BR112020025119A2 - liga à base de silício, método para a produção de uma liga à base de silício, e, uso da liga à base de silício - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a uma liga à base de silício que compreende entre 45 e 95%, em peso, de Si; no máximo 0,05%, em peso, de C; 0,4 a 30%, em peso, de Cr; de 0,01 a 10%, em peso, de Al; de 0,01 a 0,3%, em peso, de Ca; no máximo 0,10 %, em peso, de Ti; até 25%, em peso, de Mn; de 0,005 a 0,07%, em peso, de P; de 0,001 a 0,02%, em peso, de S; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual, a um método para a produção da dita liga e ao uso da mesma.

Description

1 / 17 LIGA À BASE DE SILÍCIO, MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA LIGA À BASE DE SILÍCIO, E, USO DA LIGA À BASE DE SILÍCIO

CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere a uma liga à base de silício contendo cromo, a um método para a produção da mesma e ao uso de tal liga. A presente invenção também se refere a uma liga à base de silício contendo cromo e manganês, a um método para a produção da mesma e ao uso de tal liga.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O ferrossilício (FeSi) é uma liga de silício e ferro e é um aditivo importante na fabricação de produtos de aço. Essas ligas são comumente denominadas ligas de ferrossilício, mas quando o teor de silício é alto e/ou quando o teor dos elementos de liga são altos, haverá uma quantidade muito pequena de ferro na liga e, portanto, o termo ligas de silício (Si) também é usado para denotar essas ligas. Silício sob a forma de ferrossilício é usado para remover o oxigênio do aço e como elemento de liga para melhorar a qualidade final do aço. O silício aumenta, a saber, a resistência ao desgaste, a elasticidade (aços de mola), a resistência à descamação (aços resistentes ao calor), e diminui a condutividade elétrica e a magnetostrição (aços elétricos). Consulte exemplos de qualidades do ferrossilício da técnica anterior produzido por Elkem, na Tabela 1. Ferrossilícios especiais, como os ferrossilícios LAl (com baixo teor de alumínio), HP/SHP (de alta pureza/pureza semialta) e LC (com baixo teor de carbono) são usados na produção de qualidades de aço especial, como aço elétrico, aço inoxidável, aço para rolamentos, aço para molas e aço para reforço de pneus. Tabela 1 Exemplos de qualidades de ligas de ferrossilício (todos em % em peso) Qualidades Si Al máx. Ti máx. C máx. FeSi padrão 74 a 78 1,5 0,1 0,1 FeSi LC 74 a 78 1,0 0,1 0,02

2 / 17 FeSi LAl 74 a 78 0,1 0,1 0,04 FeSi SHP 74 a 78 0,1 0,05 0,02 FeSi HP 74 a 78 0,05 0,02 0,02

[003] O ferrocromo é uma liga de cromo e ferro, com nível de Cr tipicamente entre 50 e 70% em peso, dependendo dos graus.

[004] O principal elemento poluidor nas ligas de ferrocromo é o carbono, cujo teor pode ser de 0,03 até 9,5% em peso. Exemplos de ligas de Cr comerciais são de ferrocromo com alto teor de carbono (FeCR HC) tendo um teor de carbono de até 8% em peso tipicamente, uma carga de cromo (chCr) com tipicamente até 9,5% em peso de C, ferrocromo com médio teor de carbono (FeCr MC) com tipicamente de 1 a 2% em peso de C, e 5 tipos diferentes de ferrocromo com baixo teor de carbono (FeCr LC) a partir de no máximo 0,1% em peso de C até no máximo 0,03% em peso de C. Outras ligas podem estar disponíveis com diferentes teores de carbono de até 9,5% em peso. FeSiCr é usado principalmente como matéria-prima na produção de FeCr LC, mas também pode ser usado diretamente pelos produtores de aço como fonte de unidades de Si e Cr. Tal material tipicamente contém um teor de Cr superior a 30% em peso e um teor de Si entre 30 e 50%, enquanto que o teor de carbono pode ser mantido baixo até o máximo de 0,05%. A Tabela 2 abaixo mostra exemplos de ligas de ferrocromo e de FeSiCr comerciais utilizadas no setor da fabricação siderúrgica. Tabela 2: Exemplos de ligas de ferrocromo e de FeSiCr comerciais (todos em % em peso) Liga Cr C máx. P máx. Si máx. S máx. Fonte Carga de Cr Mín. 53 9,5 0,020 1,00 0,015 metcoindia FeCr HC 50 a 55 8,0 0,03 4,00 0,04 metcoindia FeCr MC Mín. 53 2,0 0,028 0,5 0,03 metcoindia FeCr LC 0,10% Mín. 60 0,10 0,03 1,0 0,03 metcoindia de C FeCr LC 0,03% Mín. 60 0,03 0,03 1,0 0,03 metcoindia de C FeSiCr 31 0,10 0,03 47 0,02 Jayesh FeSiCr33 Mín. 40 0,9 0,03 30,0 a 37,0 0,02 ProEnergoTrading FeSiCr40 Mín. 35 0,2 0,03 37,0 a 45,0 0,02 ProEnergoTrading

