MXPA01003426A

MXPA01003426A - Agente de inyeccion de magnesio para metal ferroso.

Info

Publication number: MXPA01003426A
Application number: MXPA01003426A
Authority: MX
Inventors: P Fahey Jerome
Original assignee: Rossborough Mfg Co L P
Priority date: 2000-04-10
Filing date: 2001-04-03
Publication date: 2005-07-25
Also published as: ES2288153T3; PL346988A1; HK1041295A1; JP2001348608A; PL196909B1; NO20011800L; US6395058B2; US6372014B1; SK4472001A3; EP1146130A3; EP1146130A2; HK1041295B; US20010039853A1; EP1146130B1; DE60128613D1; BR0101440A; ATE363545T1; CA2339402A1; CA2339402C; AR028533A1

Abstract

Un agente de tratamiento y un metodo para introducir magnesio en un material ferroso. El agente de tratamiento incluye una mezcla de particulas de alta temperatura de fusion y particulas de magnesio. El contenido de particulas de alta temperatura de fusion en la mezcla de particulas esta presente en una cantidad efectiva para inhibir la conversion completa de las particulas de magnesio en magnesio fundido, antes de que las particulas de magnesio entren al material ferroso. El metodo describe el tratamiento eficiente del material ferroso fundido con estas particulas.

Description

AGENTE DE INYECCION DE MAGNESIO PARA METAL FERROSO La presente invención se relaciona con una composición de un agente y un método para el tratamiento de metal ferroso fundido, y de manera más particular con un agente que contiene magnesio y el método para el tratamiento del metal ferroso fundido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El hierro colado es principalmente una aleación de hierro que contiene carbono y silicio. Pueden lograrse amplias variaciones de las propiedades del material de hierro colado haciendo variar la cantidad de carbono y silicio, y agregando varias aleaciones metálicas al hierro colado. Los hierros colados comerciales incluyen hierro colado gris, dúctil, maleables, de grafito compactado y hierro colado blanco, entre otros. Con la excepción del hierro colado blanco, los aceros de hierro colado tienen una microestructura común que consiste de una fase grafitica y una matriz que puede ser ferritica, perlitica, bainítica, martencítica templada o combinaciones de las mismas. El hierro gris tiene grafito en forma de hojuelas o laminillas, el hierro dúctil tiene grafito en forma modular o esférica, el hierro grafitico compactado (también llamado hierro grafitico vermicular) es intermedio entre esos dos, y el hierro maleable tiene grafito globular de forma irregular que se forma durante el templado del hierro colado blanco. Los hierros colados blancos no tienen nada de grafito en las microestructuras, pero en su lugar está presente carbono en forma de cementita (carburo de hierro) . Los hierros colados también se clasifican como hierros fundidos no aleados o hierros colados aleados. Los hierros colados no aleados son esencialmente aleaciones de hierro-carbono-silicio con únicamente cantidades en trazas de otros elementos. Se considera que los hierros- colados aleados son aquellas aleaciones fundidas basadas en sistemas de hierro-carbono-silicio que contienen uno o más elementos de aleación que son agregados intencionalmente para mejorar una o más propiedades útiles del hierro colado. En la producción de hierro colado dúctil y grafitico compactado, se agregan magnesio puro o aleaciones que tienen varias cantidades de magnesio al hierro colado fundido. La adición del magnesio al hierro colado mejora las propiedades de resistencia de hierro colado modificando la matriz grafitica en el hierro colado. Pueden ser utilizadas varias técnicas para introducir el magnesio en el hierro colado. Pequeñas partículas de magnesio puro pueden ser agregadas directamente al hierro colado fundido. Las partículas de magnesio pueden ser introducidas en la cuchara de colada del hierro colado fundido. Puede ser utilizada la inyección del magnesio a través de una lanza, pero este método requiere grandes volúmenes de transporte de gas, en otras circunstancias las partículas de magnesio se funden antes de ser inyectadas en el hierro colado fundido, dando como resultado de este modo la obstrucción de la lanza. El transporte de grandes volúmenes de gas puede causar severas salpicaduras, haciendo el proceso poco práctico. La adición de partículas de magnesio sobre la superficie del hierro colado fundido generalmente no es utilizada debido a que la mayoría del magnesio se evapora antes de poder modificar el hierro colado. El magnesio tiene un punto de ebullición de aproximadamente 2025°F (110"7.22°C) . El hierro colado en la cuchara de colada o caldero de fusión generalmente se mantiene a aproximadamente 2300-2850°F ( 1260-1565.55°C) . Como resultado, el magnesio se evapora rápidamente al contacto con el hierro colado fundido y se evapora en un gas sin modificar al hierro colado. Han sido desarrollados varios métodos para incrementar la recuperación del magnesio sobre el hierro colado. Por ejemplo, un método implica al magnesio depositado en el fondo del caldero de fusión o la cuchara de colada siendo cubierta a continuación con placas de acero que retardan la reacción, después de lo cual el hierro es vertido sobre el magnesio. Otros métodos requieren una preparación embarazosa similar.

