ES2384119T5 - Método mejorado para la produccion de hierro dúctil - Google Patents

Description

DESCRIPCION

Metodo mejorado para la produccion de hierro ductil

La presente invention reside en un metodo para La produccion de hierro ductil

Para lograr las propiedades mecanicas deseadas en las piezas de fundicion de hierro, el hierro llquido debe tener la composition correcta y debe tambien contener nucleos adecuados para inducir la morfologla del grafito correcta en la solidification. El hierro llquido debe tener un "potencial de grafitizacion" adecuado. Esto se determina principalmente mediante su "valor de carbono equivalente". Es una practica comun el ajustar el potencial de grafitizacion mediante nucleacion, p.ej., mediante la adicion controlada de los denominados inoculantes. Los inoculantes se basan principalmente en grafito, ferro silicio o siliciuro de calcio, siendo el ferro silicio el mas utilizado comunmente.

El hierro ductil, tambien conocido como hierro con grafito esferoidal (SG) o hierro nodular, se diferencia de la fundicion gris en que en el primero, la precipitation de grafito se produce en forma de nodulos separados en lugar de escamas interconectadas. El fomento de la precipitacion del grafito en nodulos se logra tratando el hierro llquido con un denominado nodulizador, comunmente magnesio, antes de la fundicion (y antes de la inoculation). El magnesio puede anadirse como metal puro, o mas comunmente en forma de aleacion como por ejemplo magnesio-ferro silicio o nlquel-magnesio. Otros materiales incluyen briquetas como "NODULANT" (TM), formadas a partir de mezclas granulares de hierro y magnesio, y alambre de acero dulce hueco relleno de magnesio y otros materiales. En general, el tratamiento de magnesio deberla tener como resultado aproximadamente un 0,04% de magnesio residual en el hierro llquido. Sin embargo, existe un numero de dificultades con esta adicion de magnesio. El magnesio hierve a temperaturas relativamente bajas en comparacion con el hierro llquido de manera que se produce una reaction violenta debida a la alta presion del vapor de magnesio a la temperatura de tratamiento causando una agitation violenta del hierro llquido y una perdida considerable de magnesio en forma de vapor. Ademas, durante el tratamiento, se forman oxido y sulfuros en el hierro dando como resultado la formation de escoria en la superficie del metal. Esta escoria debe ser eliminada de forma tan exhaustiva como sea posible antes de la fundicion. Ademas, el magnesio residual en el hierro llquido tras el tratamiento se oxida continuamente en la superficie del metal expuesta al aire, provocando una perdida de magnesio que puede afectar a la estructura de los esferoides de grafito, y la escoria formada puede dar como resultado inclusiones perjudiciales en las fundiciones. La perdida de magnesio a la atmosfera y en la formacion de sulfuros y oxidos es variable y hace diflcil la prediction del nivel apropiado de adicion para una hornada concreta y tambien hace necesario que se aplique una "sobredosis" al hierro de hasta un 100% o incluso mas (el 50% o mas del magnesio pueden perderse). Estos factores resultan claramente desfavorables en terminos de coste, facilidad de manipulation y predictibilidad de las propiedades mecanicas y en la calidad general de las piezas de fundicion finales.

Ademas, el magnesio es de hecho un promotor de carburos, as! que el nivel de inoculantes necesario tras el tratamiento del magnesio es relativamente alto. Puesto que cualquier chatarra se devuelve generalmente al principio del proceso por razones economicas, existe una tendencia a que el contenido de silicio en el hierro (derivado de las adiciones de inoculantes y nodulizadores) aumente a lo largo de un perlodo de tiempo, limitando la proportion de chatarra que se puede usar (el nivel de silicio necesario al final del proceso esta predeterminado por la especificacion para la pieza de fundicion).

Se han realizado intentos de mitigar las cuestiones que surgen por la adicion de magnesio. Por ejemplo, Foseco ha combinado la adicion de nodulizador de magnesio con una adicion de una aleacion de bario (p.ej., la vendida bajo el nombre comercial de "INOCULIN 390" y que tiene la siguiente composicion (por % de peso) 60-67Si, 7-11Ba, 0,8-1,5AI, 0,4-1,7Ca, siendo el resto Fe). Todas las composiciones presentadas en lo sucesivo se presentan en porcentaje por peso a menos que se indique lo contrario. El uso de tales aleaciones puede mitigar algunas de las cuestiones comentadas arriba pero no de manera fiable y predecible.