[005] O ferrocromo é usado principalmente na produção de aço inoxidável sob a forma de FeCr HC ou chCr, como graus de aço inoxidável

3 / 17 contendo no mínimo 10,5% em peso de Cr. Este é o nível mínimo necessário para conferir ao aço suas propriedades inoxidáveis. Muitos outros graus de aço contêm adição de Cr, principalmente na faixa de 0,5% em peso a 2% em peso, uma vez que as adições de Cr ajudam a aumentar a dureza 0 e a resistência à descamação. Exemplos de tais aços são aço ferramenta, aços resistentes ao calor e aços de alta resistência. Os produtores de aço visam usar ao máximo graus de ferrocromo de alto teor de carbono, uma vez que eles têm o menor preço por unidade de Cr. Entretanto, para algumas aplicações, os graus de ferrocromo de teor médio e teor baixo de carbono devem ser usados, em particular quando são adicionados nas últimas etapas do processo de produção de aço, quando o teor de carbono precisa ser controlado com precisão.

[006] Além disso, os graus de aço geralmente contêm Mn, tipicamente na faixa de 0,2 a 2% em peso, uma vez que o manganês é um elemento de liga que melhora as propriedades finais dos aços, como tenacidade e resistência. Portanto, uma ampla gama de graus de aço contém tanto Cr como Mn como elementos de liga ao mesmo tempo, como aço para molas e aços ferramenta. Os graus de aço inoxidável da série 200 são outro exemplo, no qual o teor de Mn pode ser tão alto quanto 10 ou mesmo 15% em peso, com o nível de Cr sendo de até 20% em peso.

[007] Exemplos de ligas de Mn comerciais usadas na produção de aço são as de ferromanganês com alto teor de carbono (FeMn HC) tendo um teor de carbono de 6 a 8% tipicamente, ferromanganês com teor de carbono médio (FeMn MC) com tipicamente 1 a 2%, em peso, de C, e ferromanganês com baixo teor de carbono (FeMn LC) com cerca de 0,5%, em peso, de C. Também estão disponíveis o manganês eletrolítico com no máximo 0,04%, em peso, de C. Outras ligas podem estar disponíveis com diferentes teores de carbono, de até 8%. É interessante notar também que o mais baixo teor de carbono em ligas de Mn é encontrado no manganês eletrolítico, cujo processo

4 / 17 de produção é conhecido por gerar problemas ambientais e é de produção cara. A Tabela 3 abaixo mostra exemplos de ligas de manganês comerciais utilizadas no setor da fabricação siderúrgica. Tabela 3 Exemplos de ligas de manganês comerciais (todos em % em peso) Liga Mn C máx. P máx. Si máx. S máx. Fonte FeMn HC Mín. 78 6,5 a 7,5 0,20 0,3 0,01 Eramet FeMn MC 80 a 83 1,5 0,20 0,6 0,01 Eramet FeMn LC 80 a 83 0,5 0,20 0,6 0,01 Eramet Changsha Mn metálico Mín. 99,7 0,04 0,005 NA 0,05 Xinye Ind. Co. eletrolítico Ltd Mn metálico Mín. 95 0,2 0,07 1,8 0,05 Felman trading silicotérmico

[008] Dessa forma, o objetivo da presente invenção é fornecer uma nova liga à base de silício tendo um baixo teor de carbono para o setor de fabricação de aço.

