BRPI0407452B1 - ferro fundido laminado e método de produção do mesmo. - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FERRO FUNDIDO LAMINADO E MÉTODO DE PRODUÇÃO DO MESMO".
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade e a um método de produção do mesmo. TÉCNICA ANTERIOR
Já é conhecido ferro fundido rígido na forma de ferros fundidos dúcteis obtidos pela adição de Mg, Ca, Ce e outros elementos de um agente de esferoidização da grafite e executando-se a esferoidização da grafite. Também é conhecido o ferro fundido vermicular compacto (ora referido co- mo "ferro fundido C/V"). Além disso, o ferro fundido maleável obtido pelo tra- tamento térmico de ferro gusa branco obtido pela fusão do gusa branco.
No ferro fundido C/V, a grafite não se torna esferoidal e está presente como uma forma intermediária de massas de grafite, etc. Também o ferro fundido maleável é bom em moldabilidade e é rico em ductibilidade e tenaz como aço ao ser tratado termicamente. É assim um material de consi- derável importância para uso nas estruturas de máquinas. Esse ferro fundido maleável é classificado em ferro fundido maleável de núcleo branco, ferro fundido maleável de núcleo preto, ferro fundido tendo um material base es- pecial, etc.
Entre esses, no ferro fundido maleável de núcleo preto, se so- bras de fundições de ferro fundido maleáveis são fundidas, elas mostram uma estrutura de gusa branco. Esta é dura e frágil, então no processo de produção o ferro é recozido para grafitização. O tempo e a temperatura das condições de recozimento são de-
terminados com base em numerosos outros fatores de fusão, mas geralmen- te esse recozimento inclui duas etapas de recozimento. A primeira etapa de recozimento é executada de 900 a 980°C de temperatura por 10 a 20 horas. Nesse tratamento a cementita livre é decomposta completamente. A segun- da etapa de recozimento é executada por uma combinação de resfriamentos gradativos em uma faixa de temperatura de 700 a 760°C com o propósito de grafitização direta e tratamento de longo prazo a 700 a 730°C na faixa de grafitização da cementita em perlita. Dessa forma, o tempo necessário para o processo total de recozimento é geralmente de 20 a 100 horas conforme descrito no Iron and Steel Institute of Japan1 3a Edição, Tekko Binran, Vol. V "Metalurgia da Fundição, do Forjamento e do Pó", pp. 115 a 116, 1982.
O ferro fundido dúctil e o ferro fundido maleável podem ser lami- nados até um certo ponto. A laminação de produtos fundidos semi-acabados para se obter uma chapa de ferro fundido, uma folha de ferro fundido, barras de ferro fundido, e outros ferros fundidos laminados pode ser esperada como uma abertura para usos para diversas aplicações. Entretanto, tais ferros fun- didos têm condições de laminação restritas e suas aplicações são limitadas.
Além disso, como método para obtenção de produtos fundidos semi-acabados servindo como material laminado, geralmente foi usado o método de Iingotamento de derramar o fundido em um molde de areia ou outro tipo de molde para se obter um produto fundido semi-acabado, mas algumas vezes o Iingotamento contínuo é executado como meio para au- mentar a produtividade.
Entretanto, no método da referência acima, há o problema de que com o Iingotamento de um ferro fundido maleável, é necessário um tempo muito longo para a grafitização, de forma que a produtividade é nota- damente pobre e, também, o longo aquecimento resulta em oxidação e des- carburação da superfície, então o aquecimento em uma atmosfera não oxi- dante é necessário para suprimir esse problema e o custo do tratamento aumenta. Também, apesar do ciclo de recozimento ser adequado, a grafite precipitada após o tratamento não é esferoidal. Portanto, não se pode dizer que a grafitização é uma característica suficientemente satisfatória. Em par- ticular, em termos de equilíbrio de resistência e ductilidade e de resistência à fadiga, o ferro fundido maleável não é tão superior se comparado com o fer- ro fundido a uma taxa comum. Também a melhoria a partir dessas caracte- rísticas é portanto desejada.
Como oposto a isso, a Publicação de Patente Japonesa (A) 7-138636 não descreve um método para tratamento para grafitização em um tempo curto, e a grafite precipitando após o tratamento não é completamente esferoidal. Também, com o ferro fundido obtido pela laminação de ferro fun- dido dúctil ou de ferro fundido maleável, a grafite forma flocos finos distribuí- dos de forma laminar no momento da laminação, portanto a trabalhabilidade acaba tornando-se pobre.
Também, no Iingotamento contínuo do ferro fundido normal, moldes de grafite são usados com o propósito de prevenção de resfriamen- to, mas o ferro fundido branco é difícil de lingotar-se continuamente devido à ampla região de co-presença das fases sólida e líquida. Conforme mostrado na Patente Japonesa No. 4074747, portanto, isto não é executado de manei- ra nenhuma.
Dessa forma, conforme mostrado na Patente Japonesa No.3130670, usando-se uma máquina de Iingotamento de cilindros duplos para Iingotamento de gusa branco em folhas e tratando-se termicamente o produ- to resultante para se produzir folhas de ferro fundido compreendidas de ferro fundido maleável é também concebível como um método de produção de folhas rígidas de ferro fundido, mas nesse caso, da mesma forma que no caso da produção de ferro fundido maleável, o resultado se torna massas de grafite, isto é, a esferoidização da grafite é insuficiente, então há o problema de trabalhabilidade insuficiente. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
A presente invenção foi feita em vista dessa situação e tem co- mo seu objetivo a provisão de ferro fundido rígido e produtos semi-acabados de ferro fundido excelentes em trabalhabilidade sem tratamento térmico que requeiram uma energia térmica massiva e um longo tempo e um método de produção que permita a eficiente produção dos mesmos. Note que "ferro fundido e produtos semi-acabados de ferro fundido" a que se referiu na pre- sente invenção inclui o próprio ferro fundido, produtos semi-acabados de ferro fundido conforme fundido obtidos por Iingotamento por desmoldamento, etc., e produtos semi-acabados de ferro fundido laminado obtidos pela Iami- nação do ferro fundido ou produtos semi-acabados de ferro fundido. A es- sência da invenção é como segue:
(1) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade, compreen- dido de ferro fundido de um sistema de ingredientes de ferro fundido branco satisfazendo (%C) < 4,3 - (%Si) -ξ- 3 e C > 1,7% e incluindo um elemento es- feroidal selecionado do grupo de Mg, Ca e um metal terra rara (REM)1 dentre do qual são dispersas, independente ou complexamente, pelo menos um entre partículas de grafite esferoidal e de grafite aplainada com as superfí- cies externas parcialmente ou completamente cobertas com ferrita.
(2) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi- dade com (1), onde as partículas de grafite esferoidal ou de grafite aplainada são dispersas a uma densidade de 50 partículas/mm2 ou mais.
(3) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi-
dade com (1), onde as partículas de grafite aplainada têm uma largura de0,4 mm ou menos e um comprimento de 50 mm ou menos.
(4) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi- dade com (1), onde a razão de ferrita no ferro fundido é de 70% ou mais.
(5) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi-
dade com (1), incluindo, como ingredientes do ferro fundido, pelo menos um entre Cr > 0,1 % em peso e Ni > 0,1% em peso.
(6) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi- dade com (1) a (4), em que as partículas de grafite esferoidal ou aplainada
são aglutinadas complexamente com pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus compostos complexos contendo pelo me- nos entre Mg, Ca e um REM.
(7) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi- dade com (6), em que o pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfe-
tos, nitretos, ou seus compostos complexos tem diâmetro de 0,05 a 5 μιτι.
(8) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi- dade com (1) a (4), na forma de um produto semi-acabado na forma de folha de ferro fundido, chapa de ferro fundido ou trilho de ferro fundido.
(9) Ferro fundido laminado de alta trabalhabilidade em conformi-
dade com (8), em que o produto semi-acabado tem uma espessura de 1 a400 mm.
(10) Método de produção do ferro fundido laminado de alta tra- balhabilidade em conformidade com (8), compreendendo as etapas de:
Iingotamento da fusão de ingredientes compreendidos de ferro fundido branco satisfazendo (%C) < 4,3 - (%Si) 3 e C > 1,7% ao qual foi adicionado um agente de esferoidização; e uma entre laminação do ferro fundido obtido, na faixa de temperatura de900°C ou menos, seguido por tratamento térmico do ferro fundido laminado na faixa de temperatura acima de 90°C até 1150°C; e
laminação do ferro fundido obtido, na faixa de temperatura acima de 900°C até 1150°C. (11) Método de produção de de ferro fundido laminado de alta
trabalhabilidade em conformidade com (10), em que o agente de esferoidi- zação inclui pelo menos um entre Mg, Ca e um REM.