Es un objetivo de la presente invencion proporcionar un metodo mejorado para producir hierro ductil que eluda o mitigue uno o mas de los problemas asociados con los procesos de la tecnica precedente.

Segun un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un proceso para la produccion de hierro ductil segun la revindication 1.

La presente invencion se basa en el descubrimiento de que pretratar el hierro con un inicializador antes de la adicion de nodulizador da como resultado un numero de ventajas significativas y sorprendentes.

El metalo del Grupo Ila del inicializador utilizado en la etapa (i) es Ba.

El inicializador de la etapa (i) es una aleacion de ferro silicio. Mas preferentemente, la aleacion de ferro silicio es por porcentaje de peso

40-55Si, 5-15 M,

incluso de forma mas preferida es

46-50Si, 7-11 M

en el que M es el metalo del grupo Ila que es Ba, siendo el resto Fe y cualquier impureza inevitable que pueda estar presente.

La aleacion puede contener cantidades reducidas de otros elementos de aleacion elegidos entre uno o mas de los siguientes elementos: Al, Ca, Mn y Zr, por ejemplo independientemente, 0-2,5Al, preferentemente 0-1,5Al, 0-2Ca, 0-3Mn y 0-1,5Zr. Cuando esten presentes, los niveles mlnimos de tales elementos son preferentemente: 0,5Al, 1Ca, 2Mn y 0,5Zr.

Una aleacion altamente preferida es 33,7-41,3Fe, 46-50Si, 7-11Ba, 0,01-1Al, 1,2-1,8Ca, 0,01-2,5Mn, 0,01-1Zr. El nodulizador que contiene Mg utilizado en la etapa (ii) puede ser metal Mg (p.ej. lingote o alambre de nucleo), aleacion MgFeSi (preferiblemente 3-20% Mg), aleacion M-Mg (preferiblemente 5-15% Mg), o briquetas Mg-Fe (preferiblemente 515%).

De forma mas conveniente, la etapa (ii) se lleva a cabo aproximadamente 4 minutos despues de la etapa (i).

Preferiblemente, la cantidad de inicializador anadido en la etapa (i) se calcula para obtener al menos 0,035% del metalo del Grupo Ila, que es Ba (por peso del hierro llquido). No hay ningun problema concreto con la sobredosis, pero 0,04% (p.ej. 0,4% de un 10% Ba que contiene el inicializador) deberla ser suficiente para la mayorla de las aplicaciones.

Normalmente, el nivel de Si en el hierro ductil se optimiza a aproximadamente 2,2-2,8%. A niveles inferiores a este la proporcion de ferrita se reduce y se forman niveles inaceptables de carburo. El presente proceso permite una reduccion en el nivel de silicio de aproximadamente un 10 a un 15%. Esto no solo reduce el use y el coste de anadir aleaciones de silicio al hierro, sino que, de manera ventajosa, se aumenta la resistencia al impacto del hierro, as! como las propiedades de mecanizado de la fundicion.

Preferentemente, la cantidad de nodulizador que contiene Mg se calcula de forma que cause como resultado aproximadamente un 0,03% (es decir de 0,025 a 0,035%) de Mg residual en el hierro llquido, es decir, una reduccion de aproximadamente el 25% en comparacion con un proceso tradicional.

La naturaleza especlfica del inoculante de la etapa (iii) no es significativa y puede usarse cualquier inoculante conocido adecuado para el hierro ductil, por ejemplo inoculantes basados en ferro silicio (preferido) o siliciuro de calcio.

