BR112020012707A2 - inoculante para a fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal, método para produzir um inoculante, e, uso do inoculante - 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 10 % 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: 0,1 a 15 % em peso de óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s) e ao menos um dentre de 0,1 a 15 % de Bi2O3 particulado. e/ou de 0,1 a 15 % de Bi2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de 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.
Description
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[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. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO:
[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.
[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.
[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
2 / 33 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.
[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. 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] 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
3 / 33 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] 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 ressolução da população de núcleos, o que faz com que o número total de possíveis sítios de nucleação seja reduzido.
[008] 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 antiesferoidização, e a presença crescente destes elementos em ferro fundido é conhecida por causar a 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] 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
4 / 33 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] 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] 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
5 / 33 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] 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] Nos documentos WO 95/24508 e WO 99/29911, os óxidos de ferro FeO, Fe2O3 e Fe2O4, são os óxidos metálicos preferenciais. Outros óxidos metálicos mencionados nesses pedidos de patente são SiO2, MnO, MgO, CaO, Al2O3, TiO2 e CaSiO2, CeO2, ZrO2. O sulfeto metálico preferencial é selecionado do grupo que consiste em FeS, FeS2, MnS, MgS, CaS e CuS.
[0014] 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.
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[0015] 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. SUMÁRIO DA INVENÇÃO:
[0016] 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. Descobriu-se, agora, que a adição de óxido(s) de metais de terras-raras combinados com ao menos um dentre óxido de bismuto, sulfeto de bismuto, óxido de antimônio, sulfeto de antimônio, óxido de ferro e/ou sulfeto de ferro ao inoculante do documento WO 99/29911, surpreendentemente produz um número significativamente maior de núcleos, ou densidade numérica de nódulos, em ferros fundidos quando se adiciona o inoculante de acordo com a presente invenção ao ferro fundido.
[0017] Em um primeiro 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 particulada que consiste em entre 40 e 80 % em peso de Si; 0,02 a 8 % em peso de Ca; 0 a 5 % em peso de Sr; 0 a 12 % em peso de Ba; 0 a 10 % em peso de metal de terras-raras; 0 a 5 % em peso de Mg; 0,05 a 5 % em peso de Al; 0 a 10 % em peso de Mn; 0 a 10 % em peso de Ti; 0 a 10 % em peso de Zr; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, e sendo que o dito
7 / 33 inoculante adicionalmente contém, em peso, com base no peso total de inoculante: 0,1 a 15 % em peso de óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s) e ao menos um dentre de 0,1 a 15 % de Bi2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Bi2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
[0018] Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende entre 45 e 60 % em peso de Si. Em outra modalidade do inoculante, a liga de ferrossilício compreende entre 60 e 80 % em peso de Si.
[0019] Em uma modalidade, os metais de terras-raras na liga de ferrossilício incluem Ce, La, Y e/ou mischmetal. Em uma modalidade, a liga de ferrossilício compreende até 6 % em peso de metal de terras-raras.
[0020] 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] Em uma modalidade, o inoculante compreende de 0,2 a 12 %, em peso, de óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s). Em uma modalidade, o(s) óxido(s) de metais de terras-raras é (são) um ou mais dentre CeO2 e/ou La2O3 e/ou Y2O3.
[0022] Em uma modalidade, o inoculante compreende, além do(s)
8 / 33 dito(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), ao menos um Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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.
[0023] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,3 e 10 % em peso de Bi2S3 particulado.
[0024] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,3 e 10 % de Bi2O3 particulado.
[0025] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,3 e 10 % de Sb2O3 particulado.
[0026] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,3 e 10 % de Sb2S3 particulado.
[0027] Em uma modalidade, o inoculante compreende entre 0,5 e 3 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou entre 0,5 e 3 % de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
[0028] Em uma modalidade, a quantidade total (soma de compostos de sulfeto/óxido) do(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre e Fe3O4 particulado, e/ou um 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 outra modalidade, a quantidade total de óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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 15 % em peso, com base no peso total do inoculante.
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[0029] Em uma modalidade, o inoculante está na forma de uma blenda ou uma mistura mecânica/física da liga de ferrossilício particulada e do(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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.
[0030] Em uma modalidade, os óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado e/ou Sb2O3 particulado e/ou Sb2S3 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, estão presentes como compostos de revestimento na liga à base de ferrossilício particulada.
[0031] Em uma modalidade, os óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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 mecanicamente misturados ou mesclados com a liga à base de ferrossilício particulada, na presença de um aglutinante.