(12) Método de produção de de ferro fundido laminado em con- formidade com (8), incluindo um tratamento térmico adicional do material laminado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Figura 1 são fotografias de estruturas metálicas de folhas pro- duzidas conforme uma configuração da presente invenção. A Figura 1(a) é uma fotografia da estrutura metálica mostrando a estrutura do Exemplo da 20 Invenção n° 1a, a Figura 1(b) mostrando a estrutura do Exemplo da Inven- ção n° 1b, e a Figura 1(c) mostrando a estrutura do Exemplo Comparativo n° 1.
A Figura 2 é uma fotografia ampliada da grafite nos produtos folha conforme os exemplos da presente invenção, onde a Figura 2(a) é uma 25 fotografia ampliada da grafite do Exemplo da Invenção n° 1a e a Figura 2(b) a grafite do Exemplo da Invenção n° 1b.
A Figura 3 são fotografias das estruturas metálicas dos produtos folha conforme os exemplos da presente invenção após a corrosão Nytal1 onde a Figura 3(a) é uma fotografia mostrando a estrutura metálica do E- 30 xemplo da Invenção n° 1a, a Figura 3(b) a estrutura metálica do Exemplo da Invenção n° 1b e a Figura 3(c) a estrutura metálica do Exemplo da Invenção n° 2b. A Figura 4 é uma vista de uma máquina de Iingotamento contí- nuo conforme uma modalidade da presente invenção. MELHOR FORMA DE OPERAR A INVENÇÃO
Os inventores descobriram recentemente lingotando-se uma fu- são de ingredientes de ferro fundido branco à qual foi adicionado um agente de esferoidização de forma a se obter um produto semi-acabado de ferro fundido, laminando-se esse produto semi-acabado lingotado, e então tratan- do-o termicamente, é possível se produzir ferro fundido de grafite esferoidal excelente em trabalhabilidade compreendido de ferro fundido laminado no qual as partículas da grafite esferoidal estão dispersas.
Especificamente, eles adicionaram um agente de esferoidização a uma fusão de ferro fundido de ingredientes de ferro fundido branco, e en- tão o lingotaram. O produto semi-acabado conforme lingotado obtido falhou em revelar quaisquer partículas de grafite na sua estrutura. A seguir, eles laminaram esse produto semi-acabado lingotado a uma temperatura relati- vamente baixa, então trataram-no termicamente a uma temperatura relati- vamente alta. O ferro fundido obtido mostrou partículas de grafite esferoidal em sua estrutura. Eles aprenderam, através do dobramento do ferro fundido, que a trabalhabilidade era extremamente boa. Eles verificaram que as partí- cuias de grafite esferoidal no ferro fundido foram cobertas sobre parte ou na totalidade de suas superfícies externas com ferrita e que o ferro fundido com uma grande fase ferrita é bom em trabalhabilidade. Os mesmos resultados conforme acima foram obtidos para ferro fundido na forma de folhas, chapas, trilhos, etc.
Também, eles recém-descobriram que no caso do ferro fundido
onde as partículas de grafite dispersas não são esferoidais, mas aplainadas, uma boa trabalhabilidade é obtida e também a performance de amorteci- mento de vibrações e absorção de sons são superiores e que foi possível se produzir um ferro fundido no qual as partículas de grafite aplainada são dis- persas pelo Iingotamento de uma fusão dos ingredientes de ferro fundido branco nos quais um agente de esferoidização tenha sido adicionado e Iami- nando-se esse produto semi-acabado lingotado. Especificamente, eles adicionaram um agente de esferoidização a uma fusão de ferro fundido de ingredientes de ferro fundido branco, e en- tão o lingotaram. O produto semi-acabado conforme Iingotado falhou em mostrar quaisquer partículas de grafite na estrutura. A seguir, eles Iamina- ram a quente esse produto semi-acabado Iingotado a uma temperatura rela- tivamente alta. O fero fundido obtido mostrou uma estrutura onde partículas de grafite aplainada estavam dispersas. Eles aprenderam do dobramento do ferro fundido que ele era facilmente trabalhado e era superior na performan- ce de amortecimento de vibrações e de absorção de ruídos. Eles verificaram que as partículas de grafite aplainada no ferro fundido foram cobertas sobre parte ou sobre a totalidade de suas superfícies externas com ferrita e o ferro fundido com uma fase ferrita grande é bom em trabalhabilidade . Os mes- mos resultados conforme acima foram obtidos para ferro fundido na forma de folhas, chapas, trilhos, etc. Eles suspenderam a laminação a quente no meio e verificaram
que o produto semi-acabado Iingotado laminado mostrou partículas de grafi- te esferoidal e grafite reduzida do mesmo em sua estrutura e confirmaram que as partículas de grafite aplainada observadas na chapa de ferro fundido obtida pela laminação são o resultado das partículas do precipitado de grafi- te esferoidal no momento do aquecimento ou laminação do produto semi- acabado Iingotado que está sendo aplainado pela laminação.
A presente invenção foi feita com base nessas descobertas. A- baixo, a presente invenção será explicada em detalhes.
Inicialmente será explicado o ferro fundido de ingredientes de ferro fundido branco no qual uma grande quantidade de partículas de grafite esferoidal está dispersa conforme a presente invenção. Incidentalmente, como o "ferro fundido" acima, o ferro fundido laminado tal como uma folha de ferro fundido, uma chapa de ferro fundido e um trilho de ferro fundido po- dem ser mencionados. "Trilho de ferro fundido" significa barras, fios máqui- na, trilhos, cantoneiras, vigas I, vigas H, e outras seções de vigas, pranchas, etc. Também o ferro fundido obtido sem laminação usando-se uma máquina de Iingotamento contínuo com as paredes do molde movendo-se em sincro- nismo com o produto semi-acabado fundido pode também ser incluído como folha de ferro fundido. Na técnica anterior, nunca houve ferro fundido for- mando tais propriedades. Ao se obter ferro fundido com as propriedades como na presente invenção, pode ser garantida uma boa trabalhabilidade .
Abaixo, a folha de ferro fundido será usada como um exemplo
para a explicação.
A folha de ferro fundido é obtida adicionando-se um agente de esferoidização a uma fusão dos ingredientes de ferro fundido branco e Iingo- tando-se o resultante para se obter um produto semi-acabado fundido, Iami- nando-se esse produto semi-acabado fundido, e tratando-o termicamente. Detalhes do método de produção serão explicados mais tarde.
Nas partículas de grafite esferoidal da presente invenção, "esfe- roidal" não significa necessariamente uma esfera perfeita. A superfície pode ser grosseira ou partes podem até mesmo ser planas. A seguir, os ingredientes de ferro fundido branco serão explica-
dos. O C e o Si são os elementos mais importantes para a obtenção de ferro fundido branco e têm um grande efeito na velocidade de grafitização. Se o C e o Si são, em % em peso, (%C) < 4,3 - (%Si) r3eC>1,7%, preferivelmen- te (%C) < 4,3 - 1,3 χ (%Si) e C > 1,7%, o resultado torna-se ferro fundido branco. Aqui, (%C) significa o % em peso de C no ferro fundido branco, en- quanto (%Si) significa o % em peso de Si no ferro fundido branco. Se o teor de C for menor que 1,7%, em peso o ferro fundido branco não pode ser obti- do, então a faixa foi considerada como 1,7% em peso ou mais.
Também, para garantir a trabalhabilidade, a densidade das par- tículas de grafite esferoidal é preferivelmente de 50 partículas/mm2 ou mais. Se a densidade das partículas de grafite esferoidal for menor que 50 partícu- las/mm2, a trabalhabilidade se deteriora um pouco.
O tamanho das partículas de grafite esferoidal não é particular- mente limitado, mas geralmente é, em termos de diâmetro equivalente do círculo, 0,4 mm ou menos.
Também, para garantir a trabalhabilidade, a quantidade de ferrita que cobre as superfícies externas das partículas de grafite é preferivelmente .70% ou mais (base de volume), mais preferivelmente 80 a 90% ou mais, (base de volume). Com uma razão da ferrita no ferro fundido de menos de70% (base de volume), a trabalhabilidade cai um pouco.
Aqui, a razão da ferrita no ferro fundido é obtida descobrindo-se a taxa de área da ferrita em uma seção transversal do ferro fundido. Além isso, taxa de área pode ser verificaa por análise de imagem, etc.
Também, como ingredientes do ferro fundido, pelo menos um entre Cr > 0,1% em peso e Ni > 0,1% em peso é preferivelmente incluído. Isto é porque as inclusões de Cr e Ni permitem o controle da formação de partículas de grafite no momento da produção. Isto é, o Cr suprime a grafiti- zação no momento do lingotamento, enquanto o Ni age para promover a grafitização no momento do tratamento térmico. Entretanto, se o teor de Cr ou Ni for menor que 0,1% em peso, o efeito é duro de se obter, de forma que um teor de Cr ou de Ni de 0,1% em peso ou mais é preferível. Também o limite superior não é particularmente ajustado, mas pode ser adequadamen- te ajustado considerando-se o custo, a trabalhabilidade necessária, etc.