El experto en la materia sabre que el contenido de oxlgeno de un hierro llquido base estara relacionado con su temperatura (tasa de absorcion de gas), tiempo de mantenimiento, peso de la caja y la velocidad de la llnea de moldeo. En general, un proceso de funcion de curso lento contiene un nivel bajo de oxlgeno (p.ej. inferior a 40ppm) y un proceso de fundicion de curso rapido contiene un alto nivel de oxlgeno (p.ej. superior a 80ppm). El contenido de oxlgeno tiene una relacion directa con la cantidad de magnesio necesaria para la nodulizacion, puesto que el magnesio se combinara con cualquier oxlgeno presente para formar MgO, y unicamente el magnesio residual libre promueve la nodulizacion de los esferoides de grafito. Puesto que la cantidad de oxlgeno es variable (y esencialmente desconocida resulta imposible dosificar el hierro con la cantidad correcta de magnesio. En aquellos casos en los que el nivel de oxlgeno es bajo, habra una cantidad excesiva de magnesio libre. Esto provoca una promocion de carburo (fase dura) y defectos de gases aumentados y contracciones aumentados. Por otro lado, cuando el nivel de oxlgeno es alto, habra una cantidad excesiva de MgO lo que provoca esferoides de grafito no redondos, inclusiones de escoria y defectos en la superficie.

Por lo tanto, el proposito del inicializador es compensar los niveles de oxlgeno variables "reajustando" o inactivando la actividad del oxlgeno. Puesto que no se consume magnesio en la formation de MgO en la adicion de magnesio posterior, puede calcularse de manera mucho mas exacta el nivel necesario de adicion de Mg. Ya que la cantidad necesaria de Mg sera inevitablemente menor que la que se habrla usado previamente, tambien se reduce la violencia de la reaccion, minimizando aun mas la necesidad de aplicar una sobredosis. En cualquier caso, una gran ventaja de la presente invention es que los parametros restantes que determinan el nivel de la adicion de Mg son o bien constantes, o bien pueden predecirse o medirse.

El uso consecutivo de un inicializador del Grupo Ila, que es bario y nodulizador de magnesio es especialmente efectivo. La experiencia ha demostrado que el magnesio es el mejor material con diferencia para inducir que los nodulos de grafito crezcan en la forma de esferoide requerida. Sin embargo, el Mg dista mucho de ser ideal en las otras propiedades: reacciona de forma mas violenta que otros miembros del Grupo, su Oxido es menos estable, alta tendencia al desvanecimiento (fading), forma grandes cantidades de escoria de silicato "pegajoso" lo que fomenta los defectos en la pieza de fundicion final y no es especialmente bueno nucleando la formacion inicial de nodulos de grafito. Descendiendo en el Grupo desde Ca a Sr y Ba, se reduce la violencia de la reaccion, aumenta la estabilidad de los oxidos, se reduce la tendencia al desvanecimiento y aumenta el poder de nucleacion. Ademas, los desperdicios tienden a ser oxidos en lugar de silicatos y es mas facil separarlos del hierro.

Se apreciara que si el oxlgeno en el hierro es consumido por el Mg o el inicializador, su nivel continua siendo desconocido, de modo que la sobredosis sera aun necesaria. Sin embargo, las consecuencias de la sobredosis con el inicializador no son tan desfavorables como la sobredosis con Mg, ya que el metalo del Grupo Ila del inicializador, que es Ba, es menos promotor del carburo que el Mg y produce escoria mas facil de tratar.

Aunque todos los metales del Grupo Ila seran beneficiosos en terminos de desoxidar el material fundido, el uso de Ba resulta especialmente ventajoso. En los casos en los que se usa un exceso de inicializador, los nucleos relativamente pequenos se reuniran, aumentando as! su area de superficie y el mecanismo de flotation actua, de manera que se elimina el exceso como escoria (en otras palabras, a diferencia del Mg, en el que la cantidad de Mg libre en el Mg residual puede variar, esta no es una variable en el componente en estado bruto de colada). En otras palabras, la invention puede verse como una forma de convertir una variable metalurgica (nivel de oxlgeno) que se manifiesta como una variabilidad en el componente en estado bruto de colada en una variable del proceso (escoria basada en oxlgeno) que es un parametro del proceso y se encuentra separado completamente del componente en estado bruto de colada. Los elementos por encima del bario en la tabla periodica tendran una tendencia a desvanecerse mas rapidamente puesto que son mas ligeros y flotaran hacia el exterior mas rapidamente. Los elementos por debajo del Ba (es decir, Ce) tenderan a hundirse hasta el fondo de los hornos/cucharones. Por otro lado, el BaO tiene aproximadamente la misma densidad que el hierro llquido, de forma que la oportunidad de maximizar y obtener una homogeneidad en el proceso de nucleacion solo se logra con Ba.