[0032] Em uma modalidade, o inoculante está na forma de aglomerados produzidos a partir de uma mistura da liga de ferrossilício particulada e do(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 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.
[0033] Em uma modalidade, o inoculante está na forma de briquetes
10 / 33 produzidos a partir de uma mistura da liga de ferrossilício particulada e dos óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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.
[0034] Em uma modalidade, a liga à base de ferrossilício particulada e o(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou o um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, são adicionados separadamente, mas simultaneamente ao ferro fundido líquido.
[0035] Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um método para produzir um inoculante de acordo com a presente invenção, sendo que o método compreende: fornecer uma liga base particulada que compreende entre 40 e 80 % em peso de Si, 0,02 a 8 % em peso de Ca; 0 a 5 % em peso de Sr; 0 a 12 % em peso de Ba; 0 a 10 % em peso de metal de terras-raras; 0 a 5 % em peso de Mg; 0,05 a 5 % em peso de Al; 0 a 10 % em peso de Mn; 0 a 10 % em peso de Ti; 0 a 10 % em peso de Zr; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, e adicionar à dita base particulada, em peso, com base no peso total de inoculante: 0,1 a 15 % em peso de óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s) e ao menos um dentre de 0,1 a 15 % de Bi2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Bi2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, para produzir o dito inoculante.
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[0036] Em uma modalidade do método, o(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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 mecanicamente misturados ou mesclados com a liga base particulada.
[0037] Em uma modalidade do método, o(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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 mecanicamente misturados antes de serem misturados com a liga base particulada.
[0038] Em uma modalidade do método, os óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 particulado, e/ou o Sb2S3 particulado, e/ou um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou o um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, 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(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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, são adicionalmente formados em aglomerados ou briquetes.
[0039] Em outro aspecto, a presente invenção se refere ao uso do
12 / 33 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.
[0040] Em uma modalidade do uso do inoculante, a liga à base de ferrossilício particulada e os óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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.
[0041] Em uma modalidade do uso do inoculante, a liga à base de ferrossilício particulada e os óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 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.
[0042] Em qualquer uma das modalidades acima, o inoculante pode compreender, além do(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, e/ou Sb2O3 particulado, e/ou Sb2S3 particulado, e opcionalmente um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos e/ou um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
[0043] 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 P no Exemplo 1.
[0044] Figura 2: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de
13 / 33 ferro fundido do banho Q no Exemplo 1.
[0045] 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 W no Exemplo 2.
[0046] 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 Y no Exemplo 2.
[0047] 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 Z no Exemplo 2.
[0048] 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 AG no Exemplo 3.
[0049] Figura 7: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho AH no Exemplo 3.
[0050] Figura 8: diagrama que mostra a densidade numérica de nódulos (número de nódulos por mm2, abreviado N/mm2) em amostras de ferro fundido do banho AK no Exemplo 4.
[0051] 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 partículas de liga base de FeSi combinadas com óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s) e também compreende ao menos um dentre os particulados de óxido de bismuto (Bi2O3), e/ou sulfeto de bismuto (B2S3), e/ou óxido de antimônio (Sb2O3), e/ou sulfeto de antimônio (Sb2S3), e/ou óxido de ferro (um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos), e/ou sulfeto de ferro (um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4, ou uma mistura dos mesmos). O inoculante de acordo com a presente
14 / 33 invenção é fácil de fabricar e as quantidades de TR, Bi e/ou Sb 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 metais de terras-raras, Bi e/ou Sb.
[0052] No processo de fabricação para a produção de ferro fundido dúctil com grafita compactada ou 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.
[0053] 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.
[0054] De acordo com a presente invenção, as ligas base de FeSi
15 / 33 particuladas 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 10 % 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.
[0055] 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 de partícula dentro da faixa convencional para inoculantes, por exemplo entre 0,2 a 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, os óxido(s) de metais de
16 / 33 terras-raras e o ao menos um dentre Bi2O3, e/ou Bi2S3, e/ou Sb2O3, e/ou Sb2S3, e/ou óxido de ferro (um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, ou uma mistura dos mesmos) e/ou sulfeto de ferro (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.
[0056] 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 em liga, 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
17 / 33 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.
[0057] 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.