El método más común para producir aleaciones de hierro colado dúctil y grafitico compactado es agregar aleaciones de metal ferroso que incluyen magnesio en el hierro colado fundido. Las aleaciones de metal ferroso típicamente se hacen de hierro, silicio y magnesio para no introducir ninguna sustancia indeseable en el hierro colado. La aleación de metal ferroso es introducida en forma sólida en el hierro colado fundido. La aleación de metal ferroso funde lentamente en el hierro colado fundido y el magnesio en la aleación de metal ferroso recuperado en porcentajes mucho mayores en comparación con la adición de magnesio puro al hierro colado. La aleación de metal ferroso comúnmente se hace fundiendo aleaciones de hierro y silicio líquidas en hornos dedicados y sangrando a continuación las aleaciones de hierro y silicio líquidas en cucharas de colada de transporte y agregando magnesio metálico en forma de lingotes largos en el baño líquido en una cantidad suficiente para obtener el contenido de magnesio deseado en la aleación de hierro y silicio. Otro método común utilizado para agregar magnesio a la aleación de hierro y silicio es agregar el magnesio metálico en forma de alambre hueco con el magnesio magnético contenido en una varilla metálica formada como un forro de acero. En cada uno de esos métodos de producción, el baño líquido y la cuchara de colada de transporte deben ser agitadas, agitando mecánicamente el baño con la adición, y agitando con gas inerte inyectado a través de un tapón poroso dentro de la cuchara de colada y/o a través de una lanza sumergida en el baño liquido. Después de que se obtiene la cantidad deseada de magnesio en la aleación de hierro-silicio, el hierro y silicio liquido se vierten fuera de la cuchara de colada para su solidificación para su uso posterior por las fundidoras de hierro gris. Otro método utilizado para agregar magnesio a la aleación de hierro-silicio fundido es la inyección de gránulos de magnesio a través de una lanza refractaria. Además de distribuir el magnesio directamente al fondo del baño, en el extremo de la lanza de inyección, el método de inyección permite al usuario agregar otras partículas finas de aleación como una mezcla con los gránulos de magnesio. Sin embargo, la experiencia con la inyección de magnesio en hierro de primera fusión fundido en la industria del acero ha mostrado que a menos que sean utilizadas grandes cantidades de gas de transporte, las partículas de magnesio inyectadas solas, sin ningún material cortador, tenderán a fundirse dentro de la lanza, obstruyendo de este modo la tubería de transporte, dando como resultado una mayor pérdida de tiempo y gastos en la desobstrucción de la lanza. Desafortunadamente, los materiales portadores utilizados para la inyección del mágnesio en el hierro de primera fusión fundido, por ejemplo cal y/o carburo de calcio, también pueden introducir contaminantes indeseables en ciertos grados de aleaciones de hierro-silicio. En vista de los métodos de la presente para la formación de aleaciones de magnesio-hierro-silicio para el uso subsecuente en la aleación del hierro colado, existe la necesidad de un método y aditivos mejorados para la formación de aleaciones de magnesio-hierro-silicio que den como resultado mayores cantidades de aleación de magnesio y que simplifiquen los procesos de aleación y reduzcan los costos y desechos asociados con la formación de aleaciones de magnesio-hierro-silicio. Además, esos agentes y métodos de tratamiento utilizados para introducir magnesio en el metal ferroso fundido, hierro-silicio, también pueden ser aplicados para el tratamiento con magnesio del metal ferroso fundido, hierro colado, para la producción de hierro colado dúctil.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención supera el problema con la adición de partículas de magnesio por la inyección de partículas de magnesio solas en aleaciones de hierro-silicio utilizando una mezcla mejorada de partículas de tratamiento. La presente invención también simplifica el proceso de aleación, elimina la necesidad de agregar posibles contaminantes a la aleación de magnesio-hierro-silicio, y mejora la cantidad de aleación del magnesio y la aleación de hierro-silicio, y/o reduce la cantidad desechos asociada con la producción de la aleación de magnesio-hierro-silicio. Sin embargo, la invención tiene aplicaciones más amplias dado que las partículas del tratamiento pueden ser agregadas directamente a hierro fundido para alear y/o desulfurar el hierro fundido sin el uso, o en combinación con uso, de aleación de magnesio-hierro-silicio. De acuerdo con un aspecto principal de la presente invención, las partículas de magnesio son inyectadas en una aleación de hierro-silicio por medio de una lanza para alear una cantidad deseada de magnesio en la aleación de hierro-silicio. La fusión del magnesio metálico en la tubería de transporte de la lanza es inhibida o superada mezclando las partículas de magnesio con partículas de alta temperatura de fusión. Las partículas de alta temperatura de fusión están diseñadas para absorber calor dentro de las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son transportadas a través de la lanza y hacia la aleación de hierro-silicio. La absorción de calor por las partículas de alta temperatura de fusión inhibe o previene que las partículas de magnesio se fundan completamente antes de ser inyectadas en la aleación de hierro-silicio fundido. Inhibiendo la fusión de las partículas de magnesio en la lanza, los problemas asociados con la obstrucción de la lanza durante la aleación del magnesio de la