Los modos de realization de la invencion se describiran a continuation en referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es una representation esquematica de una fundicion montada para poner en practica el metodo de la presente invencion,

La Figura 2 muestra micrograflas opticas de muestras de hierro preparadas segun la presente invencion en comparacion con una muestra de la tecnica precedente, y

Las Figuras de la 3 a la 9 son graficos del recuento de nodulos, % de ferrita, dureza, % de Mg residual, % de promotor de perforaciones, % de azufre y % de silicio respectivamente para muestras de fundicion de una prueba de fundicion que compara un tratamiento de Mg de la tecnica precedente con los procesos segun la presente invencion. En relation con la Figura 1, se muestra una disposition esquematica para llevar a cabo el proceso de la presente invencion. El hierro base se funde en un horno 2 y se transfiere a un soporte 4 (ruta A). A continuacion, el hierro fundido se vierte en un primer cucharon 6 (initialization), que ha sido dosificado previamente con el inicializador. Es importante mantener una temperatura adecuada para favorecer la formacion de oxidos de bario y, segun la configuration exacta, esto puede lograrse "sobrecalentando" el horno de mantenimiento 4 en el que no hay un control de temperatura del primer cucharon 6 (para explicar el tiempo de permanencia en el primer cucharon 6) o usando un primer cucharon 6 calentado. El hierro inicializado se vierte entonces en un segundo cucharon 8 al que se reaplica una dosis previa de nodulizador (alternativamente, el nodulizador puede anadirse al hierro inicializado, p.ej., mediante un metodo de embolo o como alambre de nucleo). El metal puede entonces tratarse con una tecnica convencional en terminos de inoculation, vertido, etc.

En la ruta B, se lleva a cabo basicamente el mismo proceso en un solo recipiente, como un cucharon convertidor GF 10. Un cucharon convertidor GF es basicamente un recipiente grande revestido con refractario abatible 90°. Cuando el convertidor 10 se configura para recibir la carga de hierro fundido, se dosifica el inicializador 12 en el suelo del convertidor y el nodulizador 14 queda retenido en un bolsillo formado entre una pared lateral y el tejado del cucharon convertidor 10 mediante una denominada placa de Salamandra 16, de forma que en esta position, el nodulizador permanezca por encima de la carga de hierro. Una vez que se ha producido la inicializacion, el convertidor se inclina 90° de forma que el nodulizador se encuentra ahora entre el suelo y La pared lateral del cucharon convertidor en esta posicion inclinada. El hierro llquido penetra en el bolsillo y se efectua la nodulizacion.

PRUEBA DE FUNDICION 1: ESTUDIO DE CASO DE FABRICACION DE TUBERIA DE HIERRO DUCTIL

Se dedica una cantidad significativa de production de hierro ductil a la fabrication de tuberlas, p.ej., sistemas de agua corriente o aguas residuales. Las tuberlas de hierro ductil ofrecen todos los beneficios de la fundicion gris pero son mas fuertes, mas duraderas y flexibles. Para un diametro interno dado, la tuberla de hierro ductil puede hacerse mas fina, mas ligera y consecuentemente de forma mas barata que un equivalente de hierro fundido.

