BR112021002748A2 - liga para placa de formação de fibra - Google Patents
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Abstract
LIGA PARA PLACA DE FORMAÇÃO DE FIBRA. A presente invenção refere-se a uma liga metálica para uso em temperatura muito alta, em particular que pode ser usada em um processo de fabricação de lã mineral por fiberização de uma composição mineral fundida, caracterizada por conter os seguintes elementos, as proporções sendo indicadas como porcentagem em peso da liga: Cr 20 a 35% Fe 0 a 6% W 3 a 8% Nb 0,5 a 3% Ti 0 a 1% C 0,4 a 1% Co inferior a 3% Si inferior a 1,5% Mn inferior a 1% o restante consiste em níquel e impurezas inevitáveis.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a uma liga de metal para uso em temperatura muito alta, em particular que pode ser usada em um processo de fabricação de lã mineral por fiberização de uma composição mineral fundida, ou mais geralmente para a formação de ferramentas com resistência mecânica em alta temperatura em um ambiente de oxidação, como vidro fundido, e a ligas à base de níquel que podem ser usadas em alta temperatura, especialmente para a fabricação de artigos para a fundição e/ou conversão a quente de vidro ou outro material mineral, como componentes de máquinas para a fabricação de lã mineral.
[0002] Uma técnica de fiberização, conhecida como centrifugação interna, consiste em permitir que o vidro líquido caia continuamente dentro de um conjunto de peças axissimétricas girando a uma velocidade de rotação muito alta em torno de seu eixo vertical. Uma peça-chave, conhecida como “girador” (spinner), recebe o vidro contra uma parede denominada “banda” perfurada por orifícios pelos quais o vidro passa sob o efeito da força centrífuga para escapar de todas as suas partes na forma de filamentos fundido. Um queimador anular localizado acima do lado externo do girador, que produz um fluxo de gás descendente hermeticamente em torno da parede externa da banda, desvia esses filamentos para baixo, puxando-os. Os ditos filamentos posteriormente "solidificam" na forma de lã de vidro.
[0003] O girador é uma ferramenta de fiberização altamente tensionada termicamente (choques térmicos durante as operações de inicialização e desligamento e estabelecimento, em uso estabilizado, de um gradiente de temperatura ao longo da peça), mecanicamente (força centrífuga, erosão devido à passagem do vidro) e quimicamente (oxidação e corrosão pelo vidro fundido e pelos gases quentes que emergem do queimador em torno do girador). Seus principais modos de deterioração são: deformação por fluência a quente das paredes verticais, surgimento de trincas horizontais ou verticais e desgaste por erosão dos orifícios de fiberização, que requerem a substituição total dos componentes. Seu material constituinte deve, portanto, resistir por um tempo de produção suficientemente longo (ou tempo de fiberização) para permanecer compatível com as restrições técnicas e econômicas do processo. Para este fim, procuram-se materiais com um grau de ductilidade, resistência à fluência e resistência à corrosão por vidro fundido e à oxidação a altas temperaturas.
[0004] Superligas à base de níquel reforçadas por precipitação de carbetos são conhecidas para a produção dessas ferramentas. FR 2675818 descreve tais ligas, por exemplo. A presente invenção tem como objetivo fornecer ligas à base de níquel que são adicionalmente melhoradas, tornando possível, em última análise, aumentar a vida útil da ferramenta formada a partir da dita liga, especialmente um girador de fiberização feito dessa liga. A liga de acordo com a presente invenção tem assim propriedades muito boas de resistência à fluência, resistência à corrosão e/ou oxidação, o que em última análise torna possível obter uma vida útil melhorada.
[0005] Mais especificamente, um objeto da presente invenção é uma liga que contém os seguintes elementos, as proporções sendo indicadas como porcentagem em peso da liga (valores limites incluídos): Cr 20 a 35% Fe 0 a 6% W 3 a 8% Nb 0,5 a 3% Ti 0 a 1% C 0,4 a 1% Co 0 a 3% Si 0,1 a 1,5% Mn 0,1 a 1% o restante consiste em níquel e impurezas inevitáveis.