[009] Um outro objetivo é fornecer um método para a produção da dita liga à base de Si.

[0010] Um objetivo adicional é fornecer o uso da dita liga à base de Si.

[0011] As vantagens da presente invenção ficarão evidentes na descrição a seguir.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] Em um primeiro aspecto, a presente invenção se refere a uma liga à base de silício que compreende entre 45 e 95%, em peso, de Si; no máximo 0,05%, em peso, de C; 0,4 a 30% em peso de Cr; 0,01 a 10%, em peso, de Al; 0,01 a 0,3%, em peso, de Ca; no máximo 0,10%, em peso, de Ti; até 25% em peso de Mn; 0,005 a 0,07%, em peso, de P; 0,001 a 0,02%, em peso, de S; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade

5 / 17 habitual.

[0013] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende entre 50 e 80%, em peso, de Si.

[0014] Em outra modalidade, a liga à base de silício compreende entre 64 e 78%, em peso, de Si.

[0015] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende no máximo 0,03%, em peso, de C.

[0016] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende de 0,01 a 0,1%, em peso, de Ca.

[0017] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende no máximo 0,06%, em peso, de Ti.

[0018] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende entre 0,04 e 0,3%, em peso, de Mn.

[0019] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende entre 0,3 e 25%, em peso, de Mn.

[0020] Em uma modalidade, a liga à base de silício compreende entre 1 e 20%, em peso, de Cr.

[0021] Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere a um método para a produção de uma liga à base de silício conforme definida acima, sendo que o dito método compreende o fornecimento de uma liga de ferrossilício de base líquida, e adicionar uma fonte de Cr e opcionalmente uma fonte de Mn ao dito ferrossilício líquido, obtendo assim um material fundido, e refinar o dito material fundido obtido, sendo que o refinamento compreende remover as partículas de carboneto de silício formadas antes e/ou durante a fundição do dito material fundido.

[0022] Em uma modalidade, a fonte de Cr adicionada está sob a forma de uma liga de ferrocromo com alto teor de carbono, uma liga de ferrocromo com médio teor de carbono, uma liga de ferrocromo com baixo teor de carbono, Cr metálico ou uma mistura dos mesmos.

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[0023] Em uma modalidade, a fonte de Mn adicionada está sob a forma de uma liga de ferromanganês com alto teor de carbono, uma liga de ferromanganês com médio teor de carbono, uma liga de ferromanganês com baixo teor de carbono, Mn metálico ou uma mistura dos mesmos.

[0024] Em uma modalidade, a liga de ferrossilício de base líquida compreende: Si: 45 a 95% em peso; C: até 0,5% em peso; Al: até 2% em peso; Ca: até 1,5% em peso; Ti: até 0,1% em peso; Cr: até 0,4% em peso; Mn: até 0,3% em peso; P: até 0,02% em peso; S: até 0,005% em peso; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

[0025] Em uma modalidade, Al é adicionado para ajustar o teor de Al dentro da faixa de 0,1 a 10% em peso.

[0026] Em outro aspecto, a presente invenção se refere ao uso da liga à base de silício conforme definida acima como um aditivo na fabricação de aço.

[0027] Em uma modalidade, a presente invenção se refere ao uso da liga à base de silício, conforme definida acima, como um aditivo na fabricação de aço elétrico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0028] A presente invenção fornece uma nova liga à base de silício que tem baixo teor de carbono e um teor de cromo de até 30% em peso. A presente invenção também fornece uma nova liga à base de silício que tem

7 / 17 baixo teor de carbono e um teor de cromo de até 30% em peso, e um teor de manganês de até 25% em peso.

[0029] A liga de acordo com a invenção tem a seguinte composição: Si: 45 a 95% em peso; C: máx. de 0,05% em peso; Cr: 0,4 a 30% em peso; Ca: 0,01 a 0,3% em peso; Ti: máx de 0,10% em peso; P: 0,005 a 0,07% em peso; S: 0,001 a 0,02% em peso; Mn: até 25% em peso; Al: 0,01 a 10% em peso; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