aleación de hierro- silicio fundida se supera. En una modalidad, las partículas de magnesio están constituidas en su mayoría de magnesio. En un aspecto de esta modalidad, las partículas de magnesio están constituidas de más del 90% de magnesio, de manera preferible más de 95% de magnesio, y aún más preferible más de 98% de magnesio. En otra modalidad, las partículas de aleación de alta temperatura de fusión están constituidas de dos o más de los siguientes metales, a saber, aluminio, antimonio, berilio, boro, calcio, cromo, cobre, hierro, magnesio, manganeso, níquel, metales de tierras raras, silicio, plata, sodio, estroncio, estaño, titanio, vanadio, zinc, circonio y mezclas de los mismos. En un aspecto de esta modalidad, las altas temperaturas de fusión incluyen hierro y silicio. En otro aspecto de esta modalidad, las partículas de alta temperatura de fusión incluyen hierro, magnesio y silicio. La composición específica de las partículas de alta temperatura de fusión se selecciona para obtener las características de absorción de calor deseadas de las partículas cuando se utilicen en combinación con las partículas de magnesio. La composición específica de las partículas de alta temperatura de fusión se selecciona también, de manera preferible, para reducir al mínimo la contaminación de la aleación de hierro-silicio fundido. Como puede apreciarse, si al composición final del metal ferroso no deberá incluir aluminio, la partícula de alta temperatura de fusión no deberá incluir aluminio para no introducir aluminio a la aleación de hierro-silicio, la cual a su vez, es agregada posteriormente al metal ferroso. En otra modalidad más, las partículas de alta temperatura de fusión incluyen hierro, silicio y magnesio o hierro y silicio para evitar la contaminación del material ferroso fundido por elementos indeseables. El uso de la aleación de magnesio-hierro-silicio o la aleación de hierro-silicio como la partícula de alta temperatura de fusión simplemente agrega más material de composición similar al hierro-silicio fundido, sin contaminar de este modo la aleación de hierro-silicio con elementos indeseable. Los materiales comúnmente utilizados como portadores para el magnesio metálico en otras aplicaciones, tales como la desulfuración de metal caliente, los cuales incluyen cal o carburo de calcio pueden introducir calcio a la aleación de hierro-silicio, lo cual es indeseable para ciertos grados de aleación. La presente invención evita la adición de elementos indeseables. Sin embargo, ciertos grados de hierro-silicio requieren un contenido de calcio húmedo. Para esos grados, el uso de carburo de calcio como el material para las partículas de alta temperatura de fusión sería muy apropiado. En esta modalidad, las partículas de magnesio y cal y/o carburo de calcio son inyectadas en el baño de hierro-silicio fundido, con el propósito principal de recuperar tanto al magnesio como el calcio de las partículas inyectadas. De acuerdo con una modalidad más de la invención, las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión son agregadas a una aleación ferrosa. En un aspecto de esta modalidad, la aleación ferrosa es sustancialmente hierro. En otro aspecto de esta modalidad, la aleación ferrosa es una aleación de hierro-silicio. De manera preferible, la aleación hierro-silicio incluye 15-95% de silicio y 5-85% de hierro. De acuerdo con una modalidad más de la invención, las partículas de magnesio se agregan en una cantidad suficiente a la aleación ferrosa, de modo que aproximadamente el 0.5-20% de magnesio se alia en la aleación ferrosa . De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la relación de partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de magnesio se selecciona de modo que asegure que las partículas de magnesio no se fundan lo suficiente para causar la obstrucción de la lanza durante la inyección de las partículas de magnesio en las partículas de alta temperatura de fusión en la aleación de hierro-silicio. En una modalidad, la cantidad de partículas de magnesio en la mezcla de partículas fluctúa de aproximadamente 5% hasta 90% de la mezcla, y de manera preferible 60% a 90% de la mezcla. La relación del magnesio metálico a las partículas de alta temperatura de fusión varia dependiendo el tipo de aleación fundida, por ejemplo, aleación hierro-silicio, deseada en la composición de las partículas de alta temperatura de fusión. En otro aspecto más de la presente invención, se utiliza una lanza de inyección para inyectar magnesio en la aleación ferrosa fundida (por ejemplo aleación de hierro-silicio) y para mejorar la aleación del magnesio en la aleación ferrosa. Cuando las partículas de magnesio son agitadas en un baño líquido de la aleación ferrosa fundida, se pierden cantidades significativas de magnesio por evaporación como humos y oxidación como humo blanco cuando el magnesio se funde en la aleación ferrosa fundida. La inyección de partículas de magnesio a través de una lanza de inyección sumerge las partículas de magnesio en el baño para reducir al mínimo la oxidación del magnesio para reducir la evaporación del magnesio antes de la aleación con la aleación ferrosa, permitiendo de este modo que el magnesio se disuelva más completamente en la aleación ferrosa fundida antes de que alcance la superficie del baño. Además, la pérdida reducida de magnesio da como resultado un incremento en los beneficios económicos del proceso. Los gases de las partículas también ayuda a agitar las partículas en la aleación ferrosa fundida. Como resultado, la necesidad de un dispositivo de agitación puede ser eliminada.