[0006] Para os fins da presente invenção, impurezas inevitáveis significa que os elementos em questão não estão intencionalmente presentes na composição da liga, mas que são introduzidos na forma de impurezas presentes em pelo menos um dos elementos principais da liga (ou em pelo menos um dos precursores dos ditos elementos principais).
[0007] A liga de acordo com a presente invenção difere das ligas à base de níquel geralmente utilizadas para tais aplicações, especialmente porque contém carbetos de nióbio (NbC) e opcionalmente carbetos de titânio (TiC), e também uma quantidade limitada de ferro, ou mesmo nenhum ferro, ou ferro apenas na forma de impurezas inevitáveis.
[0008] O pedido de patente FR2675818, citado acima, indica que uma quantidade de ferro entre 7 e 10% em ligas à base de níquel é necessária para melhorar a resistência à corrosão no que diz respeito ao vidro fundido, especialmente no que diz respeito aos compostos contendo enxofre contidos no dito vidro fundido. Inesperadamente, e mesmo contra o que poderia ser esperado, as propriedades das composições de liga de acordo com a presente invenção, ou seja, tendo uma proporção de ferro muito inferior à descrita anteriormente (ou mesmo não tendo ferro ou ferro apenas na forma de impurezas inevitáveis) pareceram superiores às das ligas da técnica anterior e, em particular, o tempo de vida dos giradores feitos de tal liga provou ser maior, como será demonstrado no restante da descrição pelos exemplos fornecidos.
[0009] Entre os elementos que fazem parte da composição da liga, pode-se citar especialmente (todas as porcentagens sendo dadas em relação ao peso total da liga):
[0010] O níquel é o elemento de base das ligas de acordo com a invenção, na medida em que representa mais de 50% em peso da liga. O teor de níquel é preferencialmente maior ou igual a 52%, ou mesmo maior ou igual a 54%. Ainda mais preferencialmente, o teor de níquel é maior do que 55%, ou mesmo maior ou igual a 56%. Ainda mais preferencialmente, o teor de níquel é menor ou igual a 65%, ou mesmo menor ou igual a 63%, ou ainda menor ou igual a 62%. A liga pode muito preferencialmente compreender uma faixa de entre 55,5 e 60% em peso de níquel, ou mesmo entre 56 e 60% em peso de níquel.
[0011] O carbono é um constituinte essencial da liga, necessário para a formação de precipitados de carbeto metálico. Em particular, o teor de carbono determina diretamente a quantidade de carbetos presentes na liga. É pelo menos 0,4% em peso, a fim de obter o reforço mínimo desejado, preferencialmente pelo menos 0,5% em peso, mas preferencialmente limitado a no máximo 1% em peso, preferencialmente no máximo 0,9% em peso, ou mesmo no máximo 0,8% em peso, para evitar que a liga se torne dura e difícil de usinar devido a uma densidade excessivamente alta de reforços. A falta de ductilidade da liga em tais teores impede que ela acomode, sem fraturar, uma deformação imposta (por exemplo, de origem térmica) e seja suficientemente resistente à propagação de trincas. A liga pode muito preferencialmente compreender uma faixa entre 0,6 e 0,7% em peso de carbono. Mais particularmente, uma liga de acordo com a invenção que demonstrou um desempenho muito bom no significado descrito anteriormente compreende entre 0,55 e 1% em peso de carbono.