A grafite esferoidal dispersa é complexamente aglutinada com pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus com- postos complexos dos elementos do agente de esferoidização. Aqui, o "a- gente de esferoidização" significa os agentes de esferoidização Fe-Si-Mg, Fe-Si-Mg-Ca, Fe-Si-Mg-REM, Ni-Mg, etc. usados na produção de ferro fun- dido com grafite esferoidal e não são particularmente limitados.
Se os elementos do agente de esferoidização estiverem presen- tes, os elementos do agente de esferoidização no ferro fundido aglutinam-se com o oxigênio, o enxofre e o nitrogênio no ferro para formar partículas de óxidos, sulfetos, nitretos, e seus complexos compostos. Esses servem como núcleos para a formação de grafite esferoidal no momento do tratamento térmico após a laminação, onde são formadas partículas de grafite esferoidal complexamente aglutinadas com pelo menos um tipo dessas partículas. Como elementos específicos para um agente de esferoidização,
Mg, Ca e um metal terra rara (REM) são preferíveis do ponto de vista do e- feito de aceleração da esferoidização. Entre esses, o Mg é particularmente grande naquele efeito, portanto é mais preferível. Portanto, como agente de esferoidização, uma substância incluindo Mg, Ca ou um metal terra rara (REM) é preferida.
O agente de esferoidização pode ser um elemento único ou uma pluralidade de elementos. Qualquer que seja o caso, seu efeito é mostrado.
A seguir, a folha da presente invenção é compreendida de uma folha de ferro fundido dos ingredientes de ferro fundido branco onde pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfetos, nitretos ou seus compostos complexos de elementos do agente de esferoidização estão dispersos. A folha de ferro fundido é obtida adicionando-se um agente de
esferoidização a uma fusão dos ingredientes de ferro fundido branco e Iingo- tando-se o mesmo para se obter um produto semi-acabado fundido, Iami- nando-se então esse produto semi-acabado fundido antes de qualquer tra- tamento térmico após a laminação. Detalhes de seu método de produção serão explicados mais tarde.
Uma vez que essa folha de ferro fundido não é termicamente tratada, nenhuma partícula de grafite esferoidal é precipitada ali. Portanto, essa é uma folha de ferro fundido dos ingredientes do ferro fundido branco onde pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfetos, nitretos ou seus compostos complexos de elementos do agente de esferoidização são dis- persos. Os ingredientes do ferro fundido branco, os elementos do agente de esferoidização e as ações do Cr e do Ni são conforme explicado acima.
Também se a densidade das partículas for menor que 50 partí- culas/mm2, a formação de partículas de grafite esferoidal no momento do tratamento térmico torna-se um tanto lenta, a densidade das partículas de grafite esferoidal formadas torna-se um tanto pequena, e a grafite esferoidal torna-se bruta, então a trabalhabilidade etc. são facilmente prejudicadas. Portanto, a densidade do número de partículas é preferivelmente 50 partícu- las/mm2 ou mais.
Também, se essas partículas têm menos de 0,05 μιτι de tama-
nho, elas tornar-se-ão duras para atuar como núcleos para partículas de gra- fite esferoidal, enquanto se elas tiverem acima de 5 μιτι, as partículas de gra- fite esferoidal formadas tornar-se-ão brutas e a trabalhabilidade etc. serão facilmente prejudicadas, de forma que as partículas têm tamanho de preferi- velmente 0,05 μιη a 5 μηι. Aqui, o "tamanho das partículas" significa o diâ- metro equivalente do círculo das partículas.
Também, o produto semi-acabado fundido da presente inven-
ção, da mesma forma que as folhas não termicamente tratadas após a Iami- nação, é um produto semi-acabado fundido de ferro fundido compreendido dos ingredientes de ferro fundido branco onde pelo menos um tipo de partí- culas de óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus compostos complexos dos ele- mentos do agente de esferoidização estão dispersos.
O produto fundido semi-acabado é obtido pela adição de um a- gente de esferoidização a uma fusão dos ingredientes de ferro fundido bran- co e lingotando-se o mesmo como um produto fundido semi-acabado. Deta- lhes do método de produção serão explicados mais tarde. Esse produto se- mi-acabado fundido, como a folha não termicamente tratada após a Iamina- ção, não tem partículas de grafite esferoidal precipitadas nele.
Portanto, esse é um produto semi-acabado de ferro fundido dos ingredientes de ferro fundido branco onde pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus compostos complexos de elementos do agente de esferoidização são dispersos. Os ingredientes de ferro fundido branco, os elementos do agente de esferoidização, as ações de Cr e Ni, a densidade das partículas, etc. são conforme explicado acima.
O produto fundido semi-acabado pode ser produzido pelo Iingo- tamento em lingotes ou pelo Iingotamento contínuo, mas a grafite tende a se formar mais facilmente quanto mais lenta for a taxa de resfriamento no mo- mento do lingotamento. É, portanto, preferível produzir por Iingotamento con- tínuo usando-se um molde de cobre resfriado a água. No lingotamento con- tínuo, se a espessura do fundido tornar-se maior, a taxa de resfriamento no centro cai, então a espessura do produto fundido semi-acabado obtido por lingotamento contínuo é preferivelmente de 1 a 400 mm.
Especificamente, quando se produz uma folha, se a mesma é produzida a partir de uma máquina de lingotamento contínuo de placas finas, são obtidos produtos semi-acabados fundidos de uma espessura de 30 a120 mm ou similar. Também, se Iingotado por uma máquina de correia du- pla, correia curta, tambores duplos ou tambores curtos usando-se uma cor- reia, um cilindro, ou outros moldes móveis, é obtido um produto semi- acabado fundido de uma espessura de 1 a 30 mm ou similar (que pode ser referido como "folhas").
A seguir, o método de produção do produto semi-acabado fundi- do da presente invenção será explicado.
Inicialmente, um agente de esferoidização é adicionado à fusão dos ingredientes de ferro fundido branco. Os ingredientes do ferro fundido branco são conforme explicado acima. A adição de um agente de esferoidi- zação, preferivelmente pelo menos um entre Mg, Ca e um REM, é eficaz em termos de acelerar a esferoidização. O agente de esferoidização é geral- mente adicionado na panela, na panela intermediária, etc. Também a quan- tidade do agente de esferoidização adicionada não é particularmente limita- da enquanto que ao produto final folha pode ser garantida uma boa traba- lhabilidade. Ela pode ser adequadamente ajustada por estudos antecipados etc., mas geralmente é de 0,02% em peso ou similar em relação ao ferro fundido.
Também esse ferro fundido tem preferivelmente pelo menos um
entre Cr > 0,1% em peso, Ni > 0,1% em peso adicionado a ele. O Cr ou o Ni como acima, é geralmente adicionado á panela, á panela intermediária, etc.
Lingotando-se o ferro fundido assim obtido, o produto fundido semi-acabado da presente invenção é obtido. O método de Iingotamento não é particularmente limitado enquanto tem uma taxa de resfriamento dando um ferro fundido branco sobre todo o material como lingotado. Também a taxa de resfriamento não é particularmente limitada uma vez que é afetada pelas condições de Iingotamento bem como pode ser adequadamente ajustada. Entretanto, quanto mais rápida a taxa de resfriamento, mais fácil a formação de ferro fundido branco, portanto isto é preferido.
Portanto, quando se produz esse produto fundido semi-acabado, um molde usual de areia ou outro molde pode ser usado para o Iingotamen- to, mas partículas de grafite tendem a ser mais facilmente formadas quanto mais lenta for a taxa de resfriamento, assim a produção por uma máquina de Iingotamento contínuo com uma taxa de resfriamento relativamente mais rápida é preferível. Também, o uso de uma máquina de Iingotamento contí- nuo resulta em um aumento de produtividade e permite uma produção bara- ta.
Note que a presente invenção é baseada na obtenção de uma estrutura de ferro fundido branco conforme lingotado. Isto é para evitar que as partículas de grafite formadas pelos cristais primários e cristais eutéticos no momento da solidificação tornem-se mais brutas e obstruam a formação de cristais. Também, com partículas de grafite formadas no momento do Iin- gotamento, o estado de formação das partículas de grafite muda dependen- do da taxa de resfriamento, assim as partículas de grafite algumas vezes tornam-se irregulares em tamanho e número na direção da espessura. Em particular, próximo ao centro da espessura, há uma alta possibilidade de formação de grafite bruta.
Também, se o produto semi-acabado fundido já tem partículas de grafite presentes nele, quando se lamina o produto semi-acabado fundido para produzir uma folha de ferro, a laminação fará com que as partículas de grafite formem finas formas de flocos. Essas partículas finas de grafite em forma de flocos serão distribuídas em camadas, de forma que a trabalhabili- dade etc. serão prejudicadas. Portanto, é necessário que o produto fundido semi-acabado não seja formado com partículas de grafite.