En otro aspecto más de la presente invención, las partículas finas que se generan durante el proceso de fundición de aleación de hierro-silicio, magnesio-hierro-silicio o similar, pueden ser recicladas y utilizadas como parte de las partículas de fusión de alta fusión en un proceso de aleación de magnesio subsecuente. Pudiendo ser recicladas y refundidas esas partículas finas metálicas de procesos de fundición pasados, se obtiene un incremento en la recuperación del contenido metálico de las partículas finas, dando como resultado mayores beneficios' económicos del proceso de aleación y menos residuos. De acuerdo con otro aspecto más de la presente invención, la composición de las partículas de alta temperatura de fusión se selecciona de modo que tenga un punto de fusión que sea suficientemente alto de modo que cuando las partículas son combinadas con las partículas de magnesio e inyectadas a través de la lanza, las partículas de alta temperatura de fusión absorban una cantidad suficiente de calor para prevenir o inhibir la fusión completa de las partículas de magnesio en la lanza. En una modalidad, la temperatura de fusión promedio de las partículas de alta temperatura de fusión es de aproximadamente 2200°F (104.44°C). De acuerdo con otro aspecto más de la presente invención, las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión son inyectadas en la aleación ferrosa fundida (es decir la aleación de hierro-silicio) como una mezcla premezclada. En una modalidad, las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión son mezcladas al menos parcialmente antes de inyectar las partículas en la lanza. En un aspecto de esta modalidad, las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión son mezcladas sustancialmente antes de la inyección de la lanza. En otra modalidad, las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión son coinyectadas en una lanza desde distribuidores separados y las partículas son mezcladas en la lanza antes de ser transportadas hacia la aleación ferrosa fundida. En este aspecto de la modalidad, las partículas de magnesio son mezcladas con al menos 10% de partículas finas de aleación de alta temperatura de fusión (por ejemplo hierro-silicio, magnesio-hierro-silicio, etc.) para reducir la probabilidad de combustión inadvertida de las partículas de magnesio durante la manipulación y transporte. En otra modalidad, el método de la inyección a través de una lanza consiste de inyectar a través de una sola línea de transporte, desde un segundo conjunto de inyectores a través de una segunda línea de transporte que contiene la misma lanza, es decir utilizando una lanza de dos puertas. De manera preferible, las partículas son fluidizadas con una suspensión de partícula en un gas portador antes de ser inyectadas a la lanza. El tamaño de partícula de las partículas de magnesio y las partículas de aleación de alta fusión es generalmente el mismo; sin embargo, pueden ser diferentes. De manera preferible, las partículas son recubiertas con un agente de tratamiento de flujo tal como un glicol o un compuesto de silicón para aumentar su fluidización durante un transporte hacia la lanza. Las partículas fluidizadas pueden ser transportadas a través de la lanza por un gas portador. El gas portador es preferiblemente inerte. Los gases portadores comúnmente utilizados son el argón, nitrógeno, helio, gas natural o varios otros gases no oxidantes. De manera preferible, el gas portador es un nitrógeno. De manera general, la presión del gas portador necesaria para inyectar las partículas en el material ferroso fundido es de aproximadamente 20-90 psig (137.89-620.52 kPa) ; sin embargo, la presión puede ser mayor o menor dependiendo del tamaño de partícula de las partículas y la profundidad a la cual las partículas sean inyectadas en la aleación ferrosa fundida. La inyección de las partículas de magnesio en el material ferroso fundid'o no únicamente incrementa la aleación de magnesio en el material ferroso fundido, y los gases de transporte también incrementan el mezclado de las partículas en la aleación ferrosa fundida para facilitar aún más la aleación y distribución de las partículas en la aleación ferrosa fundida.

De acuerdo con un aspecto más de la presente invención, las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión pueden ser adaptadas para utilizarse en fundidoras de hierro gris. Esas fundidoras producen hierro colado nodular en un proceso conocido como inoculación introduciendo magnesio en el hierro colado. Un objeto de la presente invención es proporcionar una mezcla de aleación y métodos novedosos para combinar la mezcla de aleación con un material ferroso fundido para alear magnesio con material ferroso fundido. Otro objeto de la presente invención es proporcionar una mezcla de aleación la cual incluye una pluralidad de partículas diferentes. Otro objeto más de la presente invención es proporcionar un material de aleación el cual incluye partículas de alta temperatura de fusión para inhibir o prevenir la fusión de las partículas de magnesio antes de que las partículas sean combinadas con el material ferroso fundido. Otro objeto aún más de la presente invención es proporcionar una mezcla de aleación la cual puede ser insertada en un material ferroso fundido por inyección. Un objeto más de la presente invención es mezclar partículas de magnesio con partículas de alta temperatura de fusión antes de inyectar la mezcla de partículas en el material ferroso fundido. Otro objeto de la presente invención es utilizar una lanza o lanza de coinyección para inyectar partículas de aleación de metal en el material ferroso fundido. Otro objeto aún más de la presente invención es mejorar la aleación de metal de magnesio en material ferroso fundido. Otro objeto más de la presente invención es reducir la pérdida de magnesio por evaporación u oxidación durante el proceso de aleación. Un objeto más de la presente invención es proporcionar una mezcla de aleación, la cual puede incluir partículas finas de metal de un proceso de fundición previo para mejorar la recuperación de metal y/o mejorar la economía del proceso. Esos y otros objetos de al presente invención se volverán evidentes a aquellos expertos en la técnica tras la lectura de la descripción detallada de la invención en combinación con los dibujos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 ilustra un proceso de inyección para inyectar partículas de magnesio y partículas de aleación de alta temperatura de fusión en material ferroso fundido y una lanza de inyección de acuerdo con la presente invención; y La FIGURA 2 ilustra una lanza de coinyección, donde las partículas de magnesio y las partículas de aleación de alta fusión son mezcladas en la lanza de inyección antes de ser inyectadas en el material ferroso fundido.