[0030] No presente pedido, os termos “liga à base de silício” e “liga à base de ferrossilício” são usados de forma intercambiável. Si é o elemento principal dessa liga a ser adicionado ao material fundido de aço. Tradicionalmente, 75%, em peso, de Si ou 65%, em peso, de Si é usado. Ferrossilício com 75%, em peso, de Si causa um aumento maior da temperatura do aço fundido quando é adicionado do que 65%, em peso, de Si, que é quase neutro em relação à temperatura. Ferrossilício com menos de 50%, em peso, de Si é raramente utilizado na indústria siderúrgica atualmente, e significa que uma alta quantidade de liga deveria ser adicionada para atingir o teor de Si almejado no aço, criando desafios durante a produção de aço. Mais de 80% é raramente usado atualmente, uma vez que o custo de produção por unidade de silício aumenta quando o teor de silício na liga à base de Si aumenta. Portanto, uma faixa preferencial de Si é de 50 a 80%, em peso. Outra faixa preferencial de Si é de 64 a 78% em peso.

[0031] O cromo é tipicamente uma impureza na produção de ligas à

8 / 17 base de silício. Entretanto, os inventores descobriram surpreendentemente que a formação de uma liga à base de silício com cromo na faixa de 0,4 a 30%, mantendo ao mesmo tempo um baixo teor de carbono, fornece uma liga com excelentes propriedades, particularmente para a utilização na produção de qualidades de aço contendo Si e Cr e que exigem baixo teor de carbono. Outras faixas possíveis de Cr são 1 a 25%, 1 a 20% ou 1 a 15%, ou também 2 a 10%.

[0032] Para algumas aplicações, ter um teor mais alto de Mn na liga à base de Si contendo Cr, mantendo ao mesmo tempo uma baixa quantidade de carbono, também pode ser considerado uma boa solução. Portanto, elevar o teor de Mn acima do nível de impurezas pode ser vantajoso para algumas aplicações.

[0033] O manganês é tipicamente uma impureza na produção de ligas à base de silício, tipicamente na faixa de até 0,3% em peso, como de 0,04 a 0,3% em peso. A presente liga à base de silício contendo cromo pode conter manganês como um elemento de liga na faixa de 0,3 a 25% em peso, mantendo ao mesmo tempo um baixo teor de carbono. Isso fornece uma liga com excelentes propriedades particularmente para o uso na produção de qualidades de aço que exigem baixo teor de carbono. Outras faixas adequadas de Mn são de 1 a 20% em peso, ou de 1 a 15% em peso ou também 2 a 10% em peso.

[0034] O carbono é o principal elemento indesejado nos graus de aço destinados para esta nova liga, e sua quantidade deve ser a mais baixa possível nesta nova liga, de acordo com a invenção. O teor máximo de carbono na dita liga é de 0,05% em peso. Um teor de C máximo de 0,03% em peso é possível, ou máximo de 0,02% em peso, como nos graus de ferrossilício com baixo teor de carbono disponíveis, ou mesmo de no máximo 0,01% em peso. Pode ser difícil remover totalmente o carbono e, portanto, normalmente 0,003%, em peso, de C pode estar presente na liga de acordo

9 / 17 com a invenção.

[0035] Com o aumento da quantidade de cromo na liga, o teor de carbono na nova liga à base de silício de acordo com a invenção pode ser de no máximo 0,05% em peso.

[0036] De modo correspondente, com o aumento da quantidade de cromo e manganês na liga, o teor de carbono na nova liga à base de silício de acordo com a invenção pode ser de no máximo 0,05% em peso.

[0037] O alumínio é tipicamente uma impureza na produção da liga à base de silício, sendo tipicamente de cerca de 1%, em peso, à saída da fornalha, em grau padrão. Para alguns aços que requerem teor de alumínio muito baixo, ele pode ser refinado até uma quantidade de no máximo 0,01% em peso na presente liga de silício. Em outros aços, como em aços elétricos, o alumínio também é adicionado como elemento de formação de liga. Portanto, a adição de alumínio em até 5% em peso ou até 10% em peso na liga de acordo com a invenção pode ser, em alguns casos, preferencial.

[0038] O cálcio é uma impureza na produção de ligas à base de silício, e deve ser mantido em um teor baixo para evitar problemas, como obstrução de bocais, durante a fabricação e a moldagem do aço. Na liga de acordo com a invenção, a faixa de cálcio é de 0,01 a 0,3% em peso. Vantajosamente, a faixa de cálcio é de 0,01 a 0,1% em peso, como por exemplo, no máximo 0,05% em peso. Se o teor de cálcio no material de partida para produzir a liga de acordo com a invenção for maior que o teor de cálcio desejado na dita liga, o cálcio pode ser removido durante a produção por sopro/agitação com oxigênio (do ar e/ou oxigênio puro), formando assim óxido de cálcio que pode ser removido como escória.