Em oposição a isso, conforme o método da presente invenção, um agente de esferoidização incluindo elementos tais como Mg, Ca e REM é adicionado à fusão. Lingotando-se isso, o produto fundido semi-acabado não tem precipitação de partículas de grafite, mas tem partículas de óxidos, sul- fetos, nitretos, e seus compostos complexos dos elementos do agente de esferoidização aglutinado com oxigênio, enxofre, e nitrogênio no ferro dis- perso nele.
Também no Iingotamento contínuo do ferro fundido, normalmen- te um molde de grafite ou um molde refratário foi usado, mas com isso a ta- xa de resfriamento é lenta, então as partículas de grafite são facilmente pro- duzidas. Também a casca solidificada é lenta no crescimento, então o Iingo- tamento do ferro fundido branco foi difícil.
Isto é, se o ferro fundido branco é Iingotado usando-se um molde de grafite usado para Iingotamento contínuo do ferro fundido usual, o carbo- no se dissolve no fundido, de forma que o molde é seriamente danificado e um Iingotamento de longo prazo torna-se impossível. Também o ferro fundi- do branco tem uma ampla região de co-presença sólido-líquido, então com um molde de grafite a casca solidificada torna-se fraca em resistência, o rompimento ocorre facilmente, e portanto o Iingotamento torna-se difícil.
Portanto, usando-se um molde de cobre resfriado a água, torna- se possível aumentar a taxa de resfriamento e evitar a formação de partícu- las de grafite no produto fundido semi-acabado. Também pela promoção da formação da casca solidificada, um Iingotamento contínuo estável por um longo período de tempo torna-se possível. A velocidade de Iingotamento também pode ser aumentada se comparado com o uso de moldes de grafite ou refratários, de forma que a produtividade é melhorada.
Partículas de grafite tendem a tornar-se mais duras para formar a taxa de resfriamento mais rápida no momento do lingotamento. Portanto, para evitar a formação de partículas de grafite, o uso de uma máquina de lingotamento contínuo com uma taxa de resfriamento rápida é preferível. Especificamente, é preferível usar-se uma máquina de lingotamento contí- nuo usando-se um molde de cobre resfriado a água como usado no lingota- mento contínuo normal de aço, preferivelmente uma máquina de Iingotamen- to contínuo de placas finas ou uma máquina de lingotamento contínuo com molde de paredes móveis em sincronismo com o produto semi-acabado fun- dido.
A espessura do produto fundido semi-acabado obtida pelo lingo- tamento de uma placa ou bloco em uma máquina de lingotamento contínuo usando um molde de cobre resfriado a água usado para o lingotamento con- tínuo usual de aço é de 120 a 400 mm ou similar, a espessura do produto semi-acabado fundido obtido por uma máquina de lingotamento contínuo de placas finas é de 30 a 120 mm ou similar, e a espessura de um produto fun- dido semi-acabado obtido por uma máquina de Iingotamento contínuo de correias duplas, correia curta, tambores duplos ou tambor curto usando cor- reia, cilindro ou outros moldes móveis (que podem ser referidos como "fo- lhas") é de 1 a 30 mm ou similar.
Também, quando se produz produtos em forma de barra, eles podem ser Iingotados usando-se máquinas de Iingotamento contínuo para barras tendo seções transversais quadradas ou circulares. A seção transver- sal do produto fundido semi-acabado nesse momento tem um comprimento de um lado ou do diâmetro do círculo de 75 a 250 mm ou similar.
O produto fundido semi-acabado produzido pelo método da pre- sente invenção conforme explicado acima, não tem quaisquer partículas de grafite formadas nele. Portanto, é possível aumentar-se a taxa de redução quando laminando-se a quente e, em alguns casos, laminando-se a frio o produto fundido semi-acabado.
Aqui, no momento da laminação, quando se produz uma folha de ferro fundido, o produto fundido semi-acabado obtido pelo Iingotamento contínuo ou Iingotamento por molde é aquecido em um forno de aquecimen- to ou o produto fundido semi-acabado quente é obtido como ele é e Iamina- do a quente até uma tira por uma máquina de laminação bruta e uma má- quina de laminação de acabamento. Este é então bobinado por uma bobina- deira para se obter uma folha laminada a quente. Em alguns casos, a folha laminada a quente bobinada é desbobinada, decapada, e então laminada a frio por uma máquina de laminação a frio e novamente bobinada para se obter uma tira laminada a frio.
Também, da mesma forma, quando se produz uma chapa de ferro fundido, um produto fundido semi-acabado por Iingotamento contínuo ou em um molde é aquecido em um forno de aquecimento, e então de acor- do com a necessidade laminado repetidamente por uma máquina de Iamina- ção de chapas na direção do comprimento e na direção da largura para se obter uma chapa nas dimensões predeterminadas, e então resfriado.
Também, quando se produz um produto fundido trilho, o produto fundido semi-acabado pelo Iingotamento contínuo ou de molde, etc. é aque- cido em um forno de aquecimento e laminado por uma máquina de Iamina- ção bruta, e uma máquina de laminação de acabamento tendo cilindros de formas predeterminadas para formar barras, fios máquina, trilhos, cantonei- ras, vigas I, vigas H, e outras seções que são então cortadas em compri- mentos predeterminados ou bobinados.
O ferro fundido laminado também não tem quaisquer partículas de grafite precipitadas nele. O estado dos elementos no agente de esferoidi- zação aglutinado com o oxigênio, enxofre e nitrogênio no ferro para formar partículas de óxidos, sulfetos, nitretos, e seus compostos complexos disper- sos nele é mantido.
Também pelo tratamento térmico do ferro fundido conforme la- minado obtido pela laminação e não tendo partículas de grafite formadas nele de forma a formar partículas de grafite esferoidal, torna-se possível pro- duzir ferro fundido com grafite esferoidal sem partículas em forma de flocos finos de grafite distribuídos nele em camadas.
No ferro fundido tratado termicamente após a laminação, as par- tículas dispersas dos óxidos, sulfetos, nitretos, e seus compostos complexos dos elementos do agente de esferoidização aglutinado com o oxigênio, en- xofre, e nitrogênio no núcleo da forma de ferro para formação de partículas de grafite esferoidal no tratamento térmico, de forma que as partículas de grafite são uniformemente dispersas e o número de partículas é grande e o tamanho é fino. Dispersando-se finamente as partículas de grafite esferoidal desta forma, um ferro fundido com excelente trabalhabilidade é obtido. A laminação a quente e a laminação a frio podem ser selecionadas adequa- damente conforme a espessura ou o material do produto buscado.
Se não há elementos do agente de esferoidização presente, mesmo com tratamento térmico após a laminação, as partículas de grafite não serão grafite esferoidal, mas serão massas de grafite ou grafite explodi- do. A grafitização levará também um longo tempo. Em oposição a isso, um tratamento térmico de curto prazo permite uma grafitização esferoidal.
Também, acima, o método de tratamento térmico do ferro fundi- do conforme Iingotado foi explicado, mas por exemplo quando um produto fundido semi-acabado de espessura de 1 a 30 mm ou similar obtido pelo Iingotamento em uma máquina de Iingotamento de correia dupla, correia cur- ta, tambores duplos, ou tambores curtos usando-se correia, cilindro, ou ou- tros moldes móveis (também chamado de "folha") não tem que ser laminado, ele pode ser tratado termicamente sem laminação.
No momento da laminação a quente, fazendo-se a temperatura de laminação acima de 900°C, a formação de partículas de grafite se tornará mais fácil, assim 900°C ou menos será preferível. Tornando-se a temperatu- ra de laminação 900°C ou menos, é possível obter-se mais confiavelmente um ferro fundido sem partículas de grafite formadas na folha após a lamina- ção. Também o mesmo se aplica ao aquecimento antes da laminação, isto é, se for usada a temperatura de aquecimento acima de 900°C, a formação de partículas de grafite tornar-se-á fácil, então 900°C ou menos é preferível. A seguir será explicada a temperatura do tratamento térmico
após a laminação do ferro fundido. Aqui, este tratamento térmico é almejado para promover grafitização esferoidal. Com uma temperatura de tratamento térmico de 900°C ou menos, a grafitização esferoidal leva um longo tempo, então acima de 900°C é preferível. O limite superior da temperatura do tra- tamento térmico não é particularmente ajustado, mas se a temperatura esti- ver acima de 1150°C, a resistência diminuirá e a tensão do tratamento térmi- co aumentará facilmente, então a execução do tratamento térmico a 1150°C ou menos é preferível.
Será explicado também o tempo de tratamento térmico após a laminação do ferro fundido. Na presente invenção, uma vez que o agente de esferoidização tenha sido adicionado, a grafitização esferoidal torna-se pos- sível em um curto espaço de tempo. Se aquecer-se por 60 minutos, algumas vezes as partículas de grafite acabarão tornando-se maiores. Quando isto é suscetível de acontecer, é preferível fazer-se o tempo de tratamento térmico após a laminação ser de 60 minutos ou menos. De acordo com o método da presente invenção, mesmo com 60 minutos ou menos de tratamento térmico o ferro fundido com partículas finas de grafite uniformemente dispersas nele pode ser obtido.