PROCESO EXISTENTE

La fundicion cuenta con un alto horno que produce 700t/dla de hierro base del cual se vende el 50% como arrabio y el 50% se utiliza en la planta de tuberias. El arrabio utilizado para la fabricacion de tuberias se complementa con un 10% de chatarra de acero (5% de acero CRCA con bajo contenido de Mn y 5% de acero al Mn). La planta de tuberias opera mediante el use de un molde de tuberia permanente y giratorio estandar. El contenido de silicio del hierro se ajusta utilizando FeSi75 (0,15%) en un horno de mantenimiento antes de verterlo en un convertidor GF. El tratamiento del nodulizador se lleva a cabo utilizando Mg puro, con un ritmo de adicion de 0,12% por peso de Mg. La inoculacion de flujo de colada se lleva a cabo utilizando ZIRCOBAR-F (TM) cuya composicion (sin incluir Fe) es Si60-65, Cal-1,5, Al 1-1,6, Mn3-5, Zr2,5-4,5, Ba2,5-4,5 (0,15%) y tambien se utiliza un 0,35% de polvo de molde (INOPIPE E04/16) (TM)), cuya composicion (sin incluir Fe) es Si57-63, Ca13-16, Al0,5-1,2, Ba0,1-0,5, Mg0,1-0,4, durante la formacion de la tuberia.

PROCESO MODIFICADO SEGUN LA INVENCION

El proceso anterior fue modificado para incluir una fase de inicializacion de tratamiento con INOCULIN 390 (60-67Si, 7-11Ba, 0,8-1,5Al, 0,4-1,7Ca, siendo el resto Fe y trazas de impureza), aplicado a un ritmo de 0,4% por peso, 4 minutos antes del tratamiento de Mg. Se realizaron estudios metalograficos en secciones a traves de las tuberias producidas para investigar la precipitacion de grafito en el hierro. Se llevaron a cabo otras modificaciones del proceso mediante la reduccion gradual del nivel de tratamiento de magnesio tras la inicializacion. Los resultados se muestran en la Figura 2 que muestra secciones a traves de varias tuberias de 9mm desde la superficie exterior de la tuberia (OD), a traves del centro a la superficie interior de la tuberia (ID). El contenido de Mn del hierro era de un 0,45% y se discutira a continuacion la trascendencia del contenido de Mn.

La primera columna de la Figura 2 ("referenda") muestra los resultados de llevar a cabo el proceso estandar. Los nodulos de grafito (manchas grises) son claramente visibles y estan presentes en la seccion central a una frecuencia de 170/mm2. El tratamiento de inicializacion (columna 2 "S1") provoco un aumento significativo en los nodulos de grafito (550/mm2). Los cuatro paneles siguientes muestran el efecto de reducir el Mg en relacion con la "referenda" en un 10% ("S5"), 20% ("S7"), 30% ("S9") y 35% ("S10"). A medida que se reduce el nivel de magnesio, lo hace tambien el numero de nodulos (S5 - 500/ mm2, S7 — 470/ mm2, S9 — 400/ mm2 y S10 — 260/ mm2). Todos estos valores son superiores al tratamiento de referencia. Unicamente en la muestra S10 (reduccion de Mg de 35%) comienza el grafito a precipitar como escamas en lugar de nodulos hacia la superficie interior de la tuberia.

El ultimo panel de la Figura 2 ("S11") muestra el efecto del tratamiento de inicializacion con una adicion de Mg reducida un 35% en un hierro que tiene un contenido relativamente alto de Mn (0,72%). El Mn es un promotor de carburo y la experiencia previa ha demostrado que el contenido maximo de Mn que la planta de tuberias puede manejar utilizando un procesamiento estandar es de 0,5%. La muestra S11 manifiesta una excelente nodulizacion del grafito e indica que ahora se puede procesar un contenido mas alto de Mn en la planta de tuberias. Esto permite a la fundicion usar chatarra de acero al Mn mas barata. Ademas, aunque no es directamente relevante para el proceso de fabricacion de la tuberia, el contenido mas alto de Mn del hierro aumenta el valor del arrabio producido por esta fundicion.

Otra ventaja del presente proceso es que permite una reduccion significativa en el uso de inoculante, puesto que hay menos Mg presente (fuerte promotor de carburo). Esto no solo reduce los costes, sino que tambien reduce la cantidad de silicio anadido al hierro. Esto a su vez permite que se devuelva una proporcion mas alta de chatarra al horno. Tambien se preve que la adicion de FeSi en el horno de mantenimiento pueda omitirse por completo; puesto que hay menos Mg presente que promueva el carburo, se puede tolerar un nivel compensatorio de Si mas bajo en el hierro.