[0058] A liga base de FeSi pode compreender até 10 % 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. Ultimamente, os metais de terras-raras mais pesados são frequentemente removidos do mischmetal, e a composição da liga do mischmetal pode ser de cerca de 65 % de Ce e cerca de 35 % de La, e traços de metais de TR mais pesados, como Nd e Pr. Adições de TR são frequentemente usadas para restaurar a contagem de nódulos de grafita e a
18 / 33 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. O inoculante de acordo com a presente invenção contém óxido(s) de TR como um aditivo à liga base de ferrossilício particulada, portanto a liga de ferrossilício não necessita de quaisquer TR em liga. De preferência, a terra-rara é Ce e/ou La.
[0059] 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.
[0060] 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.
[0061] 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.
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[0062] A introdução de óxidos de TR/Sb2O3/Sb2S3/Bi2O3/Bi2S3 juntos com o inoculante da liga 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 TR, o rendimento de Sb, se óxido e/ou sulfeto de Sb é (são) adicionado(s) (Sb/Sb2O3/Sb2S3 que permanece no banho), e o rendimento de Bi, se óxido e/ou sulfeto de Bi é (são) adicionado(s) (Bi/Bi2O3/Bi2S3), que permanece no banho, sejam altos.
[0063] A quantidade de óxido(s) de metais de terras-raras deve ser de 0,1 a 15 %, em peso, com base na quantidade total do inoculante. Em algumas modalidades, a quantidade de óxido(s) de metais de terras-raras deve ser de 0,2 a 12 %, em peso. Em algumas modalidades, a quantidade de óxido(s) de metais de terras-raras deve ser de 0,5 a 10 %, em peso. As partículas de óxidos de terras-raras devem ter um tamanho de partícula pequeno, isto é, micrométricas (por exemplo, de 1 a 50 µm, ou por exemplo, de 1 a 10 µm). O(s) óxido(s) metálicos de terras-raras é (são) um ou mais dentre CeO2 e/ou La2O3 e/ou Y2O3. O óxido de metal de terras-raras também pode incluir óxidos de Nd e/ou de Pr e outros metais de terras-raras. O inoculante pode compreender uma mistura dos ditos óxidos metálicos de terras-raras. Adicionar TR como um óxido de TR combinado uma liga base de FeSi é vantajoso de várias maneiras; além de fornecer um número alto de nódulos em amostras fundidas, os presentes inoculantes têm a vantagem de que uma liga base de ferrossilício pode ser adaptada para diferentes usos mediante a variação da quantidade de óxido de TR, e outros elementos ativos inoculantes (óxido/sulfito de Bi, Sb) de uma maneira simples, evitando, desse modo, etapas dispendiosas de formação de liga; e é possível produzir composições inoculantes específicas em pequenos volumes. Também se pensa que o(s) óxido(s) de TR irão se fundir e/ou dissolver mais rapidamente do que as fases intermetálicas, que são geralmente mais grosseiras em uma liga de
20 / 33 ferrossilício.
[0064] As partículas de Sb2S3 as partículas de Sb2O3, as partículas de Bi2S3 e as partículas Bi2O3 devem ter um tamanho de partícula pequeno, isto é, micrométricas, o que resulta em fusão ou dissolução muito rápida das ditas partículas quando introduzidas no banho de ferro fundido. Vantajosamente, as ditas partículas de óxidos de TR, e a ao menos uma das partículas de óxido/sulfeto de Bi e/ou Sb e/ou Fe são misturadas com a liga base de FeSi particulada, antes da adição do inoculante no banho de ferro fundido.
[0065] 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.
[0066] 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 cerca de 0,5 a cerca de 3,5 % em peso, com base no peso total do inoculante. O tamanho de partícula de Bi2O3 e de Bi2S3 é tipicamente de 1 a 10 µm.
[0067] Adicionar Bi na forma de partículas de Bi2S3 e Bi2O3, 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. Adicionar Bi como um óxido, se estiver presente, junto com a liga base de
21 / 33 FeSi, fornece um inoculante que é fácil de produzir com custos de produção provavelmente mais baixos em comparação com o processo tradicional de formação de liga, em que a quantidade de Bi é facilmente controlada e reproduzível. Adicionalmente, como o Bi é adicionado como óxido, se estiver presente, em vez de formar liga na liga de FeSi, é fácil modificar a quantidade de bismuto no 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.
[0068] 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 3,5 % em peso, com base no peso total do inoculante.
[0069] A quantidade de Sb2S3 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 Sb3S3 pode ser de 0,1 a 8 % em peso. Bons resultados também são observados quando a quantidade de Sb2S3 é de cerca de 0,5 a cerca de 3,5 %, em peso, com base no peso total do inoculante. O tamanho de partícula de Sb2O3 e Sb2S3 é tipicamente de 10 a 150 pm.