[0039] O titânio é uma impureza na produção de ligas à base de silício, tipicamente de cerca de 0,08% em peso à saída da fornalha na produção de FeSi padrão a 75% em peso, mas isto depende da mistura de matéria-prima. No entanto, em alguns graus de aço, um baixo teor de titânio é

10 / 17 frequentemente benéfico para evitar a formação de inclusões prejudiciais. Portanto, um nível de Ti de no máximo 0,06% ou no máximo 0,03% em peso, ou até de no máximo 0,01% em peso na nova liga de acordo com a invenção é vantajoso em algumas aplicações como na produção de aço elétrico. Vestígios de Ti podem estar presentes na liga de acordo com a invenção, de modo que um nível mínimo de Ti possa ser de 0,003% em peso. Pode ser difícil refinar Ti na panela de fundição e, por isso, uma boa operação da fornalha e uma boa seleção de matérias-primas são necessárias para a obtenção de baixo teor de titânio.

[0040] O fósforo é uma impureza na produção de ligas à base de silício, e sua quantidade é geralmente inferior a 0,03% em peso em graus comerciais de ferro-ligas à base de Si. As ligas de Cr geralmente contêm um nível de P em uma faixa similar a das ligas de Si. Entretanto, o teor de P é normalmente muito mais alto em ligas de Mn e, portanto, a produção de ligas com Mn pode levar a um teor de P mais alto na liga final de Si. Por conseguinte, o nível de P na presente invenção é de no máximo 0,07% em peso, mas pode ser reduzido até o máximo de 0,03% em peso, por exemplo, quando nenhuma adição de Mn é feita na liga de Si contendo cromo. É importante notar que o teor de P no aço originário da adição da liga de silício da presente invenção será igual ou ligeiramente menor que o da adição separada da liga de silício, da liga de cromo e da liga de manganês.

[0041] A quantidade de enxofre é geralmente baixa na produção de ligas de silício, e é geralmente menor que 0,003% em peso nas ligas de silício de grau comercial. No entanto, a quantidade de S é normalmente mais elevada nas ligas de Cr e ligeiramente maior nas ligas de Mn, de modo que a formação de ligas com Cr e/ou Mn pode levar a uma quantidade maior de S na liga final de silício, dependendo dos teores de Cr e Mn pretendidos. Por conseguinte, o nível de S é no máximo 0,02% em peso na presente invenção. É importante notar que o teor de S no aço originário da adição da liga de silício da presente

11 / 17 invenção será igual ou ligeiramente menor que o da adição separada da liga de silício, da liga de cromo e da liga de Mn.

[0042] Em uma modalidade, uma composição da liga de acordo com a invenção compreende: Si: 64 a 78% em peso; C: máx. de 0,03% em peso; Cr: 1 a 25% em peso; Ca: 0,01 a 0,05% em peso; Ti: máx. de 0,06% em peso; P: 0,005 a 0,07% em peso; S: 0,001 a 0,02% em peso; Mn: 0,04 a 20% em peso; Al: 0,01 a 10% em peso; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

[0043] Em outra modalidade, uma composição da liga de Si de acordo com a invenção compreende uma liga de ferrossilício com Cr, sem adições de Mn. Dessa forma, o Mn está presente como uma impureza: Si: 45 a 95% em peso; C: máx. de 0,05% em peso; Cr: 0,4 a 30% em peso; Ca: 0,01 a 0,3% em peso; Ti: máx de 0,10% em peso; P: 0,005 a 0,03% em peso; S: 0,001 a 0,02% em peso; Mn: 0,04 a 0,3% em peso; Al: 0,01 a 10% em peso; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