[0012] O cromo contribui para a resistência mecânica intrínseca da matriz na qual está presente parcialmente em solução sólida e, em alguns casos, também na forma de carbetos essencialmente do tipo Cr23C6 em dispersão fina no interior dos grãos, onde conferem resistência à fluência intergranular, ou na forma de carbetos do tipo Cr7C3 ou Cr23C6 presentes nos contornos dos grãos, que evitam o escorregamento do grão no grão, contribuindo também para o fortalecimento intergranular da liga. O cromo contribui para a resistência à corrosão como precursor do óxido de cromo, que forma uma camada protetora na superfície exposta ao ambiente oxidante. Portanto, uma quantidade mínima de cromo é necessária para a formação e manutenção dessa camada protetora. No entanto, um teor excessivamente alto de cromo é prejudicial à resistência mecânica e à tenacidade em altas temperaturas, pois resulta em uma rigidez excessivamente alta e uma capacidade excessivamente baixa de ser alongado sob tensões incompatíveis com tensões de alta temperatura. Preferencialmente, o teor de cromo de uma liga que pode ser utilizada de acordo com a invenção é maior ou igual a 22%, ou ainda maior ou igual a 25%, ou ainda maior ou igual a 28%. Preferencialmente, o teor de cromo de uma liga que pode ser usada de acordo com a invenção é menor ou igual a 32%, ou mesmo menor ou igual a 30%.
[0013] A liga pode muito preferencialmente compreender uma faixa entre 28 e 30% em peso de cromo.
[0014] De acordo com os experimentos realizados pela empresa requerente, o nióbio, tal como o titânio, parece contribuir para a resistência mecânica da liga, em particular para a resistência à fluência, a altas temperaturas, por exemplo, superiores a 1000°C, ou mesmo superiores a 1040°C. Isso ocorre porque os carbetos de cromo tendem a se dissolver em temperaturas superiores a 1000°C. A presença de carbetos de nióbio e carbetos de titânio, que são mais estáveis que os carbetos de cromo em alta temperatura, permite garantir a resistência mecânica da liga em alta temperatura. Além disso, a migração do cromo na superfície para formar a camada de cromo protetora necessária para a resistência à corrosão induz uma diminuição local no cromo na subsuperfície e, portanto, um desaparecimento dos carbetos Cr7C3 e Cr23C6. A presença de carbetos NbC contribui para a manutenção das propriedades mecânicas durante o desaparecimento dos carbetos de cromo. O teor de nióbio é preferencialmente maior ou igual a 0,6%, ou mesmo maior ou igual a 0,7%. Ainda mais preferencialmente, o teor de nióbio é menor ou igual a 2,5%, ou mesmo menor ou igual a 2%, ou mesmo menor ou igual a 1,5%, e muito preferencialmente menor que 1,2% ou mesmo menor que 1,15%.
[0015] A liga pode muito preferencialmente compreender uma faixa entre 0,8 e 1,2% em peso de nióbio.
[0016] Uma certa proporção de titânio também pode contribuir para a resistência mecânica da liga em alta temperatura pela formação de carbetos de titânio. No entanto, observou-se que a presença de titânio pode afetar a resistência à oxidação da liga. Assim, o teor de titânio é, preferencialmente, inferior a 0,5%, ou mesmo inferior a 0,4% em peso. Em uma modalidade particularmente preferida, a liga não compreende titânio exceto na forma de impureza inevitável, isto é, em teores de menos de 0,1%, ou mesmo de menos de 0,05% ou mesmo de menos de 0,01% em peso da liga.
[0017] A razão em peso (Nb+Ti)/C de acordo com a invenção é, preferencialmente, entre 1 e 2, mais preferencialmente entre 1,5 e 2. A razão em peso (Nb+Ti)/C de acordo com a invenção é em particular entre 1,5 e 2,4.
[0018] O tungstênio também contribui, juntamente com os demais metais presentes na liga e mencionados anteriormente, para a dureza da liga e para sua resistência à fluência.
[0019] O tungstênio está presente em uma quantidade maior ou igual a 3%, mais preferencialmente ainda maior ou igual a 4%, ou ainda maior ou igual a 5% em peso da liga. O tungstênio está preferencialmente presente em uma quantidade menor ou igual a 7%, mais preferencialmente ainda menor ou igual a 6% em peso da liga.
[0020] A liga pode compreender, por exemplo, de 3 a 8%, 4 a 7%, e muito preferencialmente entre 5 e 6% em peso de tungstênio.