MODALIDAD PREFERIDA DE LA INVENCIÓN Refiriéndose ahora a los dibujos donde se muestra con el propósito de ilustrar una modalidad preferida únicamente y no con el propósito de limitar la misma, la FIGURA 1 ilustra un arreglo preferido para inyectar magnesio en un baño fundido de hierro-silicio. Como se muestra en la FIGURA 1, el montaje de inyección 10 incluye un inyector 20 el cual es soportado por un armazón el inyector 22 e incluye una puerta de inyector 24 para distribuir partículas dentro del inyector 20 hacia la tubería de inyección 30. Las partículas en el inyector 20 son una mezcla de partículas de magnesio y partículas de una aleación de alta temperatura de fusión tal como el hierro-silicio o magnesio hierro-silicio. El tamaño de partícula de las partículas de magnesio y las partículas de la aleación de alta temperatura de fusión es sustancialmente el mismo con un tamaño de partícula de menos de aproximadamente 1.5 mm, y de manera preferible de 0.18 y 1.5 mm. La relación de partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de inyección en el inyector 20 fluctúa de aproximadamente 5:95 hasta aproximadamente 90:10. De manera preferible, las partículas de magnesio constituyen la mayoría de la mezcla, y de manera preferible, el contenido de las partículas de alta temperatura de fusión es menor de aproximadamente 40% de toda la mezcla. Las partículas en el inyector 20 son transportadas desde el inyector por medio un gas de transporte tal" como el nitrógeno a través de la línea 26 y hacia la tubería del inyector 30. Las partículas pueden ser fluidizadas en el inyector 20 antes de ser transportadas a la tubería en el inyector 30 para facilitar el transporte de las partículas en la tubería del inyector 30. Como se muestra en la FIGURA 1, las partículas se desplazan a través de la tubería del inyector 30 a través de una sección flexible 32 y hacia la tubería de la lanza 42 de la lanza 40. La lanza 40 es colocada en la fosa de la cuchara de colada 40 por medio de un manipulador de la lanza 120, el cual se encuentra montado sobre la superficie del suelo G. El manipulador de una lanza 120 incluye un poste de elevación 126, dos brazos de elevación 122 unidos de manera giratoria al poste de elevación 126, un pistón de elevación 124 el cual eleva los brazos de elevación 122 y un montaje adaptador de elevación 128, el cual asegura la tubería de la lanza 42 a los brazos de elevación 122.

Las partículas que se desplazan a través de la tubería de la lanza 42 salen del extremo de la lanza 44 y hacia el hierro-silicio fundido 80. Las partículas de magnesio, tras entrar en contacto con el hierro-silicio fundido 80, se funden y se evaporan en el hierro-silicio y eventualmente se alean con el material de hierro-silicio en la cuchara de colada 70. El gas portador de nitrógeno y algunas de las partículas evaporadas que no se alean con la aleación de hierro-silicio 80 burbujean hacia arriba a través de la superficie de la aleación de hierro-sílice 80, dando como resultado humos 110, los cuales son ventilados desde la fosa de la cuchara de colada 90 a través de la campana de extracción 100. El burbujeo de esos gases en la aleación de hierro-silicio 80 agita la aleación para facilitar la aleación del magnesio y para hacer la composición de hierro-silicio uniforme. Refiriéndose ahora a la FIGURA 2, se muestra una modalidad alternativa de la invención. En la FIGURA 2, se utilizan dos inyectores 120, 130 para suministrar partículas a la lanza 40. El inyector 120 incluye partículas de magnesio y partículas de alta temperatura de fusión. La relación de partículas de magnesio a partículas de alta temperatura de fusión es de aproximadamente 1.1:1 a 10:1, de manera preferible de 2:1 a 10:1. El inyector 130 contiene material de alta temperatura de fusión y poco, si lo hay, magnesio.

Las partículas de los inyectores 120 y 130 pueden ser fluidizadas antes de ser transportadas a través de las puertas del inyector 122,132 y hacia la tubería del inyector ^ 30. Las partículas en la tubería del inyector 30 son 5 transportadas a la lanza 40 por un gas de transporte el cual es alimentado a través de la línea 26 hacia la tubería del inyector 30. Durante un transporte en la tubería del inyector 30, las partículas de los inyectores 120, 130 son mezcladas juntas. Las partículas en la tubería del inyector 30 se 10 desplazan a través de una sección flexible 32 y hacia la ^ punta de la lanza 42 de la lanza 40. La relación de partículas de magnesio a las partículas de alta temperatura de fusión que pasan a través de la .lanza 40 es de aproximadamente 5:95 hasta aproximadamente 9.0:10. Las 15 partículas se desplazan a través de la lanza 40 y hacia fuera del extremo de la lanza 40 hacia el hierro-silicio fundido 80, hierro-silicio fundido el cual está contenido en la cuchara de colada 70 en la punta de la cuchara de colada 90. De manera preferible, al menos el 10% de las partículas en el 20 inyector 120 son partículas de alta temperatura de fusión para reducir la probabilidad de la combustión inadvertida de las partículas de magnesio durante el transporte y manipulación. De manera preferible, el gas de transporte para cada inyector es el mismo.