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[0044] Em outra modalidade, uma composição da liga de Si de acordo com a invenção compreende uma liga de ferrossilício com Cr, com adições de Mn. Dessa forma, o Mn está presente como um elemento de formação de liga: Si: 45 a 95% em peso; C: máx. de 0,05% em peso; Cr: 0,4 a 30% em peso; Ca: 0,01 a 0,3% em peso; Ti: máx de 0,10% em peso; P: 0,005 a 0,07% em peso; S: 0,001 a 0,02% em peso; Mn: 0,3 a 25% em peso; Al: 0,01 a 10% em peso; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

[0045] A liga de acordo com a presente invenção é produzida pela adição de uma fonte de Cr compreendendo carbono como um elemento de formação de liga ou como um elemento de impureza em uma liga à base de Si líquida. A fonte de Cr pode estar sob a forma de unidades de cromo sólidas ou líquidas, sob a forma de uma ferro-liga de cromo ou cromo metálico, ou como uma mistura dos mesmos. A fonte de cromo pode compreender impurezas/contaminantes normais. A fonte de cromo pode ser, por exemplo, uma liga de ferrocromo, como ferrocromo com alto teor de carbono, ferrocromo com médio teor de carbono, ferrocromo com baixo teor de carbono, ou cromo metálico ou uma mistura dos mesmos. Uma ferro-liga de cromo comercial, por exemplo, conforme mostrado na tabela 2 acima, ou um cromo metálico comercial, ou uma combinação de duas ou mais dessas ligas, é adequado para uso na presente invenção. De preferência, o Cr adicionado está sob a forma de ferrocromo com alto teor de carbono ou ferrocromo com médio teor de carbono.

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[0046] O carbono adicionado da fonte de cromo reagirá com silício, formando assim partículas sólidas de SiC (carboneto de silício) que, durante o refino, são removidas do material fundido para a panela de fundição refratária ou para qualquer escória que tenha sido formada antes ou durante o processo de moldagem por fusão, de preferência com agitação na panela de fundição. Os formadores de escória podem ser adicionados, se for necessário, para obter um receptor suficientemente grande para as partículas de SiC formadas. Isso resulta em uma liga de Si de acordo com a invenção com baixo teor de carbono e contendo cromo, com a faixa de elementos conforme indicado acima.

[0047] Se manganês tiver que estar presente no produto final (até 25%), a adição de unidades de manganês sólido ou líquido pode ser feita na panela de fundição, juntamente com a adição de Cr. Mn pode ser adicionado para ajustar o teor de Mn na faixa de 0, 3 a 25% em peso. A fonte de Mn pode estar sob a forma de unidades de manganês sólidas ou líquidas, sob a forma de uma liga de manganês ou manganês metálico, ou como uma mistura dos mesmos. A fonte de manganês pode compreender impurezas/contaminantes normais. A liga de manganês pode, por exemplo, ser uma liga de ferromanganês, como ferromanganês com alto teor de carbono, ferromanganês com médio teor de carbono, ferromanganês com baixo teor de carbono, ou uma mistura dos mesmos. Uma liga comercial de manganês, por exemplo, conforme mostrado na tabela 3 acima, ou uma combinação de duas ou mais dessas ligas, é adequada para uso na presente invenção. De preferência, o Mn adicionado está sob a forma de ferromanganês com alto teor de carbono ou ferromanganês com médio teor de carbono.

[0048] O carbono adicionado da fonte de manganês reagirá com silício, da mesma maneira como descrito acima para o carbono adicionado pela fonte de cromo, formando assim partículas sólidas de SiC (carboneto de silício) que, durante o refino, são removidas do material fundido para a panela

14 / 17 de fundição refratária ou para qualquer escória que tenha sido formada antes ou durante o processo de moldagem por fusão, de preferência com agitação na panela de fundição. Os formadores de escória podem ser adicionados, se for necessário, para obter um receptor suficientemente grande para as partículas de SiC formadas. Por este método, é produzida uma liga de Si de acordo com a invenção com baixo teor de carbono e contendo cromo e manganês, com a faixa de elementos conforme indicada acima.

[0049] Um exemplo de uma composição para o material de partida poderia ser FeSi líquido da fornalha, mas muitas outras são possíveis, dependendo da especificação final a ser obtida. Quaisquer ligas à base de silício comerciais refundidas, como ferrossilício padrão ou ferrossilício de alta pureza, também poderiam ser um possível material de partida.