[0021] O cobalto pode estar presente na liga na forma de uma solução sólida com níquel. É muito comumente usado no campo de aços refratários de alta temperatura em ligas refratárias porque é conhecido que tal solução sólida contribui para a resistência à corrosão e a resistência mecânica da liga em geral. No entanto, como o cobalto é um elemento caro, ele é deliberadamente limitado de acordo com a invenção e está presente em uma quantidade inferior a 3%, ou mesmo inferior a 2%, ou mesmo inferior a 1% em peso da liga. Surpreendentemente, embora a presença de uma quantidade suficiente de cobalto seja considerada uma exigência no campo das ligas refratárias que compreendem o níquel, a fim de estabilizar este último, a empresa requerente concluiu que, no caso específico da liga, que é o objeto da presente invenção, é possível limitar a sua presença tanto quanto possível, em particular limitar a sua presença apenas na forma de impurezas inevitáveis. Mais geralmente, os testes realizados pelo requerente mostraram que o cobalto estava, no entanto, virtualmente sempre presente na liga na forma de impureza inevitável em uma quantidade de pelo menos 0,3% em peso e mais comumente pelo menos 0,5% em peso, ou mesmo pelo menos 0,7% em peso. As porcentagens de cobalto na liga inferiores a 0,3% em peso, ou mesmo inferiores aos limites de detecção, devem, no entanto, ser também consideradas como incluídas no contexto da invenção.
[0022] Conforme indicado acima, a quantidade de ferro, considerada um elemento essencial no documento da técnica anterior FR2675818, também é limitada na presente invenção. O teor de ferro é preferencialmente menor ou igual a 5%, ou mesmo menor ou igual a 4,5%, ou ainda menor ou igual a 4%.
[0023] De acordo com uma modalidade da invenção, o teor de ferro é maior ou igual a 1%, ou mesmo maior ou igual a 2%, ou ainda maior ou igual a 3%. De acordo com outra modalidade da invenção, o ferro só pode estar presente na forma de impurezas inevitáveis.
[0024] De acordo com outra modalidade possível, o teor de ferro está entre 4% e 6% em peso.
[0025] A liga pode conter vantajosamente outros elementos em proporções muito menores. Ela compreende, em particular: silício, como desoxidante para o metal fundido durante a fundição e moldagem da liga, preferencialmente em uma quantidade inferior a 1,1%, ou mesmo inferior a 0,9%, ou ainda inferior a 0,8% em peso; manganês, também como desoxidante, preferencialmente em uma quantidade inferior a 0,9%, ou mesmo inferior a 0,6% em peso.
[0026] A quantidade cumulativa dos outros elementos introduzidos como impurezas com os constituintes essenciais da liga ("impurezas inevitáveis") representa vantajosamente menos de 2% em peso da composição da liga, ou mesmo menos de 1% em peso da liga.
[0027] Entre as impurezas possíveis e comuns inevitáveis, pode ser feita menção ao enxofre ou ao fósforo. A sua quantidade individual geralmente não excede 0,05% nas ligas de acordo com a invenção.
[0028] A liga de acordo com a presente invenção também difere de certas ligas à base de níquel geralmente utilizadas para a fabricação de giradores de fiberização por não conter alumínio, exceto na forma de impureza inevitável, ou seja, em teores inferiores a 0,1%, ou mesmo inferiores a 0,05%, ou mesmo inferiores a 0,01% em peso. Isso ocorre porque foi notado que a presença de alumínio na liga, mesmo em uma quantidade baixa da ordem de 0,1% em peso, pode afetar significativamente sua resistência à corrosão em relação ao vidro fundido.
[0029] A liga de acordo com a invenção também é isenta de molibdênio, exceto na forma de impurezas inevitáveis, ou seja, pode conter teores inferiores a 0,1%, ou mesmo inferiores a 0,05% ou mesmo inferiores a 0,01% em peso de molibdênio. Isso ocorre porque, embora o molibdênio seja conhecido por fornecer ligas à base de níquel com excelente resistência à corrosão, foi observado que, mesmo em baixos teores, o molibdênio pode afetar consideravelmente sua resistência à oxidação.