Na presente invenção, as partículas de grafite após o tratamento térmico do ferro fundido laminado ou o produto fundido semi-acabado fino etc. são cobertos com ferrita em parte ou em todas as suas superfícies ex- ternas. Se a taxa de resfriamento desse tratamento térmico é rápida, o ferro fundido terminará sendo resfriado antes de que seja formada ferrita suficien- te e a quantidade de ferrita se tornará pequena.
Portanto, para aumentar a razão da ferrita no ferro fundido, é importante garantir tempo para a mudança para ferrita. É preferível manter o ferro fundido de 730 a 650°C no processo de resfriamento após o tratamento térmico, por exemplo, é preferível mantê-lo ali por 30 minutos a 1 hora ou similar. Também, como outro método, é preferível resfriar gradativamente o ferro fundido de 730°C até 300°C pelo processo de resfriamento. É preferível fazer daquela taxa de resfriamento uma taxa de resfriamento de 10°C/min ou menos. Também ambos os métodos podem ser usados.
Acima de 730°C, a presença estável de ferrita torna-se dura, enquanto a menos de 300°C a ferrita torna-se difícil de produzir. Também com uma taxa de resfriamento acima de 10°C/min, a quantidade de ferrita cai facilmente.
A seguir será explicado o ferro fundido de ingredientes de ferro
fundido branco onde um grande número de partículas de grafite aplainada é dispersa conforme a presente invenção.
As numerosas partículas dispersas de grafite aplainada são compreendidas das partículas de grafite esferoidal aplainadas pela Iamina- ção, então as interfaces entre as partículas de grafite e o ferro base são lisas e cada partícula está presente independentemente.
Na técnica anterior, nunca houve a formação de ferro fundido com tais propriedades. Obtendo-se o ferro fundido de propriedades como as da presente invenção, pode ser garantida uma boa trabalhabilidade e tam- bém uma boa performance de amortecimento de vibrações e de absorção de ruído pode ser garantida.
Se as partículas de grafite aplainada tornarem-se brutas, a tra- balhabilidade é prejudicada, de forma que a largura das partículas de grafite é preferivelmente 0,4 mm ou menos, e o comprimento é 50 mm ou menos.
Tendo-se as partículas de grafite aplainada no ferro fundido co- bertas em parte ou totalmente nas suas circunferências externas com ferrita, a trabalhabilidade é também melhorada. Também para garantir a trabalhabi- Iidade , a quantidade de ferrita que cobre as superfícies externas das partí- culas de grafite é preferivelmente aumentada. A razão da ferrita no ferro fun- dido é preferivelmente 70% ou mais (base de volume), mais preferivelmente de 80 a 90% ou mais (base de volume). Se a razão da ferrita no ferro fundi- do for menor que 70% (base de volume), a trabalhabilidade declina um pou- co. Aqui, a razão da ferrita no ferro fundido é obtida descobrindo-se a taxa de área da ferrita em uma seção transversal do ferro fundido. Também a taxa de área pode ser descoberta por análise de imagem, etc.
Na técnica anterior, nunca houve ferro fundido formando tais propriedades. Obtendo-se ferro fundido de propriedades como as da presen- te invenção, uma boa trabalhabilidade pode ser garantida.
O ferro fundido acima é obtido adicionando-se um agente de esferoidização a uma fusão de ingredientes de ferro fundido branco, Iingo- tando-se a fusão para se obter um produto fundido semi-acabado, e Iami- nando-se a quente o produto fundido semi-acabado. Detalhes do método de produção serão explicados mais tarde.
Também, o fato dos ingredientes do ferro fundido branco forma- rem uma composição satisfazendo, em % em peso, (%C) < 4,3 - (%Si) -ξ- 3 e C > 1,7%, preferivelmente (%C) < 4,3 -1,3 χ (%Si) e C > 1,7% é o mesmo da descrição do ferro fundido de grafite esferoidal.
Também, a inclusão de pelo menos um entre Cr > 0,1% em peso e Ni > 0,1% em peso como ingredientes do ferro fundido é preferível da mesma forma que foi descrita para ferro fundido de grafite esferoidal.
As partículas dispersas de grafite aplainada são aglutinadas complexamente com pelo menos um tipo de partículas ou óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus compostos complexos dos elementos do agente de esferoi- dização. Aqui o "agente de esferoidização" significa os agentes de esferoidi- zação Fe-Si-Mg, Fe-Si-Mg-Ca1 Fe-Si-Mg-REM, Ni-Mg1 etc. usados na produ- ção de ferro fundido de grafite esferoidal e não é particularmente limitado.
Se houver elementos do agente de esferoidização presentes no ferro fundido, os elementos no agente de esferoidização disperso se agluti- narão com o oxigênio, enxofre, e nitrogênio no ferro para produzir óxidos, sulfetos, nitretos e seus compostos complexos. Este forma o núcleo para a precipitação de partículas de grafite no momento do aquecimento antes da laminação, e através da qual são formadas as partículas de grafite aglutina- das complexamente com pelo menos um tipo dessas partículas. As partícu- Ias de grafite complexamente aglutinadas com essas partículas são aplaina- das no momento da laminação.
Como elementos específicos do agente de esferoidização, Mg, Ca e terras raras (REM) são preferíveis em termos do efeito de aceleração da esferoidização. Entre esses, o Mg é particularmente grande no efeito, então é mais preferível. Portanto, como um agente de esferoidização, uma substância contendo Mg, Ca ou uma terra rara (REM) é preferível.
O agente de esferoidização pode ser um elemento único ou uma mistura de uma pluralidade de elementos. Qualquer que seja o caso, seu efeito é mostrado.
Também, mesmo para ferro fundido com partículas de grafite
aplainadas dispersas nele, as propriedades do produto fundido semi- acabado obtido pelo Iingotamento da fusão e o método de produção do pro- duto fundido semi-acabado são similares àqueles do ferro fundido com partí- culas de grafite esferoidal dispersas nele. O produto fundido semi-acabado produzido pelo método da pre-
sente invenção, conforme explicado acima, não é formado com partículas de grafite nele, mas partículas de grafite são formadas mais tarde pelo aqueci- mento adequado antes da laminação ou pelo aquecimento após a lamina- ção, de forma que é possível obter-se resistência permitindo a redução sob laminação, permitir a laminação a quente, e obter vários tipos de ferro fundi- do.
Isto é, no momento do aquecimento e da laminação a quente, os elementos no agente de esferoidização disperso aglutinam-se com o oxigê- nio, enxofre e nitrogênio no ferro para produzir óxidos, sulfetos, nitretos, e seus compostos complexos. Essas partículas servem como núcleo para a formação de partículas de grafite esferoidal, de forma que as partículas de grafite são uniformemente dispersas, grande em número e finas no tamanho. Uma vez que partículas de grafite esferoidal são finamente dispersas dessa forma, a laminação a quente torna-se fácil.
Também, o ferro fundido laminado tem partículas de grafite a- plainada dispersas nele. Esses não são conectados entre si, mas estão pre- sentes independentemente. Também as interfaces entre as partículas de grafite e o ferro base são lisas. Dispersando-se as partículas de grafite a- plainada dessa forma, o ferro fundido excelente na trabalhabilidade é obtido. Qualquer laminação a frio subseqüente pode ser adequadamente seleciona- da de acordo com a espessura e o material do produto procurado. Se não houver elementos do elemento agente de_esferoidização
no momento da laminação, as partículas de grafite não se tornarão partícu- las de grafite esferoidal, mas formarão massas de grafite ou de grafite ex- plodida e as interfaces entre as partículas de grafite aplainada no momento da laminação e o ferro base se tornarão brutos ou em forma de rede, então as rachaduras ocorrerão no momento da laminação e portanto a trabalhabili- dade etc. da folha laminada serão prejudicadas.
No momento da laminação a quente, quando a temperatura de aquecimento antes da laminação e a temperatura da laminação são 900°C ou menos, a formação de partículas de grafite torna-se difícil, então a tempe- ratura acima de 900°C é preferível. Tornando-se o aquecimento antes da laminação e a temperatura de laminação maior que 900°C, ao tempo do a- quecimento antes da laminação e no momento da laminação, a formação de partículas de grafite torna-se fácil e partículas de grafite aplainadas são fi- namente dispersas no ferro fundido obtido. Aqui os limites superiores da temperatura de aquecimento antes da laminação e da temperatura de lami- nação não são particularmente limitados e podem ser ajustados adequada- mente, mas geralmente essas operações podem ser executadas ao ponto de fusão do ferro, isto é, 1150°C ou menos.