En fundo de la prueba anterior, se preve que una reduccion en el nivel de Mg en un 28% de la referenda sera bien tolerada y que tanto el inoculante de flujo de colada como el uso de polvo del molde se pueden reducir un 20%. Las impurezas de Mg, y Al y Ti en las aleaciones de Mg usadas, reaccionan con el agua para producir oxidos y gas hidrogeno que es responsable de la formacion de perforaciones. El arrastre de escoria de Mg en el hierro introduce areas de debilidad en la tuberia que pueden dar lugar a fugas bajo presion. La reduccion en la carga de Mg reduce la cantidad de escoria de Mg producida y esto a su vez reduce la cantidad de escoria arrastrada en el hierro. De manera razonable, se preve que la adopcion del proceso anterior reducira la tasa de formacion de perforaciones y fugas en un 50%. Los calculos han indicado que esta fundicion podra aumentar su margen de beneficios en la produccion de tuberias en un 50% aproximadamente mediante la adopcion del proceso de la invencion.

El proceso de la presente invencion permite la produccion mas eficiente de tuberias mas finas. Se entendera que las tuberias mas finas no solo se enfriaran mas rapidamente, lo que afecta a la morfologia del hierro, sino que es mas probable que cualquier defecto en el hierro produzca fugas.

PRUEBA DE FUNDICION 2: PIEZAS DE FUNDICION DE HIERRO DUCTIL

PROCESO EXISTENTE ("REFERENCIA")

Se fundio el hierro en un horno de arco y posteriormente se transfirio a un horno de mantenimiento. Se anadio FeSi75 antes del tratamiento de Mg (FeSi44-48Mg6) (0,9%) en un convertidor GF. Se anadio tambien una placa de cerio (0,1%) para desoxidar el material fundido. Para cada cucharon, se vertieron una serie de moldes, en las Figuras "A" representa el primer molde vertido y "Z" representa el ultimo molde vertido. Cada molde produjo dos piezas de fundicion identicas (partes de automovil de seccion media-gruesa) marcadas con "1" y "2". La inoculacion del flujo de colada se llevo a cabo usando INOLATE 40(TM) (70-75Si, 1,0-2,0Ca, 0,7-1,4Al, 0,8-1,3Bi, 0,4-0,7 tierras rara, siendo el resto Fe y trazas de impurezas) (0,03%).

PROCESO MODIFICADO SEGUN LA PRESENTE INVENCION

Se realizaron una serie de pruebas basadas en el proceso de referencia. En la prueba 1, la inicializacion se llevo a cabo 4 minutos antes del tratamiento de Mg (omitida la placa de cerio) utilizando INOCULIN 390 (60-67Si, 7-11Ba, 0,8-1,5Al, 0,4-1,7Ca, siendo el resto Fe y trazas de impurezas). En las pruebas de la 2 a la 5, el nodulizador de Mg se redujo gradualmente en aproximadamente un 11% (Prueba 2), 15% (Prueba 3), 19% (Prueba 4) y 26% (Prueba 5).

Los parametros relevantes para el proceso se muestran en la Tabla 1 a continuacion.

Los resultados se muestran graficamente en las Figuras de la 3 a la 9. Se midieron las propiedades metalurgicas en secciones de las piezas de fundicion y se midieron las composiciones metalurgicas en muestras frlas tomadas de cada cucharon tras verter el ultimo molde.

En relacion con la Figura 3, puede apreciarse que la reduction en el nivel de Mg no tiene un impacto negativo en el recuento de nodulos. Al mismo tiempo hay un aumento perceptible en el porcentaje de ferrita en las piezas de fundicion (Fig. 4) con una reduccion correspondiente en la dureza (Fig. 5). Esto no es deseable en si mismo necesariamente, en especial si se requieren las mismas propiedades mecanicas que en la referencia. Sin embargo, el aumento inherente en ferrita permite el uso de mas elementos de aleacion (p.ej. Mn) en la carga inicial, lo que tiende a fomentar la formation de carburo (tales elementos de aleacion pueden ser elegidos especlficamente por sus caracterlsticas mejoradas o simplemente por su presencia como impurezas en la carga). Como podrla esperarse, el nivel de Mg residual se reduce (Fig. 6) y el numero de promotores de perforaciones (Al+Ti+Mg) tambien se reduce (Fig. 7). La Figura 8 muestra un aumento en el nivel de S en las piezas de fundicion a medida que el nivel de Mg se reduce. Esto se debe a que, como el oxlgeno, el azufre combina con el bario en el tratamiento de inicializacion y no esta disponible para combinar con el magnesio durante el tratamiento de nodulizacion. A diferencia del MgS, BaS no sale del material fundido como escoria, sino que permanece en el hierro. Un nivel mas alto de azufre mejora las propiedades de mecanizado. En la Figura 9 puede verse que todas las ventajas descritas previamente se obtienen a pesar de que se reduzca el nivel de Si.