[0030] Em uma modalidade particular, a liga de acordo com a invenção compreende, como porcentagem em peso: Cr 22 a 31% preferencialmente 28 a 30%, Fe 0 a 6% preferencialmente 3 a 4%, W 4 a 7% preferencialmente 5 a 6%, Nb 0,5 a 3% preferencialmente 0,8 a 1,2%, Ti 0 a 0,5% preferencialmente 0,1 a 0,3%, C 0,45 a 0,9% preferencialmente 0,6 a 0,7%, Co inferior a 3% preferencialmente inferior a 1%, Si inferior a 1,1% preferencialmente 0,6 a 0,8%, Mn inferior a 0,8% preferencialmente 0,5 a 0,7%, o restante consiste em níquel e impurezas inevitáveis. Em particular, o níquel pode estar vantajosamente presente em quantidades que variam de 54 a 62% em peso e, em particular, que variam de 55 a 60% em peso.
[0031] As ligas que podem ser usadas de acordo com a invenção, que contêm elementos altamente reativos, podem ser formadas por fundição, nomeadamente por fusão indutiva sob atmosfera pelo menos parcialmente inerte e fundição em areia.
[0032] A fundição pode ser opcionalmente seguida por um tratamento térmico.
[0033] Outro objeto da invenção é um processo para a fabricação de um artigo por fundição, usando as ligas descritas acima como objeto da invenção.
[0034] O processo compreende geralmente uma etapa de tratamento térmico adequado que permite a obtenção de carbetos secundários e possibilita sua distribuição homogênea na matriz metálica, conforme descrito em FR 2675818. O tratamento térmico é preferencialmente realizado a uma temperatura inferior a 1000°C, ou mesmo inferior a 950 ° C, por exemplo de 800°C a 900°C, por um período de pelo menos 5 horas, ou mesmo pelo menos 8 horas, por exemplo de 10 a 20 horas.
[0035] O processo pode compreender pelo menos uma etapa de resfriamento, após a fundição e/ou após ou no decurso de um tratamento térmico, por exemplo por resfriamento ao ar, em particular com retorno à temperatura ambiente.
[0036] As ligas que são objeto da invenção podem ser usadas para fabricar todos os tipos de peças que são submetidas a esforços mecânicos em alta temperatura e/ou operadas em um ambiente oxidante ou corrosivo. Outros objetos da invenção são tais artigos fabricados a partir de uma liga de acordo com a invenção, especialmente por fundição.
[0037] Pode-se citar especialmente, entre essas aplicações, a fabricação de artigos que podem ser usados para a fundição ou a conversão a quente de vidro, por exemplo, giradores de fiberização para a fabricação de lã mineral.
[0038] Assim, outro objeto da invenção é um processo para a fabricação de lã mineral por centrifugação interna, no qual um fluxo de material mineral fundido é derramado em um girador de fiberização, a banda periférica da qual é perfurada com uma infinidade de orifícios através dos quais filamentos de material mineral fundido escapam e são subsequentemente puxados para formar lã sob a ação de um gás, a temperatura do material mineral no girador sendo de pelo menos 900°C, ou mesmo pelo menos 950°C ou pelo menos 1000°C, ou mesmo pelo menos 1040°C, e o girador de fiberização consistindo em uma liga conforme definido acima.
[0039] As ligas de acordo com a invenção tornam, portanto, possível fibrar um material mineral fundido com uma temperatura de fusão (T liq) de 800°C ou mais, por exemplo de 850°C, ou mesmo 900°C a 1030°C, ou mesmo 1000°C, ou mesmo 950°C.