Ter as partículas de grafite aplainadas no ferro fundido cobertas com ferrita em parte ou na totalidade de suas circunferências também au- menta a trabalhabilidade. Também, para garantir a trabalhabilidade, é prefe- rível aumentar a quantidade de ferrita que cobre as superfícies externas das partículas de grafite. Fazer a taxa de área da ferrita em uma seção transver- sal ser de 70% ou mais é preferível conforme explicado anteriormente.
Se a taxa de resfriamento após a laminação a quente for rápida, o ferro fundido terminará resfriando antes de que seja formada ferrita sufici- ente e portanto a quantidade de ferrita se tornará menor. Portanto, para au- mentar a razão da ferrita no ferro fundido, garantir o tempo para a mudança para ferrita após a laminação a quente é importante. Manter o ferro fundido de 730 a 650°C no processo de resfriamento após a laminação a quente é preferível. Por exemplo, mantê-lo ali por 30 minutos a 1 hora ou similar é preferível. Também, como outro método, é preferível resfriar-se gradativa- mente o ferro fundido no intervalo entre 730°C até 300°C no processo de resfriamento. A taxa de resfriamento é preferivelmente tornada uma taxa de resfriamento de 10°C/min ou menos. Também ambos os métodos acima po- dem ser usados.
Acima de 730°C, a presença estável de ferrita torna-se difícil,
enquanto que se abaixo de 300°C, a ferrita torna-se dura de se formar. Também, com uma taxa de resfriamento acima de 10°C/min, a quantidade de ferrita é facilmente reduzida.
Quando o ferro fundido laminado a quente é uma folha, ela pode ser tomada como uma bobina. Para aumentar a quantidade de ferrita nesse momento, o bobinamento a uma temperatura de 750 a 550°C é preferível uma vez que permite o resfriamento gradativo. A taxa de resfriamento nesse caso geralmente pode ser tornada 10°C/min ou menos.
Acima de 750°C, o acabamento da laminação e o bobinamento facilmente tornam-se difíceis. Por outro lado, se bobinarmos a menos de550°C, a quantidade de ferrita é facilmente reduzida.
Também, o ferro fundido com partículas de grafite aplainada dis- persas nele obtido pela laminação a quente conforme explicado acima pode ser laminado a frio de acordo com a necessidade.
Partículas de grafite aplainada absorvem facilmente a vibração, então se comparado com o ferro fundido de grafite esferoidal, torna-se pos- sível produzir ferro fundido melhor em amortecimento de vibrações e absor- ção de som. Exemplos (Exemplo 1)
Os ingredientes químicos de cada um dos ferros fundidos mos- trados na Tabela 1 foram fundidos em um forno de fundição, um agente de esferoidização foi adicionado, então o fundido foi Iingotado em um molde quadrado de 100 mm. O ferro fundido branco foi laminado a quente para se obter uma folha laminada a quente com espessura de 3,5 mm. Parte da fo- lha laminada a quente foi também laminada a frio para se obter uma tira Ia- minada a frio com 1,2 mm de espessura. Partes das chapas laminadas a quente e das tiras laminadas a frio obtidas pela laminação do ferro fundido branco foram tratadas termicamente em um forno de aquecimento. Após o fim do aquecimento, elas foram resfriadas até a temperatura ambiente acima de uma temperatura predeterminada. Por outro lado, os exemplos comparativos são exemplos de uso
da tecnologia convencional. Especificamente, no Exemplo Comparativo 1 um ferro fundido com grafite esferoidal comum foi Iingotado e o produto fundido semi-acabado foi laminado a quente. Também, no Exemplo Comparativo 2, a fusão de ferro fundido de um sistema de ingredientes de um ferro fundido branco foi Iingotado sem adição de qualquer agente de esferoidização, e o produto fundido semi-acabado obtido foi laminado a quente, laminado a frio, e então tratado termicamente após a laminação.
Amostras dos produtos fundidos semi-acabados obtidos, folhas laminadas a quente, tiras laminadas a frio, e folhas tratadas termicamente foram retiradas e examinadas quanto à composição dos precipitados por um SEM-EDX e quanto ao número de precipitados por um SEM. Também a forma e o número de partículas de grafite foram examinados por um micros- cópio ótico. Em adição, cada produto de folha foi corroído por uma solução corrosiva Nytal para expor a estrutura metálica que foi então examinada sob um microscópio ótico para medir a taxa de área da ferrita (algumas vezes referida como "taxa de ferrita"). Esses resultados estão resumidos na Tabela 2 e na Tabela 3. Os Exemplos nos 1a até 17a são exemplos de folhas de fer- ro laminado compreendidas de ferro fundido branco onde partículas de grafi- te esferoidal estão dispersas, enquanto o Exemplo n° 1b ao n° 17b são e- xemplos de folhas de ferro fundido compreendida de ferro fundido branco onde partículas de grafite aplainada estão dispersas. Dos resultados dos exemplos acima, aprendeu-se que nos e-
xemplos da invenção as folhas de ferro fundido nas quais as partículas de grafite esferoidal fina ou as partículas de grafite aplainada estão dispersas podem ser produzidas. Essas folhas de ferro fundido podem ser trabalhadas por dobramento sem rachaduras. Em particular, folhas com taxas de ferrita de 60% ou mais garantiram uma trabalhabilidade no dobramento, enquanto folhas com taxas de ferrita de 70% ou mais foram excelentes em trabalhabi- lidade .
Por outro lado, no Exemplo Comparativo 1, a quebra das bordas no momento da laminação a quente e a forma da folha foram insatisfatórias. A folha obtida acabou rachando no dobramento. No Exemplo Comparativo 2, ocorreu fratura no momento do dobramento.
Também, a Figura 1 mostra exemplos de fotografias da estrutura metálica das amostras de teste, onde a Figura 1(a) mostra a estrutura metá- lica do Exemplo da Invenção n° 1a, a Figura 1(b) mostra a estrutura do E- xemplo Comparativo n° 1b e a Figura 1(c) mostra a estrutura do Exemplo Comparativo n° 1. Da Figura 1, no Exemplo da Invenção n° 1a, as partículas de grafite são de forma esferoidal, enquanto no exemplo da invenção n° 1b as partículas de grafite são aplainadas. Conforme oposto a isso, no Exemplo Comparativo n° 1, as partículas de grafite formam formas de flocos finos presentes em camadas.
Também, a Figura 2 mostra exemplos de fotografias ampliadas de partículas de grafite dos exemplos da invenção. A Figura 2(a) mostra uma partícula de grafite esferoidal do n° 1a, enquanto a Figura 2(b) mostra uma partícula de grafite aplainada do n° 1b. Próximo ao centro de cada partícula de grafite há uma inclusão. Isto serviu como núcleo para a formação da par- tícula de grafite. Também o fato de que a inclusão próxima ao centro da gra- fite era Mg-O-S foi confirmada por um SEM.
Também, a Figura 3 mostra exemplos de fotografias das estrutu- ras metálicas das amostras de teste após a corrosão pela solução corrosiva NytaI, onde a Figura 3(a) mostra a estrutura metálica do Exemplo da Inven- ção n° 1a, a Figura 3(b) a do Exemplo da Invenção n° 1b, e a Figura 3(c) a do Exemplo 2(b). Da Figura 3 no Exemplo da Invenção n° 1a, as partículas de grafite esferoidal são cobertas por ferrita sobre substancialmente todas as suas circunferências, enquanto no Exemplo da Invenção η 1b, as partículas de grafite aplainadas são cobertas por ferrita sobre substancialmente toda a sua circunferência. Em oposição a isso, no Exemplo 2b, a taxa de área da ferrita é baixa. Há partículas de grafite aplainada cobertas por ferrita em to- das as suas circunferências e partículas de grafite aplainada cobertas por ferrita sobre suas circunferências apenas parcialmente, todas misturadas em conjunto. Em qualquer caso, as partículas de grafite foram cobertas por ferri- ta sobre todas as suas circunferências e a trabalhabilidade foi garantida. (Exemplo 2)
Uma fusão de ferro fundido com C: 3,4% em peso e Si: 0,3% em peso foi carregada com um agente de esferoidização Ni-Mg para Mg: 0,03% em peso, então foi Iingotado continuamente por uma máquina de Iingota- mento contínuo usando um molde de cobre refrigerado a água através de uma panela intermediária em uma placa de uma espessura de 200 mm e uma largura de 1000 mm de forma a produzir um produto fundido semi- acabado. A Figura 4 mostra um esboço da máquina de Iingotamento contí- nuo.
Parte desse produto fundido semi-acabado foi laminado a quen- te a 850°C para se obter uma folha laminada a quente com 3 mm de espes- sura. Também, parte da folha laminada a quente foi laminada a frio para se obter uma tira laminada a frio com uma espessura de 1 mm. As assim obti- das folha laminada a quente e tira laminada a frio foram aquecidas em um forno de aquecimento a IOOO0C por 30 minutos. Após o fim do aquecimento, elas foram deixadas resfriar até a temperatura ambiente. Foram tiradas a- mostras do produto fundido semi-acabado, da folha laminada a quente, da tira laminada a frio, e das folhas com tratamento térmico para exame da for- ma e da distribuição das partículas de grafite.
