BRPI0620077A2

BRPI0620077A2 - processo para produção de ferro grafite compactado

Info

Publication number: BRPI0620077A2
Application number: BRPI0620077-0A
Authority: BR
Inventors: Rudolf Sillen
Original assignee: Novacast Technologies Ab
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2011-11-01
Also published as: MX2008007968A; SE0502817L; EP1974062B1; WO2007073280A1; US20120090803A1; KR20080089577A; CN101341262B; SE529445C2; US20090183848A1; EP1974062A1; CN101341262A

Abstract

PROCESSO PARA PRODUçãO DE FERRO GRAFITE COMPACTADO. A presente invenção refere-se a um processo para a produção de ferro grafite compactado usando-se a adição "no molde" de uma liga de magnésio. O processo é caracterizado por uma etapa de pré-tratamento do ferro base em uma panela ou em um forno com uma liga contendo cério e executando-se um tratamento de formação de estrutura em uma câmara de reação no molde usando-se uma liga contendo magnésio e lantânio.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE FERRO GRAFITE COMPACTADO".

Campo da Invenção

A invenção refere-se a um processo para a produção de ferro fundido com uma estrutura consistindo predominantemente em formas de grafite compactado. O processo é baseado em uma combinação do pré- tratamento de um ferro base e um tratamento final no molde. Antecedentes da Técnica

O ferro grafite compactado é uma liga de ferro fundido com uma estrutura de grafite entre formas de grafite do tipo flocos e formas esféricas. A forma do grafite é determinada pelas condições no ferro líquido durante a solidificação. O tratamento de um ferro base, preferivelmente com um car- bono equivalente entre 4,0 e 4,4 e com um teor de enxofre abaixo de 0,02%, com uma liga de ferro-silício contendo 4-10% de magnésio, pode ser usado para alcançar a estrutura de grafite compactado. O teor de magnésio deve ser mantido dentro de limites muito estreitos, geralmente dentro de +/- 0,003% e com um nível de cerca de 0,008 a 0,015% dependendo das condi- ções do ferro base e da taxa de resfriamento no fundido a ser produzido. Como usado aqui, a porcentagem refere-se a porcentagem em peso. O tra- tamento com magnésio é geralmente feito em uma panela. O magnésio fer- ve a 1090°C e uma vez que a temperatura do ferro está geralmente acima de 1400°C durante o tratamento, portanto parte do magnésio se esvai como vapor, e parte se combina com o enxofre, oxigênio e nitrogênio no ferro. Du- rante a manutenção do ferro antes de vertê-lo, ocorre outra redução do teor de magnésio ativo. Essa redução gradual do magnésio ativo é chamada de desvanecimento.

Para evitar esses problemas, o tratamento com magnésio pode ser feito dentro de cada molde. Esta tecnologia, conhecida como tratamen- to/tecnologia "no molde", é bem-conhecida para a produção de ferro dúctil. Uma versão especial da tecnologia, conforme descrita no WO 01/54844 A1, é adequada para a produção de ferro grafite compactado. A tecnologia "no molde" é baseada em colocar a liga de magnésio em uma câmara no siste- ma de comutação no molde. Durante o derramamento, o ferro flui na câmara e gradativamente dissolve a liga. O metal tratado então enche a cavidade do molde. Os problemas com o desvanecimento do magnésio são eliminados quando se usa esse processo.

Um problema é que o nível de enxofre no ferro base freqüente- mente varia. Portanto o nível de magnésio deve ser ajustado. Entretanto, com o tratamento "no molde", isto praticamente não é possível, uma vez que a câmara de tratamento é a mesma em cada molde. Um outro problema é que o tratamento com magnésio torna a estrutura sensível a variações na taxa de resfriamento. Com uma alta taxa de resfriamento, por exemplo, em seções finas da fundição, as formas de grafite tendem a ser mais esféricas. Com taxas de resfriamento longas, isto é, nas seções grossas, o grafite se precipitará como flocos.

É sabido que ligas de tratamento contendo tanto magnésio quanto cério reduzem esses problemas. Entretanto, altos níveis de cério po- dem aumentar o risco para certos defeitos de fundição, tais como formação de carbonetos primários e encolhimento.

Descrição da Invenção

É um objetivo da presente invenção resolver esses problemas. A invenção relaciona-se a um processo para a produção de ferro grafite compactado usando-se a adição "no molde" de uma liga de magnésio conforme a reivindicação 1. Concretizações preferidas são definidas nas rei- vindicações dependentes.

A quantidade de cério é ajustada em relação ao teor de enxofre no ferro base. O nível de cério deve ser ajustado conforme a fórmula: % de cério = (% de enxofre - 0,006) * 2,9 + A.

O valor de A varia preferivelmente entre 0,01 e 0,03 dependendo da configuração da fundição, isto é, da variação das dimensões da seção e do módulo de fundição. Como o cério tem um ponto de ebulição muito alto (3470°C) e uma alta densidade (6,14 g/cm3), ele não demonstra nenhum efeito de desvanecimento. Adicionando-se cério ao ferro base ele pode ser dissolvido adequadamente e menos liga de magnésio tem que ser adiciona- da na câmara de reação no molde uma vez que o cério também tem um efei- to de formação de estrutura.

A liga de tratamento contém preferivelmente 3-6% de magnésio e 0,5-1,5% de lantânio. O lantânio tem um efeito favorável na redução de defeitos tais como carbonetos e encolhimento no fundido. O efeito do enco- lhimento é mais alto logo após o tratamento, e portanto é ótimo adicionar-se lantânio o mais tarde possível.

A liga usada pode ter várias composições uma vez que a carac- terística suprema é a fração total de metai ativo. Entretanto, exemplos de composições pára ligas comercialmente disponíveis incluem:

para a liga de magnésio: 48% de Fe, 45% de Si, 5% de Mg, 1,0% de Al, 0,5% de La e 0,5% de Ca, e

para a liga de cério: 65% de Fe, 25% de Ce, 7% de La, e um saldo de outros elementos terras-raras.

De acordo com uma configuração preferida da invenção, o cério é adicionado ao forno ou à panela (e não como parte da liga de magnésio) e o magnésio é adicionado ao molde.

Com o processo proposto, a adição de magnésio pode ser redu- zida com pelo menos 30% comparado ao tratamento normal "no molde" sem o pré-condicionamento. O nível reduzido de magnésio nos fundidos tem também a vantagem de que os defeitos de fundição tais como dejetos e mi- cro-encolhimentos são minimizados.

Claims

1. Processo para a produção de ferro grafite compactado usan- do-se a adição "no molde" de uma liga de magnésio caracterizado pelo pré- tratamento do ferro base em uma panela ou em um forno com uma liga con- tendo cério e executando-se um tratamento de formação de estrutura em uma câmara de reação no molde usando-se uma liga contendo magnésio e lantânio.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o ferro base é pré-tratado com uma liga contendo cério para alcançar níveis de cé- rio entre 0,008 e 0,025% e o ferro é também tratado no molde de fundição usando-se uma liga contendo 3-6% de magnésio e 0,5-1,5% de lantânio.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a porcentagem mínima de cério no ferro base é estimada como sendo (%S - -0,006)*2,9 + 0,01) , onde S é o teor de enxofre no ferro antes da adição de cério.