La composición de las partículas de alta temperatura de fusión se selecciona de modo que el punto de fusión de tales partículas sea sustancialmente mayor que el punto de fusión de magnesio. En una modalidad preferida, las partículas de hierro-silicio son utilizadas con las partículas de alta temperatura de fusión. En otra modalidad, las partículas de magnesio-hierro-silicio son utilizadas únicamente o en combinación con partículas de hierro-silicio con las partículas de alta temperatura de fusión. El uso de uno o ambos de esos tipos de partículas en el proceso de aleación de hierro-silicio fundido con magnesio da como resultado la no introducción de contaminantes en la aleación de hierro-silicio. Además, las partículas finas de la fundición de la aleación de magnesio-hierro-silicio pueden ser recicladas y utilizadas posteriormente con las partículas de alta temperatura de fusión para la aleación posterior del magnesio en otro lote de metal de hierro-silicio. Cuando son utilizadas partículas de hierro-silicio, la composición de tales partículas es en general del 15 a 95 por ciento de silicio y 5 a 85 por ciento de hierro. Cuando son utilizadas partículas de magnesio-hierro-silicio, de manera general la composición es del 0.05 al 20% de magnesio, del 15 al 95% de silicio, y del 5 al 85% de hierro. Cuando van a ser incluidas aleaciones de metal adicionales en la composición de aleación de hierro-silicio, esas aleaciones pueden ser incluidas por las partículas de alta temperatura de fusión y/o aleadas con tales partículas de alta temperatura de fusión. La composición de las partículas de magnesio selecciona de modo que las partículas de magnesio contengan un muy alto porcentaje de magnesio. El contenido de magnesio de las partículas de magnesio es al menos del 90 por ciento de magnesio, de manera preferible 95 por ciento de magnesio, de manera más preferible 98 por ciento de magnesio. Los tamaños de partícula de las partículas de magnesio y las partículas de alta temperatura de fusión se seleccionaron de modo que se lograr un transporte apropiado y fácil de las partículas de metal hierro-silicio fundido. Los tamaños de partícula metálica que son demasiado pequeñas pueden crear riesgos de seguridad de manipulación del material. Los tamaños de partícula que son demasiado grandes son muy difíciles de fluidizar y/o pueden causar problemas durante el transporte, tal como quedar obstruidas dentro de la tubería de inyección. De manera preferible, el tamaño de partícula promedio de las partículas de magnesio y las partículas de hierro-silicio o magnesio-hierro-silicio de alta temperatura de fusión es de al menos aproximadamente 1.5 mm, y de manera preferible de entre aproximadamente 0.18 y 1.5 mm. La temperatura de fusión de las partículas de alta temperatura de fusión se selecciona de modo que absorba. una cantidad suficiente de calor cuando las partículas se están desplazando a través de la lanza 40 para inhibir o prevenir que las partículas de magnesio se fundan mientras estén dentro de la lanza. Este efecto de absorción de calor de las partículas de aleación de alta fusión supera los problemas con los procesos de inyección pasados que utilizan partículas de magnesio dado que la absorción del calor por las partículas de aleación de alta fusión inhibe que las partículas de magnesio se fundan, reduciendo de este modo y/o eliminando sustancialmente la obstrucción de la lanza causada por las partículas de magnesio fundidas. Las partículas de alta temperatura de fusión se formulan de modo que la temperatura de fusión de esas partículas sea sustancialmente mayor que la de las partículas de magnesio. De manera preferible, las partículas de aleación de alta fusión tienen una temperatura de fusión promedio de al menos aproximadamente de 2200 °F (1204. 4°C). Además de seleccionar las partículas de alta temperatura de fusión para inhibir la fusión de las partículas de magnesio, se combinan suficientes cantidades de partículas de alta temperatura de fusión con las partículas de magnesio, de modo que sea absorbida una cantidad suficiente de calor por las partículas de metal de alta temperatura de fusión. Al menos el diez por ciento en peso de la mezcla de partículas que se agrega a la aleación de hierro-silicio 70 es de partículas de alta temperatura de fusión . Una formulación general del magnesio-hierro-silicio después de que es inyectado hierro-silicio con la mezcla de partículas incluye (en por ciento en peso) : Hierro 5-85 Magnesio 0.05-20 silicio 15-95 Una composición de hierro colado después de que la aleación de magnesio-hierro-silicio es agregada a hierro fundido incluye (en por ciento en peso) : Hierro 80-98 Aluminio 0-0.2 Carbono 1.8-4 Cromo 0-5 Cobre 0-3 Magnesio 0.02-0 Manganeso 0.2-2 Molibdeno 0-1 Níquel 0-20 Silicio 0.8-17 Como puede ser apreciado, el proceso de alear hierro-silicio fundido puede ser utilizado para alear y/o desulfurar hierro colado u otros materiales ferrosos. Puede utilizarse un gas protector no oxidante para proteger la parte superior de la aleación fundida de hierro-silicio durante la aleación con las partículas. Pueden ser utilizados gases protectores tales como el argón, nitrógeno, helio y/o gas natural. El ambiente protegido previene principalmente que el oxígeno interactúe con la aleación de hierro-silicio fundido para reducir la cantidad de escoria que se forme y reducir o prevenir la combustión de los humos que escapen de la superficie de la aleación de hierro-silicio. La invención ha sido descrita con referencia a una modalidad preferida y alternativas de la misma. Se cree que muchas modificaciones y alteraciones en las modalidades descritas serán fácilmente sugeridas por si mismas a aquellos expertos en la técnica tras la lectura y comprensión de la descripción detallada de la invención. Se pretende incluir todas aquellas modificaciones y alteraciones en tanto entren dentro del alcance de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un agente de tratamiento para un material ferroso fundido, caracterizado porque comprende una mezcla de ^ partículas de alta temperatura de fusión y partículas de 5 magnesio, el contenido de partículas metálicas de alta temperatura de fusión de la mezcla presente en una cantidad efectiva para inhibir la conversión de las partículas de magnesio en el magnesio fundido antes de que las partículas de magnesio entren al material ferroso fundido. 