Como resultado, o produto fundido semi-acabado e a folha antes do tratamento térmico apresentaram partículas de óxidos e sulfetos de Mg e combinações desses de 0,1 a 3 μιη ou similar em tamanho, mas nenhuma partícula de grafite pode ser observada. Por outro lado, as folhas após o tra- tamento térmico revelaram partículas de grafite esferoidal tanto na folha la- minada a quente quanto na tira laminada a frio. O número dessas partículas de grafite esferoidal foi de aproximadamente 100 partículas/mm2 mostrando que um grande número de partículas finas foi disperso. Também, as partícu- Ias observadas antes do tratamento térmico estavam presentes dentro des- sas partículas de grafite esferoidal.
Também, outra parte do produto fundido semi-acabado foi lami- nada a quente a 950°C para se obter uma folha laminada a quente com 3 mm de espessura a qual foi então bobinada a uma temperatura de 600°C. Também parte da folha laminada a quente foi laminada a frio até uma tira laminada a frio com 1 mm de espessura. Amostras do produto fundido semi- acabado, da folha laminada a quente, e da tira laminada a frio foram tiradas e examinadas quanto à forma e distribuição das partículas de grafite.
No produto fundido semi-acabado foram observadas partículas de óxidos e sulfetos de Mg e combinações dos mesmos de 0,1 a 3 μιτι de tamanho, mas nenhuma partícula de grafite pôde ser observada. Nas folhas após a laminação, o estado das partículas de grafite aplainada dispersas pôde ser observado tanto para a folha laminada a quente quanto para a tira laminada a frio. O número de partículas de grafite esferoidal foi de aproxi- madamente 100 partículas/mm2 mostrando que um grande número de partí- culas finas foi disperso. Também as partículas observadas dentro do produto fundido semi-acabado estavam presentes dentro das partículas de grafite. Também as partículas de grafite foram cobertas pela ferrita em suas circun- ferências. A taxa de área da ferrita foi de 98%. (Exemplo 3)
Uma fusão de ferro fundido com C: 2,4% em peso e Si: 0,7% em peso foi carregada com um agente de esferoidização Ca-Si para Ca: 0,005% em peso e Si: 1,0% em peso, então foi Iingotado continuamente por uma máquina vertical de Iingotamento de placas finas usando um molde de cobre resfriado a água através de uma panela intermediária até uma placa com uma espessura de 50 mm e uma largura de 900 mm. Parte desse produto fundido semi-acabado foi laminado a quen-
te a 800°C para se obter ema folha laminada a quente com 3,5 mm de es- pessura que foi então bobinado. Também parte da folha laminada a quente foi laminada a frio para se obter uma tira laminada a frio com uma espessura de 1,5 mm. As assim obtidas folha laminada a quente e tira laminada a frio foram aquecidas em um forno de aquecimento a 1000°C por 30 minutos. Após o fim do aquecimento, elas foram resfriadas de 700°C até 300°C a uma taxa de resfriamento de 1°C/min, e então foram deixadas resfriar até a temperatura ambiente. Foram tiradas amostras do produto fundido semi- acabado obtido, da folha laminada a quente, da tira laminada a frio e das folhas tratadas termicamente e examinadas quanto à forma e distribuição das partículas de grafite.
Como resultado, o produto fundido semi-acabado e a folha antes do tratamento térmico mostraram partículas de óxidos e sulfetos de Ca e combinações desses de 0,5 a 5 μη ou similar de tamanho, mas nenhuma partícula de grafite pôde ser observada. Por outro lado, as folhas após o tra- tamento térmico revelaram partículas de grafite esferoidal tanto para a folha laminada a quente quanto para a tira laminada a frio. O número dessas par- tículas de grafite esferoidal foi de aproximadamente 150 partículas/mm2 mostrando que um grande número de partículas finas foi disperso. Também as partículas observadas antes do tratamento térmico estavam presentes dentro dessas partículas de grafite esferoidal. Também as partículas de gra- fite foram cobertas por ferrita em suas circunferências. A taxa de área da ferrita foi de 75%.
Também outra parte do produto fundido semi-acabado foi lami- nado a quente a 1000°C para se obter uma folha laminada a quente com 3,5 mm de espessura que foi então bobinada a uma temperatura de 730°C.
Também parte da folha laminada a quente foi laminada a frio até uma tira laminada a frio com 1,5 mm de espessura. Amostras do produto fundido se- mi-acabado obtido, da folha laminada a quente e da tira laminada a frio fo- ram tiradas e examinadas quanto à forma e distribuição das partículas de grafite.
No produto fundido semi-acabado, foram observadas partículas
de óxidos e sulfetos de Ca e combinações dos mesmos com tamanho de 0,5 a 4 μιη, mas nenhuma partícula de grafite pôde ser observada. Nas folhas após a laminação, o estado das partículas de grafite aplainada dispersas pôde ser observado tanto para a folha laminada a quente quanto para a tira laminada a frio. O número de partículas de grafite aplainada foi de aproxi- madamente 150 partículas/mm2 mostrando que um grande número de partí- culas finas foi disperso. Também as partículas observadas dentro do produto fundido semi-acabado estavam presentes dentro das partículas de grafite. Também as partículas de grafite estavam cobertas pela ferrita em suas cir- cunferências. A taxa de área da ferrita foi de 95%. (Exemplo 4)
Uma fusão de ferro fundido com C: 3,0% em peso e Si: 0,6% em peso foi carregada com um agente de esferoidização com base de REM pa- ra REM: 0,01% em peso, então foi Iingotado em uma máquina de Iingota- mento contínuo de tambor duplo, com um diâmetro de tambor de 1000 mm até uma folha de uma espessura de 3 mm. Parte dessa folha foi laminada a frio para se obter uma tira laminada a frio com 1,0 mm de espessura. A folha conforme Iingotada e a tira laminada a frio foram aquecidas em um forno de aquecimento a 950°C por 45 minutos. Após o fim do aquecimento, eles fo- ram deixados resfriar até a temperatura ambiente. Foram tiradas amostras do produto fundido semi-acabado obtido, da tira laminada a frio e das folhas tratadas termicamente e examinadas quanto à forma e distribuição das par- tículas de grafite.
Como resultado, o produto fundido semi-acabado e as folhas antes do tratamento térmico exibiram partículas de óxidos e sulfetos de REM e combinações desses com um tamanho de 0,1 a 3 μηι, mas nenhuma par- tícula de grafite pôde ser observada. Por outro lado, as folhas após o trata- mento térmico revelaram partículas de grafite esferoidal tanto para a folha laminada a quente quanto para a tira laminada a frio. O número dessas par- tículas de grafite esferoidal foi de aproximadamente 200 partículas/mm2 mostrando que uma grande quantidade de partículas finas foi dispersa. Também as partículas observadas antes do tratamento térmico estavam presentes dentro dessas partículas de grafite esferoidal. Também as partícu- las de grafite estavam cobertas por ferrita em suas circunferências. (Exemplo 5)
Uma fusão de ferro fundido com C: 3,0% em peso e Si: 0,6% em peso foi carregada com um agente de esferoidização com base de REM pa- ra REM: 0,01% em peso, então foi Iingotado em uma máquina de Iingota- mento contínuo de tambor duplo, com um diâmetro de tambor de 1000 mm até uma folha de uma espessura de 3 mm. Esta foi laminada a frio até uma espessura de 2,4 mm por uma máquina de laminação in-line. Também a temperatura de laminação foi tornada 950°C. Parte dessa folha foi laminada a frio para se obter uma tira laminada a frio com espessura de 1,0 mm. Fo- ram tiradas amostras da chapa laminada a quente obtida e da tira laminada a frio e examinadas quanto à forma e distribuição das partículas de grafite.
Tanto a folha laminada a quente quanto a tira laminada a frio apresentaram partículas de grafite aplainada. Um grande número de partícu- las de grafite aplainada foi disperso. Também elas tinham um tamanho de largura de 0,01 mm a 0,3 mm e um comprimento de 0,02 mm a 30 mm. Também partículas de óxidos e sulfetos de REM e suas combinações de tamanho 0,05 a 3 μιτι foram observadas dentro das partículas de grafite a- plainada. (Exemplo 6)
Uma fusão de ferro fundido com C: 3,4% em peso e Si: 0,3% em peso foi carregada com um agente de esferoidização Ni-Mg para Mg:0,03% em peso, então foi Iingotado continuamente em uma máquina de Iin- gotamento contínuo vertical usando um molde de cobre resfriado a água a- través de uma panela intermediária até placa de 250 mm de espessura e uma largura de 1500 mm de forma a produzir um produto fundido semi- acabado. A Figura 4 mostra um esboço da máquina de Iingotamento contí- nuo.