[0070] Adicionar 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/ou Sb2O3 particulados 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
22 / 33 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.
[0071] 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, também podem 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.
[0072] 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, também podem 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
23 / 33 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.
[0073] 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.
[0074] Deve-se compreender que a quantidade total das partículas de óxido(s) de TR, e da ao menos uma dentre as partículas de óxido/sulfeto de Sb, as partículas de óxido/sulfeto de Bi, e qualquer 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.
[0075] 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 Bi e/ou Sb tipicamente precisa de uma taxa mais baixa de adição.
[0076] O presente inoculante é produzido mediante o fornecimento de uma liga base de FeSi particulada que tem a composição conforme definida
24 / 33 na presente invenção, e a adição à dita base particulada de óxido(s) de metais de terras-raras e ao menos um dentre o Sb2O3/Sb2S3/Bi2O3/Bi2S3 particulado, e opcionalmente 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, para produzir o presente inoculante.
O(s) óxido(s) de metais de terras-raras e a ao menos uma dentre as partículas de Sb2O3, Sb2S3, Bi2O3 e/ou Bi2S3, bem como as partículas de óxido/sulfeto de Fe, se estiverem presentes, podem ser mecanicamente/fisicamente misturados com as partículas de 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.
O(s) óxido(s) de metais de terras-raras e a ao menos uma dentre as partículas de Sb2O3, Sb2S3, Bi2O3 e/ou Bi2S3, bem como as partículas de óxido/sulfeto de Fe, se estiverem presentes, podem também ser mesclados com as partículas de liga base de FeSi, para fornecer um inoculante homogeneamente misturado A blenda do(s) óxido(s) de metais de terras-raras, e os ditos pós de óxido/sulfeto adicionais, com as partículas de liga base de FeSi, podem formar um revestimento estável nas partículas de liga base de FeSi.
Entretanto, deve-se observar que a mistura e/ou blenda do(s) óxidos metálicos de terras-raras 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 o(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s) e quaisquer dos 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.
As partículas inoculantes da liga de FeSi, do(s) óxido(s) de metais de terras-raras, e quaisquer dentre os ditos óxido/sulfeto de Bi particulados, os ditos óxido/sulfeto de Sb particulados e/ou dos ditos óxido/sulfeto de Fe
25 / 33 particulados, se estiverem presentes, podem também ser formadas em aglomerados ou briquetes de acordo com os métodos genericamente conhecidos.
[0077] Os exemplos a seguir mostram que a adição de partículas de óxido(s) de metais de terras-raras e de Sb2O3/Sb2S3/Bi2O3/Bi2S 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, conforme definido mais adiante. Uma contagem de nódulos mais alta permite reduzir a quantidade do inoculante necessária para atingir o efeito inoculante desejado. Exemplos
[0078] 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 se fundiram em moldes padrão de Ø28 mm de acordo com norma ISO1083-2004, e foram cortadas e preparadas de acordo com a prática padrão para análise de microestrutura antes da avaliação com o uso de 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.
[0079] 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.
[0080] O sulfeto de ferro, usado nos exemplos a seguir, foi um
26 / 33 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. Exemplo 1
[0081] Preparou-se dois banhos, banho P e banho Q, e cada banho foi tratado em uma panela de fundição com tampa intermediária com 1,20 a 1,25 % em peso de uma liga nodularizante de MgFeSi padrão tendo uma composição de (% em peso) 46,0 % de Si; 4,33 % de Mg; 0,69 % de Ca; 0,44 % de TR; 0,44 % de Al, o restante de Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual (TR é metais de terras-raras contendo aproximadamente 65 % de Ce e 35 % de La). Usou-se 0,7 % em peso de aparas de aço como cobertura. O tratamento com MgFeSi foi feito a 1.500°C. Os ensaios de inoculação foram realizados de cada banho tratado com magnésio, conforme mostrado na Tabela 1, com uma taxa de adição de 0,2 % em peso. O tempo de retenção foi, do enchimento da panela de vazamento contendo o inoculante até o vazamento, de 1 minuto para todos os testes. As temperaturas de vazamento foram 1.392 a 1.365 °C para o banho P e 1.384 a 1.370 °C para o banho Q. Neste exemplo, os banhos tratados foram fundidos como um bloco escalonado. A seção analisada para a contagem de nódulos tinha uma espessura de 20 mm. As composições químicas de ferro fundido finais para todos os tratamentos estavam entre 3,4 e 3,6 % em peso de C, 2,3 e 2,5 % em peso de Si, 0,29 e 0,31 % em peso de Mn, 0,007 e 0,011 % em peso de S e 0,040 e 0,043 % em peso de Mg.