10 2. El agente de tratamiento de conformidad con la ^ reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión incluyen al menos dos metales seleccionados del grupo que consiste de aluminio, antimonio, berilio, boro, calcio, cromo, cobre, hierro, magnesio, 15 manganeso, níquel, metales de tierras raras, silicio, plata, sodio, estroncio, estaño, titanio, vanadio, zinc, circonio y mezclas de los mismos. j 3. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque las partículas de alta 20 temperatura de fusión incluyen g-Fe-Si, Fe-Si, y mezclas de los mismos. . El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión incluyen carburo de calcio, cal y 25 mezclas de los mismos. 5. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de las partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de alta temperatura de fusión es de- aproximadamente 10:90 a 95:5. 6. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la relación de las partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 95:5. 7. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la relación de las partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90' a 95:5. 8. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la relación de las partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 95:5. 9. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la relación de las partículas de aleación de alta fusión a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 40:60. 10. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la relación de las partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 40:60. 11. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la relación de las partículas de alta temperatura de fusión a las partículas de ^ magnesio es de aproximadamente 10:90 a 40:60. 5 12. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 13. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque las partículas de 10 magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. ^ 14. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 15. El agente de tratamiento de conformidad con la 15 reivindicación 10, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 16. El agente de tratamiento de conformidad con la ^ reivindicación 3, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 20 17. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 18. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de magnesio tienen un tamaño de partícula promedio de menos de aproximadamente 1.5 mm. 19. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque las partículas de magnesio tienen un tamaño de partícula promedio de menos de aproximadamente 1.5 mm. 20. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión tienen un tamaño de partícula promedio de menos de aproximadamente 1.5 mm. 21. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión tienen un tamaño de partícula promedio de menos de aproximadamente 1.5 mm. 22. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque las partículas tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0.18 a 1.5 mm. 23. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque las partículas tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0.18 a 1.5 mm. 24. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque las partículas tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0.18 a 1.5 mm. 25. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque las partículas tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 0.18 a 1.5 mm. 26. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión tienen un punto de fusión promedio mayor de aproximadamente 2200°F (104.44°C). 27. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión tienen un punto de fusión promedio mayor de aproximadamente 2200°F (104.44°C). 28. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión tienen un punto de fusión promedio mayor de aproximadamente 2200°F (104.44°C). 29. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son mezcladas juntas antes de que las partículas sean agregadas al material ferroso fundido. 30. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son mezcladas juntas antes de que las partículas sean agregadas al material ferroso fundido. 31. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son mezcladas juntas antes de que las partículas sean agregadas al material ferroso fundido. 32. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son mezcladas juntas antes de que las partículas sean agregadas al material ferroso fundido. 33. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son mezcladas juntas antes de que las partículas sean agregadas al material ferroso fundido. 34. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son inyectadas bajo la superficie del material ferroso fundido. 35. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 31, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son inyectadas bajo la superficie del material ferroso fundido. 36. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son inyectadas bajo la superficie del material ferroso fundido. 37. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio son inyectadas bajo la superficie del material ferroso fundido. 38. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio se agregan en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 39. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 35, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio se agregan en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 40. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio se agregan en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 41. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque las partículas de alta temperatura de fusión y las partículas de magnesio se agregan en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 42. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la aleación de hierro-silicio-magnesio es agregada al hierro colado para producir una composición que incluye: Hierro 80-98% Aluminio 0-0.2% Carbono 1.8-4% Cromo 0-5% Cobre 0-3% Magnesio 0.02-0.1% Manganeso 0.2-2% Molibdeno 0-1% Níquel 0-20% Silicio 0.8-17% 43. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material ferroso es una aleación de hierro-silicio. 44. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque el material ferroso es una aleación de hierro-silicio. 45. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 40, caracterizado porque el material ferroso es una aleación de hierro-silicio. 46. El agente de tratamiento de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado porque el material ferroso es una aleación de hierro-silicio. 