Parte desse produto fundido semi-acabado foi laminado a quen- te a 850°C para se obter uma folha laminada a quente com 40 mm de es- pessura. A folha laminada a quente assim obtida foi aquecida em um forno de aquecimento a 1000°C por 30 minutos. Após o fim do aquecimento, foi deixada resfriar até a temperatura ambiente. Amostras foram tiradas do pro- duto fundido semi-acabado obtido, da folha laminada a quente, e da folha tratada termicamente e examinadas quanto à forma e distribuição das partí- cuias de grafite.
Como resultado, o produto fundido semi-acabado e a folha antes do tratamento térmico apresentaram partículas de óxidos e sulfetos de Mg e combinações desses com tamanhos de 0,1 a 3 μιτι , mas nenhuma partícula de grafite pode ser observada. Por outro lado, a folha após o tratamento térmico apresentou partículas de grafite esferoidal. O número dessas partí- culas de grafite esferoidal foi de aproximadamente 180 partículas/mm2 mos- trando que um grande número de partículas foi disperso. Também as partí- culas observadas antes do tratamento térmico estavam presentes dentro dessas partículas de grafite esferoidal. Também outra parte do produto fundido semi-acabado foi lami-
nada a quente a 950°C para se obter uma folha laminada a quente com 40 mm de espessura. Amostras do produto fundido semi-acabado obtido e da folha laminada a quente foram tiradas e examinadas quanto à forma e distri- buição das partículas de grafite. No produto fundido semi-acabado, partículas de óxidos e sulfe-
tos de Mg e suas combinações com tamanho de 0,1 a 3 μιτι foram observa- das, mas nenhuma partícula de grafite pôde ser observada. Na folha após a laminação, o estado de partículas de grafite aplainada dispersas pôde ser observado. O número de partículas de grafite esferoidal foi de aproximada- mente 180 partículas/mm2 mostrando que um grande número de partículas finas foi disperso. Também as partículas observadas dentro do produto fun- dido semi-acabado estavam presentes dentro das partículas de grafite. (Exemplo 7)
Uma fusão de ferro fundido com C: 2,4% em peso e Si: 1,0% em peso foi carregada com um agente de esferoidização Ni-Mg para Mg: 0,03% em peso, então foi Iingotada continuamente por uma máquina de Iingota- mento contínuo curva com um raio de 10,5 m usando-se um molde de cobre resfriado a água através de uma panela intermediária até uma barra quadra- da de 160 mm de lado de forma a produzir um produto fundido semi- acabado.
Parte desse produto fundido semi-acabado foi laminado a quen- te a 850°C para se obter uma barra com diâmetro de 20 mm. A barra de fer- ro fundido assim obtida foi aquecida em um forno de aquecimento a 1000°C por 30 minutos. Após o fim do aquecimento, foi deixado resfriar até a tempe- ratura ambiente. Foram tiradas amostras do produto fundido semi-acabado obtido, da barra de ferro, e da barra de ferro fundido tratada e examinadas quanto à forma e distribuição de partículas de grafite.
Como resultado, o produto fundido semi-acabado e a barra de ferro fundido antes do tratamento térmico apresentaram partículas de óxidos e sulfetos de Mg e combinações desses em dimensões de 0,1 a 3 μιτι, mas nenhuma partícula de grafite pôde ser observada. Por outro lado, a barra após o tratamento térmico revelou partículas de grafite esferoidal. O número dessas partículas de grafite esferoidal foi de aproximadamente 180 partícu- las/mm2 mostrando que um grande número de partículas finas foi disperso. Também as partículas observadas antes do tratamento térmico estavam presentes dentro dessas partículas de grafite esferoidal. Também outra parte do produto fundido semi-acabado foi lami-
nado a quente a 950°C para se obter uma folha laminada a quente com 15 mm de espessura. Amostras do produto fundido semi-acabado e da barra de ferro fundido foram tiradas e examinadas quanto à forma e distribuição das partículas de grafite.
No produto fundido semi-acabado, conforme explicado acima, as partículas de óxidos e sulfetos de Mg e suas combinações com tamanho de 0,1 a 3 μιη foram observadas, mas nenhuma partícula de grafite pôde ser observada. Na barra de ferro fundido, o estado das partículas de grafite a- plainada dispersas pôde ser observado. O número de partículas de grafite aplainada foi de aproximadamente 180 partículas/mm2 mostrando que um grande número de partículas finas foi disperso. Também as partículas ob- servadas dentro do produto fundido semi-acabado estavam presentes dentro das partículas de grafite. APLICABILIDADE INDUSTRIAL
De acordo com o ferro fundido laminado, a folha de ferro fundi- do, e um método de produção da presente invenção, ferro fundido laminado pode ser produzido sem tratamento térmico requerendo uma energia térmica massiva e um longo tempo. Devido a isso, tornou-se possível obter-se chapa de ferro fundido, folha de ferro fundido, trilhos de ferro fundido, etc. excelen- tes em trabalhabilidade e possível de fornecer vários produtos usando o mesmo. Isto é, torna-se possível fornecer um produto fundido semi-acabado com pouco consumo de energia e pouca emissão de CO2, isto é, baixa car- ga ambiental. Tabela 1
<table>table see original document page 33</column></row><table> <table>table see original document page 34</column></row><table>
* Misch Metal = Misch metal liga de cério, lantânio e didímio (Todas as marcas % significam "% em peso") Tabela 2-1
<table>table see original document page 34</column></row><table> <table>table see original document page 35</column></row><table>
Tabela 2-1 (continuação)
<table>table see original document page 35</column></row><table> <table>table see original document page 36</column></row><table>
* "N0 de inclusões" é o número do tamanho de 0,05 a 5μιη,
** "Trabalhabilidade" é avaliada pelo teste de dobramento, marcada como 1: excelente, 2: boa, 3: moderada, 4: insatisfatório. Tabela 2-2
<table>table see original document page 37</column></row><table> * "N0 de inclusões" é o número do tamanho de 0,05 a 5μιτι,
** "Trabalhabilidade" é avaliada pelo teste de dobramento, marcada como 1: excelente, 2: boa, 3: moderada, 4: insatisfatório. <table>table see original document page 38</column></row><table> <table>table see original document page 39</column></row><table>
Claims (12)
1. Ferro fundido laminado, caracterizado por ser compreendido de ferro fundido de um sistema de ingredientes de ferro fundido branco satis- fazendo (%C) < 4,3 - (%Si) η- 3 e C > 1,7% e incluindo um elemento esferoi- dizante selecionado do grupo de Mg, Ca e um metal terra rara (REM), dentro do qual são dispersas pelo menos um entre partículas de grafite esferoidal e de grafite aplainada com as superfícies externas parcialmente ou completa- mente cobertas com ferrita.
2. Ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que as partículas de grafite esferoidal ou de grafite aplainada são dispersas a uma densidade de 50 partículas/mm2 ou mais.
3. Ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que as partículas de grafite aplainada têm uma lar- gura de 0,4 mm ou menos e um comprimento de 50 mm ou menos.
4. Ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado pelo fato de que a razão de ferrita no ferro fundido é de 70% ou mais.
5. Ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 1, ca- racterizado por também incluir como ingredientes do ferro fundido pelo me- nos um entre Cr > 0,1 % em peso e Ni > 0,1% em peso.
6. Ferro fundido laminado de acordo com as reivindicações 1 a4, caracterizado pelo fato de que as partículas de grafite esferoidal ou a- plainada são aglutinadas complexamente com pelo menos um tipo de partí- culas de óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus compostos complexos contendo pelo menos entre Mg, Ca e um REM.
7. Ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 6, ca- racterizado pelo fato de que o pelo menos um tipo de partículas de óxidos, sulfetos, nitretos, ou seus compostos complexos tem diâmetro de 0,05 a 5 μιη.
8. Ferro fundido laminado de acordo com as reivindicações 1 a4, caracterizado pelo fato de ser um produto semi-acabado na forma de folha de ferro fundido, chapa de ferro fundido ou trilho de ferro fundido.
9. Ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 8, ca- racterizado pelo fato de que o produto semi-acabado tem uma espessura de 1 a 400 mm.
10. Método de produção do ferro fundido laminado definido na reivindicação 1, caracterizado pelas etapas de: Iingotamento da fusão de ingredientes compreendidos de ferro fundido branco satisfazendo (%C) < 4,3 - (%Si) - 3 e C > 1,7% ao qual foi adicionado um agente de esferoidização; e uma entre laminação do ferro fundido obtido, na faixa de temperatura de900°C ou menos, seguido por tratamento térmico do ferro fundido laminado na faixa de temperatura acima de 90°C até 1150°C; e laminação do ferro fundido obtido, na faixa de temperatura acima de 900°C até 1150°C.
11. Método de produção de de ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o mencionado agen- te de esferoidização inclui pelo menos um entre Mg, Ca e um REM.
12. Método de produção de de ferro fundido laminado de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo tratamento térmico adicional do material laminado.
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