[0040] A composição do material mineral a ser fibrado não é particularmente limitada, desde que possa ser fibrado por um processo de centrifugação interna. Pode variar em função das propriedades desejadas para as fibras minerais produzidas, por exemplo, biossolubilidade, resistência ao fogo ou propriedades de isolamento térmico. O material a ser fibrado é preferencialmente uma composição de vidro do tipo soda- cal-sílica-borato. Ele pode, em particular, ter uma composição que inclua os constituintes abaixo, nas proporções em peso definidas pelos seguintes limites: SiO2 35 a 80%, Al2O3 0 a 30%, CaO+MgO 2 a 35%, Na2O+K2O 0 a 20%,
sendo entendido que em geral
[0041] SiO2+Al2O3 está dentro da faixa que se estende de 50 a 80% em peso e que Na2O+K2O+B2O3 está dentro da faixa que vai de 5 a 30% em peso.
[0042] O material a ser fibrado pode ter especialmente a seguinte composição, em porcentagem em peso: SiO2 50 a 75%, Al2O3 0 a 8%, CaO+MgO 2 a 20%, Fe2O3 0 a 3%, Na2O+K2O 12 a 20%, B2O3 2 a 10%.
[0043] O material a ser fibrado pode ser preparado a partir de constituintes puros, mas geralmente é obtido pela fusão de uma mistura de materiais de partida naturais que fornecem diferentes impurezas.
[0044] Embora a invenção tenha sido descrita principalmente no contexto da fabricação de lã mineral, ela pode ser aplicada à indústria do vidro em geral para a produção de componentes ou acessórios de fornos, buchas ou alimentadores, em particular para a produção de fios de vidro têxtil, de vidro de embalagem e semelhantes.
[0045] Fora da indústria do vidro, a invenção pode ser aplicada à fabricação de uma grande variedade de artigos, quando estes últimos devem apresentar elevada resistência mecânica em ambiente oxidante e/ou corrosivo, nomeadamente a alta temperatura.
[0046] Os exemplos que se seguem, que não são de forma alguma restritivos das composições de acordo com a invenção ou das condições de utilização dos giradores de fiberização de acordo com a invenção, ilustram as vantagens da presente invenção. EXEMPLOS:
[0047] Uma carga fundida de uma composição I1 (de acordo com a invenção) e C1 (de acordo com FR 2675818) que são indicadas na tabela 1 é preparada pela técnica de fusão indutiva sob uma atmosfera inerte (em particular argônio), cuja carga fundida é subsequentemente formada por simples fundição em um molde de areia. A Tabela 1 indica as proporções como porcentagem em peso de cada elemento na liga, o restante até 100% consistindo em níquel e impurezas inevitáveis. Tabela 1 I1 C1 Cr 27,1 27,5 Fe 5,45 7 W 5,83 7,2 Nb 0,86 - Ti 0,14 - C 0,62 0,67 Co 0,78 0,80 Si 0,79 0,75 Mn 0,70 0,75 opcionalmente presente na forma de impureza inevitável
[0048] A fundição é seguida de um tratamento térmico para precipitação dos carbetos secundários a 865°C por 12 horas, terminando com um resfriamento ao ar até a temperatura ambiente.
[0049] Desta forma, foram fabricados lingotes de 200×110×25 mm.
[0050] As propriedades de resistência à fluência, à oxidação e à corrosão das ligas I1 e C1 foram posteriormente avaliadas.
[0051] A resistência à fluência foi medida por um teste de fluência-tração em corpos de prova de 30,0 mm de comprimento, 8,0 mm de largura e 2,0 mm de espessura. Os testes foram realizados a 1000 ° C (temperatura normal de operação de um girador) sob cargas de 45 MPa (correspondendo a uma tensão normal do girador), 63 MPa (correspondendo a uma tensão extrema do girador) e 100 MPa. A Tabela 2 indica a taxa de fluência (no modo secundário) em µm/h.