[0082] Uma liga base de FeSi, para um inoculante de acordo com a presente invenção, tinha uma composição de (em % em peso, 75 % de Si; 1,57 % de Al; 1,19 % de Ca; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, aqui denotado inoculante A. A liga base de inoculante A foi revestida com CeO2 e Bi2S3 nas quantidades conforme mostradas na Tabela 1. Outra liga base de FeSi, para um inoculante de acordo com a
27 / 33 presente invenção, tinha uma composição de (em % em peso, 68,2 % de Si; 0,93 % de Al; 0,94 % de Ba; 0,95 % de Ca; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, aqui denotado inoculante B. As partículas da liga base de inoculante A e de inoculante B foram revestidas com CeO2 e Bi2S3 nas quantidades conforme mostradas na Tabela 1.
[0083] O inoculante da técnica anterior era um inoculante de acordo com o documento WO99/29911, tendo uma composição de liga base de (em % em peso) 74,2 % de Si; 0,97 % de Al; 0,78 % de Ca; 1,55 % de Ce, sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, aqui denotado inoculante X.
[0084] As quantidades adicionadas de CeO2 particulado e de Bi2S3 particulado às ligas base de FeSi (inoculante A e inoculante B) são mostradas na Tabela 1, junto com o inoculante de acordo com a técnica anterior. As quantidades de CeO2, Bi2S3, FeS e Fe3O4 são baseadas no peso total dos inoculantes em todos os testes. As quantidades de CeO2, Bi2S3 FeS e Fe3O4 são a porcentagem do composto. Tabela 1. Composições dos inoculantes Adições, % em peso Inoculante de base FeS Fe3O4 CeO2 Bi2O3 Bi2S3 Referência Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Banho P Inoculante Inoculante A 0,37 0,67 A+CeO2/Bi2O3 Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Banho Q Inoculante Inoculante B 1,47 0,74 B+CeO2/Bi2S3
[0085] As densidades de nódulos nos ferros fundidos dos ensaios de inoculação no banho P são mostradas na Figura 1, e as densidades de nódulos nos ferros fundidos dos ensaios de inoculação no banho Q são mostradas na Figura 2.
[0086] A análise da microestrutura mostrou que ambos os inoculantes de acordo com a presente invenção apresentaram uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.
28 / 33 Exemplo 2
[0087] Preparou-se três banhos (banho W, Y e Z) e cada banho foi tratado em uma panela de fundição com tampa intermediária com 1,20 a 1,25 % em peso de uma liga nodularizante de MgFeSi padrão tendo uma composição de (% em peso) 46,0 % de Si; 4,33 % de Mg; 0,69 % de Ca; 0,44 % de TR; 0,44 % de Al, o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual (TR é metais de terras-raras contendo aproximadamente 65 % de Ce e 35 % de La). Usou-se 0,7 % em peso de aparas de aço como cobertura. O tratamento com MeFeSi foi feito a 1.500 °C. Os ensaios de inoculação foram realizados de cada banho tratado com magnésio, conforme mostrado na Tabela 2, com uma taxa de adição de 0,2 % em peso. O tempo de retenção foi, do enchimento da panela de vazamento contendo o inoculante até o vazamento, de 1 minuto para todos os testes. As temperaturas de vazamento foram 1.370 a 1.353°C para o banho W e 1.389 a 1361°C para o banho Y, e
1.381 a 1.363 °C para o banho Z. As composições químicas de ferro fundido finais para todos os tratamentos estavam entre 3,5 e 3,7 % em peso de C, 2,3 e 2,5 em peso de Si, 0,29 e 0,31 % em peso de Mn, 0,007 e 0,011 % em peso de S e 0,040 e 0,043 % em peso de Mg.
[0088] As composições das ligas base de FeSi particuladas foram as mesmas conforme especificado no Exemplo 1. As partículas de liga base inoculante A foram revestidas com CeO2 particulado, e Bi2S3, Bi2O3, Sb2S3 e/ou Sb2O3 particulados na quantidades conforme mostradas na Tabela 2. O inoculante da técnica anterior foi um inoculante de acordo com o documento WO99/29911, tendo uma composição de liga base, inoculante X, conforme definido no Exemplo 1.