[0050] Dessa forma, um possível material de partida pode compreender: Si: 45 a 95% em peso; C: até 0,5% em peso; Al: até 2% em peso; Ca: até 1,5% em peso; Ti: até 0,1% em peso; Cr: até 0,4% em peso; Mn: até 0,3% em peso; P: até 0,02% em peso; S: até 0,005% em peso; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

[0051] Se o alumínio tiver que estar presente no produto final (até 10%), a adição de unidades de alumínio sólido ou líquido pode ser feita na panela de fundição. Alternativamente, o alumínio em ferrossilício líquido da fornalha pode ser aumentado pela seleção de matérias-primas à fornalha.

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[0052] O Al pode ser adicionado para ajustar o teor de Al até 10%.

[0053] Para produzir a liga de acordo com a invenção, etapas adicionais envolvendo o refino da escória, raspagem e/ou agitação de acordo com as técnicas geralmente conhecidas podem ser feitas, em particular para obter os baixos teores de carbono reivindicados pela presente invenção. Tais etapas podem ser executadas antes ou durante o processo de moldagem ou em combinação.

[0054] Os Exemplos a seguir ilustram a presente invenção sem limitar o seu escopo. Exemplo 1

[0055] Ferrossilício foi drenado normalmente para uma panela de fundição de drenagem com misturação de fundo com ar. A quantidade de ferrossilício líquido foi de cerca de 7800 kg. A Tabela 4 mostra a composição química do material de partida antes da adição do ferrocromo. Tabela 4 Composição química do material de partida (% em peso). Al Si P Ca Ti Mn C Cr Material de 0,42 67,57 0,008 0,075 0,057 0,11 0,015 0,17 partida

[0056] Depois de drenar, a panela de fundição foi levada para a área de formação de liga e fundição. Em seguida, 401 kg de FeCr HC grumoso, com 67,61% em peso de Cr, 7,23% em peso de C e 0,92% em peso de Si; sendo o restante formado por Fe e impurezas acidentais no montante normal, foram adicionados no ferrossilício líquido com o objetivo de alcançar 3% em peso de Cr no produto final. Como o rendimento de Cr não era conhecido, o FeCr HC foi adicionado gradualmente em 4 lotes de 100 kg cada durante um período de 8 a 10 minutos e até atingir a concentração de Cr de 3% em peso desejada. (Adições podem ser feitas em um tempo mais curto ou mais longo) A agitação do fundo foi mantida durante todo o processo de adição. Após as ligas de FeCr HC serem adicionadas, as partículas de SiC formadas foram removidas durante o refino e as panelas de fundição foram levadas para a área de fundição, onde o material líquido foi moldado em moldes de ferro fundido.

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[0057] Uma amostra da nova liga de acordo com a invenção produzida foi tomada após a fundição, no estágio pré-esmagado. Os resultados são mostrados na Tabela 5.

[0058] Todas as amostras foram analisadas com XRF (Zetium€>, junto à Malvern Panalytical) para Al, Si, P, Ca, Ti e Mn, e para C, foi usado LECO® CS-220 (análise de combustão). Tabela 5 Análise (% em peso) de material pré-esmagado. Al Si P Ca Ti Mn C Cr Análise final 0,27 65,49 0,007 0,035 0,056 0,13 0,007 2,94

[0059] Pela aplicação de tal método, os inventores obtiveram um baixo teor de carbono, que pode ser explicado pela baixa solubilidade do carbono em ligas com alto teor de silício. Entretanto, foi surpreendente que foi possível atingir teores de carbono tão baixos quanto os dos atuais ferrossilícios de baixos graus de carbono(consulte a Tabela 1).

[0060] A liga de acordo com a invenção é uma alternativa de menor custo aos métodos atuais, pela adição separada dos elementos de formação de liga de Si e Cr, como um tipo de ferrossilício com baixo teor de carbono, em combinação com uma liga de ferrocromo, melhorando o tempo e a qualidade do processo. A dita liga poderia também ajudar os produtores de aço a diminuir o teor de carbono total no aço e atingir um nível mais baixo do que pela adição da liga de ferrossilício/à base de Si e cromo sob a forma da liga de ferrocromo com baixo teor de carbono, separadamente. Adicionalmente, a dita liga poderia possibilitar que os produtores de aço obtivessem novos graus com teores maiores de Cr e, ao mesmo tempo, mantivessem o teor de carbono baixo no aço usando apenas um aditivo de liga.