47. Un método para alear un material ferroso, caracterizado porque comprende: a) fundir un material ferroso; b) insertar una lanza en el material ferroso fundido hasta que el extremo de la lanza esté al menos parcialmente sumergido debajo de la superficie del material ferroso fundido; c) inyectar partículas a través de la lanza y hacia el material ferroso fundido para alterar la composición del material ferroso fundido, las partículas tienen una composición la cual inhibe al menos parcialmente la fusión de las partículas antes de que las partículas entren en el material ferroso fundido, reduciendo por lo tanto la ocurrencia de obstrucción del extremo de la lanza por partículas fundidas. 48. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque las partículas incluyen al menos dos composiciones de partículas metálicas; la primera composición de partículas incluye partículas de magnesio, y la segunda composición de partículas incluye partículas de aleación de hierro. 49. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro incluyen hierro y un agente de aleación de hierro, el agente de aleación de hierro incluye un metal seleccionado del grupo que consiste- de aluminio, antimonio, berilio, boro, calcio, cromo, cobre, hierro, magnesio, manganeso, níquel, metales de tierras raras, silicio, plata, sodio, estroncio, estaño, titanio, vanadio, zinc, circonio y mezclas de los mismos. 50. El método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro consisten sustancialmente de una aleación de Mg-Fe-Si, Fe-Si, y mezclas de los mismos. 51. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque las partículas incluyen al menos dos composiciones de partículas; la primera composición de partículas incluye partículas de magnesio, y la segunda composición de partículas incluye cal y/o carburo de calcio. 52. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque la relación de las partículas de aleación de hierro a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 95:5. 53. El método de conformidad con la reivindicación 52, caracterizado porque la relación de las partículas de aleación de hierro a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 40:60. 54. El método de conformidad con la reivindicación 50, caracterizado porque la relación de las partículas de aleación de hierro a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 40:60. 55. El método de conformidad con la reivindicación 51, caracterizado porque la relación de partículas de cal y/o carburo de calcio a las partículas de magnesio es de aproximadamente 10:90 a 40:60. 56. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 57. El método de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 58. El método de conformidad con la reivindicación 55, caracterizado porque las partículas de magnesio incluyen magnesio sustancialmente puro. 59. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque las partículas de magnesio tienen un tamaño de partícula promedio de entre aproximadamente 0.18 y 1.5 mm. 60. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro tienen un tamaño de partícula promedio de entre aproximadamente 0.18 y 1.5 mm. 61. El método de conformidad con la reivindicación 51, caracterizado porque las partículas de magnesio tienen un tamaño de partícula promedio de entre aproximadamente 0.18 y 1.5 mm. 62. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro tienen un punto de fusión mayor de aproximadamente 2200°F (104.44°C). 63. El método de conformidad con la reivindicación 57, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro tienen un punto de fusión mayor de aproximadamente 2200 °F (104.44°C) . 64. El método de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado porque incluye el paso de mezclar juntas las partículas de aleación de hierro y partículas de aleación de hierro antes de inyectar las partículas en el material ferroso fundido. 65. El método de conformidad con la reivindicación 61, caracterizado porque incluye el paso de mezclar juntas las partículas de magnesio y partículas de cal y/o carburo de magnesio antes de inyectar las partículas en el material ferroso. 66. El método de conformidad con la reivindicación 63, caracterizado porque incluye el paso de mezclar juntas partículas de aleación de hierro y partículas de magnesio antes de inyectar las partículas en el material ferroso fundido. 67. El método de conformidad con la reivindicación 64, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro y las partículas de magnesio son mezcladas al menos parcialmente, juntas, antes de entrar a la lanza. 68. El método de conformidad con la reivindicación 65, caracterizado porque las partículas de magnesio y las partículas de cal y/o carburo de calcio son mezcladas al menos parcialmente, juntas, antes de entrar a la lanza. 69. El método de conformidad con la reivindicación 66, caracterizado porque las partículas de aleación de hierro y las partículas de magnesio . son mezcladas al menos parcialmente, juntas, antes de entrar a la lanza. 70. El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado porque las partículas son agregadas en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 71. El método de conformidad con la reivindicación 68, caracterizado porque las partículas son agregadas en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 72. El método de conformidad con la reivindicación 69, caracterizado porque las partículas son agregadas en una cantidad suficiente al material ferroso fundido para formar una aleación de magnesio-hierro-silicio que tiene una composición que incluye: Hierro 5-85% Magnesio 0.05-20% Silicio 15-95% 73. El método de conformidad con la reivindicación 70, caracterizado porque incluye el paso de agregar la aleación de hierro-silicio-magnesio al hierro fundido para formar un hierro colado que tiene una composición que incluye : Hierro 8C 1-98% Aluminio 0-¦0.2% Carbono 1. 8-4% Cromo 0-¦5% Cobre 0-3% Magnesio 0. 02-0.1% Manganeso 0. 2-2% Molibdeno 0- 1% Níquel 0-20% Silicio 0. 8-17% El método de conformidad ( 71, caracterizado porque incluye el paso- de agregar la aleación de hierro-silicio-magnesio al hierro fundido para formar un hierro colado que tiene una composición que incluye : Hierro 80-98% Aluminio 0-0.2% Carbono 1.8-4% Cromo 0-5% Cobre 0-3% Magnesio 0.02-0.1 Manganeso 0.2-2% Molibdeno 0-1% Níquel 0-20% Silicio 0.8-17% 75. El método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el material ferroso es una aleación hierro-silicio. 76. El método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el material ferroso es una aleación hierro-silicio. 77. El método de conformidad con la reivindicación caracterizado porque el material ferroso es una aleación hierro-silicio .