[0052] A resistência à oxidação depende, por um lado, da cinética de oxidação da liga e, por outro lado, da qualidade de adesão da camada de óxido formada na superfície da liga. Isso ocorre porque a má adesão da camada de óxido à superfície da liga acelera a oxidação desta: quando a camada de óxido se desprende, uma superfície de liga não oxidada é então exposta diretamente ao oxigênio do ar, o que provoca a formação de uma nova camada de óxido, por sua vez capaz de se desprender, propagando a oxidação. Por outro lado, quando a camada de óxido permanece aderente à superfície da liga, ela forma uma camada de barreira que limita, até mesmo interrompe a progressão da oxidação. As constantes de taxa de oxidação Kp, expressas em g.cm-2.s-1/2, foram calculadas a partir do monitoramento do aumento de peso resultante da oxidação de amostras colocadas a 1000°C por 50 h em um forno equipado com microbalança sob uma corrente de ar. A Tabela 2 indica essas constantes em g.cm-2.s-1/2.
[0053] Os testes de resistência à corrosão são realizados em conjunto com três eletrodos, cujos eletrodos são imersos em um cadinho de ródio/platina contendo o vidro fundido. O cadinho de ródio/platina é usado como contraeletrodo. O eletrodo de comparação é convencionalmente o eletrodo de zircônia estabilizada com alimentação de ar. As amostras cilíndricas das ligas a serem avaliadas, que foram submetidas a um tratamento térmico em ar a 1000°C por 2 h, são seladas com cimento de zircônia a um revestimento de alumina para formar o eletrodo de trabalho. A amostra que constitui o eletrodo de trabalho é encaixada a um eixo de rotação, a fim de representar os esforços de fricção do vidro na superfície da liga, e imersa no vidro fundido a 1000°C (composição como porcentagem em peso: SiO 2 65,6; Al2O3 1,7; Na2O 16,4; K2O 0,7; CaO 7,4; MgO 3,1; B2O3 4,8). A resistência das ligas à corrosão pelo vidro é avaliada pela medição da resistência de polarização (Rp). Para medir o potencial de corrosão (Ec), nenhuma corrente é aplicada entre o eletrodo de trabalho e o contraeletrodo, e o potencial medido entre o eletrodo de trabalho e o eletrodo de comparação é o do par metal/vidro na temperatura dada. Essas informações termodinâmicas permitem determinar as reações de corrosão e a natureza passível do metal estudado. A medição da resistência de polarização (Rp) é obtida pela variação periódica do potencial elétrico na vizinhança do potencial E c e pela medição da mudança na densidade de corrente resultante. A inclinação da curva de corrente/potencial registrada nesta faixa é inversamente proporcional à Rp. Quanto maior Rp (expresso em ohm.cm²), mais resistente o material é à corrosão, sendo a taxa de degradação inversamente proporcional à Rp. A determinação de Rp permite,
assim, avaliar comparativamente a taxa de corrosão das ligas. Tabela 2 I1 C1 45 MPa 0,38 0,72 Fluência 1000°C 63 MPa 1,03 2,48 µm/h 100 MPa 32,51 54,47 Solidus TSolidus (°C) 1292 1288 Cinética Oxidação Constante Kp 8,7x10-12 5,5x10-12 (g.cm-2.s-1/2) Resistência de Corrosão polarização Rp 770±15% 870±15% (Ohm/cm2)
[0054] Comparando os dados relatados na tabela 2, observa-se, para a liga I1 de acordo com a invenção, uma resistência significativamente melhorada à fluência em comparação com a liga C1 e resistência substancialmente equivalente à corrosão e à oxidação à da liga C1. Além disso, a estabilidade dos carbetos NbC durante o processo de migração do cromo permite reter as propriedades mecânicas necessárias para a boa resistência do material e será totalmente apreciada ao se analisar os resultados da aplicação desta liga em girador de fiberização.
[0055] Giradores de fiberização, respectivamente de 400 mm e 600 mm de diâmetro, são subsequentemente formados com a liga de acordo com a técnica anterior C1 e com a liga I1 de acordo com a invenção.
[0056] Os giradores são preparados pela técnica de fusão indutiva sob uma atmosfera de argônio inerte: uma carga fundida da composição escolhida (isto é, I1 ou C1, ver tabela 1 acima) é preparada, cuja carga fundida é subsequentemente formada por fundição simples em um molde de areia.