[0061] A liga de acordo com a invenção também é uma alternativa barata aos métodos atuais, por meio da adição dos elementos de formação de liga necessários de Si, Cr e Mn separadamente como tipo de ferrossilício com baixo teor de carbono, em combinação com ligas de ferrocromo e ferromanganês ou manganês metálico, melhorando dessa forma o tempo e a

17 / 17 qualidade do processo. A dita liga também poderia ajudar os produtores de aço a diminuir o teor de carbono total no aço e obter um nível mais baixo do que pela adição da liga de ferrossilício/à base de Si, cromo na forma de liga de ferrocromo de baixo teor de carbono e manganês, na forma de ferromanganês de baixo teor de carbono ou manganês metálico, separadamente. Adicionalmente, a dita liga poderia possibilitar que os produtores de aço obtivessem novos graus com teores maiores de Cr e teores maiores de Mn e, ao mesmo tempo, mantivessem o teor de carbono baixo no aço usando apenas um aditivo de liga.

[0062] 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 são fornecidos apenas a título de exemplo e o escopo real da invenção é determinado pelas reivindicações a seguir.

Claims (14)

REIVINDICAÇÕES

1. Liga à base de silício, caracterizada pelo fato de que compreende: entre 45 e 95%, em peso, de Si; no máximo 0,05%, em peso, de C; 1 a 20% em peso de Cr; 0,01 a 10%, em peso, de Al; 0,01 a 0,3%, em peso, de Ca; no máximo 0,10%, em peso, de Ti; até 25% em peso de Mn; 0,005 a 0,07%, em peso, de P; 0,001 a 0,02%, em peso, de S; sendo o restante Fe e impurezas inerentes na quantidade habitual.

2. Liga à base de silício de acordo com a reivindicação 1, sendo a liga à base de silício caracterizada pelo fato de que compreende entre 50 e 80%, em peso, de Si.

3. Liga à base de silício de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a liga à base de silício compreende entre 64 e 78%, em peso, de Si.

4. Liga à base de silício de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo a liga à base de silício caracterizada pelo fato de que compreende no máximo 0,03%, em peso, de C.

5. Liga à base de silício de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo a liga à base de silício caracterizada pelo fato de que compreende entre 0,01 e 0,1%, em peso, de Ca.

6. Liga à base de silício de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, sendo a liga à base de silício caracterizada pelo fato de que compreende no máximo 0,06%, em peso, de Ti.

7. Liga à base de silício de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a liga à base de silício compreende entre 0,04 e 0,3%, em peso, de Mn.

8. Liga à base de silício de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a liga à base de silício compreende entre 0,3 e 25%, em peso, de Mn.

9. Método para a produção de uma liga à base de silício como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende o fornecimento de uma liga de ferrossilício de base líquida compreendendo: Si: 45 a 95% em peso; C: até 0,5% em peso; Al: até 2% em peso; Ca: até 1,5% em peso; Ti: até 0,1% em peso; Cr: até 0,4% em peso; Mn: até 0,3% em peso; P: até 0,02% em peso; S: até 0,005% em peso; sendo o restante Fe e impurezas incidentais na quantidade habitual, e a adição de uma fonte de Cr compreendendo carbono e, opcionalmente, uma fonte de Mn no dito ferrossilício líquido, obtendo assim um material fundido, e o refino do dito material fundido obtido, com o refino compreendendo remover partículas de carboneto de silício formadas antes e/ou durante a fundição do dito material fundido.

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a fonte de Cr adicionada estar sob a forma de uma liga de ferrocromo com alto teor de carbono, uma liga de ferrocromo com médio teor de carbono, uma liga de ferrocromo com baixo teor de carbono, Cr metálico ou uma mistura dos mesmos.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a fonte de Mn adicionada estar sob a forma de uma liga de ferromanganês com alto teor de carbono, uma liga de ferromanganês com médio teor de carbono, uma liga de ferromanganês com baixo teor de carbono, Mn metálico ou uma mistura dos mesmos.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que o Al ser adicionado para ajustar o teor de Al até 10% em peso.

13. Uso da liga à base de silício como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que ser como um aditivo na fabricação de aço.

14. Uso de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ser na fabricação de aço elétrico.