[0089] As quantidades adicionadas de CeCE particulado e Bi2S3, Bi2O3, Sb2S3 e Sb2O3 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 CeO2, Bi2S3, Bi2O3, Sb2S3, Sb2O3, FeS e Fe3O4
29 / 33 são a porcentagem do composto, com base no peso total dos inoculantes em todos os 10 testes. Tabela 2. Composições dos inoculantes Inoculante de Adições, % em peso base FeS Fe3O4 CeO2 Bi2S3 Bi2O3 Sb2S3 Sb2O3 Referência Inoculante X 1,00 2,00 - Técnica anterior Inoculante A + Inoculante A 1,23 1,23 1,11 CeO2/Bi2S3/ Banho W Bi2O3 Inoculante A + Inoculante A 1,23 2,79 CeO2/Sb2S3 Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Inoculante A + Inoculante A 1,23 1,11 1,39 CeO2/Bi2O3/ Sb2S3 Inoculante A + Inoculante A 1,23 1,23 1,20 CeO2/Bi2S3/ Banho Y Sb2O3 Inoculante A + Inoculante A 1,23 1,11 1,20 CeO2/Bi2O3/ Sb2O3 Inoculante A Inoculante A 1,23 1,23 1,39 +CeO2/Bi2S3/Sb 2S3 Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Banho Z Inoculante A + Inoculante A 9,83 3,34 CeO2/Bi2O3
[0090] As densidades de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho W são mostradas na Figura 3. A análise da microestrutura mostrou que o inoculante de acordo com a presente invenção, uma liga base de FeSi particulada (inoculante A) revestida com óxido de cério, óxido de bismuto e sulfeto de bismuto, apresentou uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.
[0091] A Figura 4 mostra a densidade de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho Y. A análise da microestrutura mostrou que todos os inoculantes de acordo com a presente invenção; uma liga base de FeSi particulada (inoculante A) revestida com óxido de cério, junto com uma combinação de óxido de bismuto, sulfeto de bismuto, óxido de antimônio e/ou sulfeto de antimônio, apresentaram uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.
30 / 33
[0092] A Figura 5 mostra a densidade de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho Z, tendo um alto teor de CeO2 além de Bi2O3. A análise da microestrutura mostrou que o inoculante de acordo com a presente invenção; uma liga base de FeSi particulada (inoculante A) revestida com óxido de cério, junto com óxido de bismuto, apresentou uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior. Exemplo 3
[0093] Dois banhos de ferro fundido, banho AG e banho AH, cada banho de 275 kg foram preparados e tratados em uma panela de fundição com tampa intermediária com 1,20 a 1,25 % em peso de nodularizante de MgFeSi da composição, em 46,0 % em peso de Si, 4,33 % em peso de Mg, 0,69 % em peso de Ca, 0,44 % em peso de TR e 0,44 % em peso de Al, sendo o restante Fe e impurezas incidentais. 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 a cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com MgFeSi foi 1.500 °C e as temperaturas de vazamento foram 1.390 a
1.362 °C para o banho AG e 1.387 a 1.361 °C para o banho AH. O tempo de retenção foi, do enchimento das panelas de vazamento até o vazamento, de 1 minuto para todos os ensaios. A composição química para todos os tratamentos estava entre 3,5 e 3,7 % em peso de C, 2,3 e 2,5 % em peso de Si, 0,29 e 0,31 % em peso de Mn, 0,009 e 0,011 % de S e 0,04 e 0,05 % em peso de Mg.