[0057] A fundição é seguida por um tratamento térmico de 12 horas a 865°C para precipitação dos carbetos secundários. Este tratamento é seguido por resfriamento brusco com ar soprado.
[0058] Desta forma, são fabricadas séries de giradores de fiberização de diâmetro
400 mm e 600 mm nas duas ligas.
[0059] A capacidade dos giradores assim formados foi avaliada na aplicação da fiberização de lã de vidro. Mais especificamente, os giradores foram colocados em uma linha industrial para a fiberização de um vidro da composição (em porcentagem em peso): SiO2 Al2O3 (B2O3) CaO MgO Na2O K2O Outros 65,3 2,1 4,5 8,1 2,4 16,4 0,7 0,5
[0060] Este é um vidro com uma temperatura liquidus de 900°C.
[0061] Os giradores são utilizados até que a sua parada seja imposta após o estrago do girador, observado pela deterioração visível doa mesmo ou por uma qualidade da fibra produzida tornar-se insuficiente.
[0062] As vidas úteis dos giradores são relatadas na tabela 1. Os resultados são indicados como toneladas de material fibrado antes que o girador se estrague. Os resultados relatados na tabela 3 são uma média obtida em pelo menos três giradores de cada categoria. Tabela 3 Composição Girador Liga C1 Liga I1 Diâmetro (comparativo) (inventivo) Girador 400 mm 170 tons 225 tons 600 mm 303 tons 381 tons
[0063] Pode-se observar na tabela 3 que os giradores feitos com as ligas de acordo com a invenção têm sempre os tempos de vida mais longos para condições de uso comparáveis.
Claims (16)
1. Liga caracterizada pelo fato de que contém os seguintes elementos, as proporções sendo indicadas como porcentagem em peso da liga (valores limites incluídos): Cr 20 a 35% Fe 0 a 6% W 3 a 8% Nb 0,5 a 3% Ti 0 a 1% C 0,4 a 1% Co 0 a 3% Si 0,1 a 1,5% Mn 0,1 a 1% o restante consiste em níquel e impurezas inevitáveis.
2. Liga de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender menos de 0,5% em peso de Ti, preferencialmente menos de 0,4% em peso de Ti.
3. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende entre 0,6% e 0,9% em peso de carbono, preferencialmente entre 0,6 e 0,7% em peso de carbono.
4. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a razão (Nb+Ti)/C é de 1 a 2, preferencialmente de 1,5 a 2.
5. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende entre 22 e 32% em peso de cromo, preferencialmente entre 28 e 30% em peso de cromo.
6. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende entre 3 e 4% em peso de ferro.
7. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende entre 4 e 6% em peso de ferro.
8. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende de 0,6 a 2,0% em peso de nióbio, preferencialmente de 0,8 a 1,2% em peso de nióbio.
9. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende entre 4 e 7% em peso de tungstênio, preferencialmente entre 5 e 6% em peso de tungstênio.
10. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende menos de 2% em peso de cobalto e preferencialmente menos de 1% em peso de cobalto.
11. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende entre 55% e 65% em peso de níquel, preferencialmente entre 56 e 62% de níquel.
12. Liga de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que compreende menos de 1,1% em peso de silício.
13. Artigo caracterizado pelo fato de ser para a conversão de vidro, feito de uma liga definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, especialmente por fundição.
14. Artigo caracterizado pelo fato de ser para a fabricação de lã mineral, feito de uma liga definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 13, especialmente por fundição.
15. Girador de fiberização caracterizado pelo fato de ser para a fabricação de lã mineral, feito de uma liga definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, especialmente por fundição.
16. Processo para a fabricação de lã mineral por centrifugação interna, caracterizado pelo fato de que um fluxo de material mineral fundido é derramado em um girador de fiberização definido na reivindicação precedente, a banda periférica da qual é perfurada com uma infinidade de orifícios através dos quais filamentos de material mineral fundido escapam e são subsequentemente puxados para formar lã sob a ação de um gás, a temperatura do material mineral no girador sendo pelo menos 1000°C.
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