inoculant.
[00103] Um banho de 275 kg foi produzido e tratado com 1,20 a 1,25% em peso de nodularizante de MgFeSi em uma panela de fundição com tampa intermediária. A liga nodularizante de MgFeSi tinha a seguinte composição em peso: 4,33% em peso de Mg, 0,69% em peso de Ca, 0,44% em peso de terras-raras, 0,44% em peso de Al, 46% em peso de Si, sendo o restante de ferro e impurezas incidentais na quantidade habitual. Usou-se 0,7% em peso de aparas de aço como cobertura. As taxas de adição para todos os inoculantes foram de 0,2% em peso adicionados em cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com nodularizante foi de 1.500 °C e as temperaturas de vazamento foram de 1.373 a 1.356 °C. O tempo de retenção foi, do enchimento das panelas de vazamento até o vazamento, de 1 minuto para todos os ensaios. As amostras de tração foram fundidas em moldes padrão de 028 mm e foram cortadas e preparadas de acordo com a prática padrão antes da avaliação com o uso de um software de análise automática de imagens.[00103] A 275 kg bath was produced and treated with 1.20 to 1.25% by weight of MgFeSi nodularizer in a casting pan with an intermediate lid. The MgFeSi nodularizing alloy had the following weight composition: 4.33% by weight Mg, 0.69% by weight Ca, 0.44% by weight rare earths, 0.44% by weight Al, 46% by weight of Si, the remainder being iron and incidental impurities in the usual amount. 0.7% by weight of steel shavings was used as cover. Addition rates for all inoculants were 0.2 wt% added into each pouring pan. The nodularizing treatment temperature was 1,500 °C and the pouring temperatures were 1,373 to 1,356 °C. The retention time was, from filling the pouring pans to pouring, 1 minute for all tests. Tensile samples were cast in standard 0.28 mm molds and were cut and prepared according to standard practice prior to evaluation using automatic image analysis software.
[00104] O inoculante tinha uma composição de liga base de FeSi de 74,2% em peso de Si, 0,97% em peso de Al, 0,78% em peso de Ca, 1,55% em peso de Ce, sendo o restante ferro e impurezas incidentais na quantidade habitual, aqui denotada inoculante A. Uma mistura de particulados de sulfeto e óxido de antimônio e óxido de bismuto da composição indicada na Tabela 7 foi adicionada às partículas de liga base de FeSi (inoculante A) e por misturação mecânica uma mistura homogênea foi obtida.[00104] The inoculant had a FeSi base alloy composition of 74.2% by weight Si, 0.97% by weight Al, 0.78% by weight Ca, 1.55% by weight Ce, the remainder being iron and incidental impurities in the usual quantity, herein denoted inoculant A. A mixture of sulfide particulates and antimony oxide and bismuth oxide of the composition indicated in Table 7 was added to the FeSi base alloy particles (inoculant A) and by mechanical mixing a homogeneous mixture was obtained.
[00105] O ferro final tinha uma composição química de 3,74% em peso C, 2,37% em peso de Si, 0,20% em peso de Mn, 0,011% em peso S, 0,037% em peso de Mg. Todas as análises estavam dentro dos limites definidos antes do ensaio.[00105] The final iron had a chemical composition of 3.74 wt% C, 2.37 wt% Si, 0.20 wt% Mn, 0.011 wt% S, 0.037 wt% Mg. All analyzes were within the limits defined before the assay.
[00106] As quantidades adicionadas de Sb2S3 particulado, Bi2O3 particulado, Sb2O3 particulado, FeS particulado e Fe3O4 particulado, ao inoculante A de liga base de FeSi, são mostradas na Tabela 7, junto com os inoculantes de acordo com a técnica anterior. As quantidades de Sb2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS r Fe3O4 são com base no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 7. Composições dos inoculantes [00106] The amounts added of particulate Sb2S3, particulate Bi2O3, particulate Sb2O3, particulate FeS and particulate Fe3O4, to the FeSi base alloy inoculant A, are shown in Table 7, together with the inoculants according to the prior art. The amounts of Sb2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS r Fe3O4 are based on the total weight of inoculants in all tests. Table 7. Inoculant compositions
[00107] A Figura 8 mostra a densidade de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação. Os resultados mostram uma tendência muito significativa de que os inoculantes de acordo com a presente invenção; liga base de FeSi contendo Sb2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS e Fe3O4, têm uma densidade de nódulos muito mais alta em comparação com o inoculante da arte anterior. A análise térmica (não mostrada aqui) mostrou uma clara tendência que a TElow é significativamente mais alta nas amostras inoculadas com inoculantes de liga base de FeSi contendo Sb2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS e Fe3O4 em comparação com o inoculante da técnica anterior.[00107] Figure 8 shows the density of nodules in cast iron from the inoculation tests. The results show a very significant tendency that the inoculants according to the present invention; FeSi base alloy containing Sb2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS and Fe3O4, have a much higher nodule density compared to the prior art inoculant. Thermal analysis (not shown here) showed a clear trend that the TElow is significantly higher in the samples inoculated with FeSi base alloy inoculants containing Sb2S3, Bi2O3, Sb2O3, FeS and Fe3O4 compared to the prior art inoculant.
[00108] Tendo descrito diferentes modalidades da invenção, ficará evidente para as pessoas versadas na técnica que outras modalidades que incorporam os conceitos podem ser usadas. Esses e outros exemplos da invenção ilustrada acima e nos desenhos em anexo são destinados apenas a título de exemplo e o escopo real da invenção deve ser determinado a partir das reivindicações a seguir.[00108] Having described different embodiments of the invention, it will be apparent to those skilled in the art that other embodiments that incorporate the concepts can be used. These and other examples of the invention illustrated above and in the accompanying drawings are intended by way of example only and the actual scope of the invention must be determined from the following claims.
Claims (21)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20172062 | 2017-12-29 | ||
| NO20172062A NO346252B1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant |
| PCT/NO2018/050325 WO2019132669A1 (en) | 2017-12-29 | 2018-12-21 | Cast iron inoculant and method for production of cast iron inoculant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR112020012580A2 BR112020012580A2 (en) | 2020-11-24 |
| BR112020012580B1 true BR112020012580B1 (en) | 2024-03-19 |
Family
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