[0094] As quantidades adicionadas de La2O3, Y2O3 e CeO2 particulados e de Bi2O3 e Sb2O3 particulados, às ligas base de FeSi (inoculante A, inoculante B e inoculante X, conforme definido no Exemplo 1) são mostradas nas Tabelas 3 e 4, junto com o inoculante de acordo com a técnica anterior. As quantidades de La2O3, Y2O3 e CeO2 particulados e de Bi2O3 Sb2O3, FeS e Fe3O4 particulados são a porcentagem de composto, com base
31 / 33 no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 3. Composições dos inoculantes Inoculante de Adições, % em peso base FeS Fe3O4 La2O3 Bi2O3 Sb2O3 Referência Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Inoculante A + Inoculante A 1,17 2,39 La2O3/Sb2O3 Banho AG Inoculante + Inoculante A 1,17 1,11 1,20 La2O3/Sb2O3/Bi2O3 Inoculante B + Inoculante B 1,17 2,23 La2O3/Bi2O3
[0095] As densidades de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho AG são mostradas na Figura 6. A análise da microestrutura mostrou que o inoculante de acordo com a presente invenção, uma liga base de FeSi particulada (inoculante A ou inoculante B) revestida com óxido de lantânio, óxido de bismuto e/ou óxido de antimônio, apresentou uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior. Tabela 4. Composições dos inoculantes Adições, % em peso Inoculante de base FeS Fe3O4 Y2O3 CeO2 Bi2O3 Sb2O3 Referência Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Inoculante A + Inoculante A 1,27 2,23 Y2O3/Bi2O3 Banho AH Inoculante A + Inoculante A 1,27 2,39 Y2O3/Sb2O3 Inoculante B + Inoculante B 1,23 1,11 1,20 Ce2O3/Sb2O3/Bi2O3
[0096] As densidades de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho AH são mostradas na Figura 7. A análise da microestrutura mostrou que o inoculante de acordo com a presente invenção, uma liga base de amplada (inoculante A ou inoculante B) revestida com óxido de ítrio ou óxido de cério, combinado com óxido de bismuto e/ou óxido de antimônio, apresentou uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior. Exemplo 4
[0097] Preparou-se um banho de ferro fundido AK de 275 kg e o banho foi tratado em uma panela de fundição com tampa intermediária com
32 / 33 1,20 a 1,25 % em peso de liga nodularizante de MgFeSi de composição: 46,0 % em peso de Si, 4,33 % em peso de Mg, 0,69 % em peso de Ca, 0,44 % em peso de TR, 0,44 % em peso de Al e o restante de Fe e impurezas incidentais. Usou-se 0,7 % em peso de aparas de aço como cobertura. Do tratamento da panela de fundição, o banho foi vazado para as panelas de vazamento. As taxas de adição para todos os inoculantes foram de 0,2 % em peso adicionados a cada panela de vazamento. A temperatura de tratamento com MgFeSi foi de 1500 °C MgFeSi e as temperaturas de vazamento foram de
1.378 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.
[0098] Os inoculantes de teste tinham ligas base de ferrossilício de composição da técnica anterior conforme descrito no Exemplo 1 (aqui denotado inoculante X, com a composição conforme definida no Exemplo 1) e da composição: 74 % em peso de Si, 2,42 % em peso de Ca, 1,73 % em peso de Zr, 1,23 % em peso de Al, aqui denotado inoculante C. As partículas de liga base de ferrossilício (inoculante C) foram revestidas com CeO2 particulado e Sb2O3 particulado por misturação mecânica para obter uma mistura homogênea.
[0099] A composição química para todos os tratamentos estava entre 3,5 e 3,7 % em peso de C, 2,3 e 2,5 % em peso de Si, 0,29 e 0,31 % em peso de Mn, 0,009 e 0,011 % de S e 0,04 e 0,05 % em peso de Mg.
[00100] As quantidades adicionadas de CeCE particulado e Sb2O3 particulado, para as ligas base de FeSi (inoculante C) são mostradas na Tabela 5, junto com o inoculante, de acordo como a técnica anterior. As quantidades de CeO2. Sb2O3, FeS e Fe3O4 são as porcentagens de compostos, com base no peso total dos inoculantes em todos os testes. Tabela 5. Composições dos inoculantes Inoculante de Adições, % em peso base FeS Fe3O4 CeO2 Sb2O3 Referência Inoculante X 1,00 2,00 Técnica anterior Banho AK Inoculante C 0,61 1,20 Inoculante C + CeO2/Sb2O3
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[00101] As densidades de nódulos nos ferros fundidos a partir dos ensaios de inoculação no banho AH são mostradas na Figura 8. A análise da microestrutura mostrou que o inoculante de acordo com a presente invenção (inoculante C + CeO2/Sb2O3) apresentou uma densidade de nódulos significativamente mais alta em comparação com o inoculante da técnica anterior.
[00102] Tendo descrito diferentes modalidades da invenção, ficará evidente para as pessoas versadas na técnica que outras modalidades que incorporam os conceitos também 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.
Claims (23)
1. Inoculante para a fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal, sendo o dito inoculante, caracterizado pelo fato de que 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 10 % 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: 0,1 e 15 %, em peso, de óxido(s) metálicos de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre de 0,1 a 15 % de Bi2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Bi2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2S3 particulado, e opcionalmente de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
2. Inoculante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a liga de ferrossilício compreende entre 45 e 60 % em peso de Si.
3. Inoculante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a liga de ferrossilício compreende entre 60 e 80 % em peso de Si.
4. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os metais de terras-raras incluem Ce, La, Y e/ou mischmetal.
5. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,2 a 12 %, em peso, de óxido(s) metálicos de terras-raras particulado(s).
6. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o(s) óxido(s) metálicos de terras- raras ser(em) CeO2 e/ou La2O3 e/ou Y2O3.
7. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,3 a 10 % de Bi2O3 particulado.
8. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,3 a 10 % de Bi2S3 particulado.
9. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,3 a 10 % de Sb2O3 particulado.
10. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,3 a 10 % de Sb2S3 particulado.
11. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de que compreende de 0,5 a 3 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de 0,5 a 3 % de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
12. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a quantidade total do(s) óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e do ao menos um dentre Bi2O3 particulado, e/ou Bi2S3 particulado, Sb2O3 particulado e/ou Sb2S3 particulado, e/ou de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de um mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, ser de até 20 % em peso, com base no peso total do inoculante.
13. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de estar na forma de uma blenda ou de uma mistura física da liga de ferrossilício particulada e do(s) óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e do ao menos um Bi2O3 particulado, Bi2S3 particulado, Sb2O3 particulado, Sb2S3 particulado, de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou de uma mistura dos mesmos e/ou de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
14. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o(s) óxido(s) metálico(s) de terras- raras particulado(s), e o ao menos um Bi2O3 particulado, Bi2S3 particulado, Sb2O3 particulado, Sb2S3 particulado, 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, estarem presentes como compostos de revestimento na liga à base de ferrossilício particulada.
15. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de estar na forma de aglomerados na forma de aglomerados produzidos de uma mistura da liga de ferrossilício particulada e do(s) óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e do ao menos um Bi2O3 particulado, Bi2S3 particulado, Sb2O3 particulado, Sb2S3 particulado, 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.
16. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, sendo o inoculante, caracterizado pelo fato de estar na forma de briquetes produzidos de uma mistura da liga de ferrossilício particulada e do(s) óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e do ao menos um Bi2O3 particulado, Bi2S3 particulado, Sb2O3 particulado, Sb2S3 particulado, de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos e/ou de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos.
17. Inoculante de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a liga à base de ferrossilício particulada e os óxido(s) metálicos de terras-raras particulado(s), e o ao menos um Bi2O3 particulado, Bi2S3 particulado, Sb2O3 particulado, Sb2S3 particulado, 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, serem adicionados separadamente, mas simultaneamente ao ferro fundido líquido.
18. Método para produzir um inoculante como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma liga base particulada que compreende 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 10 % 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 adicionar à dita base particulada, em peso, com base no peso total do inoculante: 0,1 a 15 %, em peso, de óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e ao menos um dentre de 0,1 a 15 % de Bi2O3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Bi2S3 particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2O3, particulado, e/ou de 0,1 a 15 % de Sb2S3 particulado, e opcionalmente de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou de 0,1 a 5 % de um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, para produzir o dito inoculante.
19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o(s) óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e o Bi2O3 particulado, e/ou o Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 particulado, o Sb2S3 particulado, o um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou o um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, serem misturados ou mesclados com a liga base particulada.
20. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o(s) óxido(s) de metais de terras-raras particulado(s), e o Bi2O3 particulado, e/ou o Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 particulado, o Sb2S3 particulado, o um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO, particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou o um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, serem misturados antes de serem misturados com a liga base particulada.
21. Uso do inoculante como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, na fabricação de ferro fundido com grafita esferoidal, caracterizado pelo fato de que se destina a adicionar o inoculante ao banho de ferro fundido antes da fundição, simultaneamente com a fundição ou como um inoculante no molde.
22. Uso de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a liga à base de ferrossilício particulada e o(s) óxido(s) metálico(s) de terras-raras particulado(s), e o Bi2O3 particulado, e/ou o Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 particulado, o Sb2S3 particulado, o um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou o um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, serem adicionados como uma mistura mecânica ou uma blenda ao banho de ferro fundido.
23. Uso de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a liga à base de ferrossilício e o(s) óxido(s) metálico(s) de terras- raras particulado(s), e o Bi2O3 particulado, e/ou o Bi2S3 particulado, e/ou o Sb2O3 particulado, o Sb2S3 particulado, o um ou mais dentre Fe3O4, Fe2O3, FeO particulados, ou uma mistura dos mesmos, e/ou o um ou mais dentre FeS, FeS2, Fe3S4 particulados, ou uma mistura dos mesmos, serem adicionados separadamente mas simultaneamente ao banho de ferro fundido.
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