Se preve que una mayor optimization incluirla la reduccion de inoculante necesaria en el molde y permitirla la production de piezas de fundicion con propiedades de mecanizado al menos comparables a las del proceso de referencia de forma mas barata y sistematica.

PRUEBA DE FUNDICION 3: PIEZAS DE FUNDICION DE HIERRO DUCTIL GRANDES

PROCESO EXISTENTE ("REFERENCIA")

Se cargo un horno de induccion de la siguiente manera:

Acero 45%

Arrabio 15%

Retornos 40%

SiC 6Kg/t

C 3,5Kg/t

Cu 2Kg/t

y se fundio la carga. Los tres primeros cucharones (1100Kg), se usaron para la referencia (datos representativos dados para un solo cucharon unicamente) y el cuarto cucharon para el proceso de la invencion. Se anadio FeSi75 (0,4%) antes del tratamiento de Mg (FeSi44-48Mg6) (1,5%) en el cucharon. Se produjo la inoculacion del flujo de colada utilizando INOLATE 190 (TM) (62-69Si, 0,6-1,9Ca, 0,5-1,3Al, 2,8-4,5Mn, 3-5Zr, < 0,6 tierras raras, siendo el resto Fe y trazas de impurezas) (0,08%). En La inoculacion del molde se utilizo una insercion de GERMALLOY (suministrada por SKW, composicion aproximada Si65, Ca1,5, Al4, resto Fe) (0,1%). Se determinaron las propiedades metalurgicas y mecanicas de las piezas de fundicion resultantes.

PROCESO MODIFICADO SEGUN LA PRESENTE INVENCION

Antes del vertido, se anadio 0,45% de INOSET (TM) 48Si, 9,4Ba, 2,4Al, 1,4Ca, 1,6Mn, 2,4Zr (resto Fe y trazas de impurezas) al horno. La carga pretratada (1400Kg) se vertio en el cucharon que contenla FeSi44-48Mg6 (1,2%) sin adicion de FeSi75 4 minutos tras la dosificacion de INOSET. Se realizo la inoculacion del flujo de colada usando INOLATE 190 (0,13%) sin insercion de GERMALLOY en el molde.

No habla diferencia de material en las propiedades metalurgicas o mecanicas (resistencia a la traccion, llmite elastico, alargamiento a la rotura %) entre los dos metodos. Sin embargo, el uso de menos Mg en el proceso de la invencion permite una reduccion en el contenido final de Si (por las razones antes descritas) que mejora las propiedades de mecanizado.

La eficacia de los procesos puede compararse determinando la recuperacion de Mg (definida como la proporcion de Mg residual en la pieza de fundicion y el total de Mg anadido). El proceso de referencia tiene una recuperacion de Mg del 46,6% y el proceso de la invencion de un 61,1%.

El proceso novedoso permite la produccion de piezas de fundicion que tengan una matriz metalica comparable y propiedades mecanicas con un tratamiento de Mg mucho mas consistente y eficaz.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para la produccion de hierro ductil que comprende las etapas secuenciales de:

(i) tratar hierro liquido con un inicializador que es una aleacion de ferro silicio que comprende una cantidad efectiva de un metalo del Grupo Ila distinto de magnesio, dicho metalo del Grupo Ila siendo bario, y siendo dicha cantidad efectiva suficiente para inactivar la actividad del oxigeno del hierro liquido,

(ii) entre 2 y 10 minutos tras la etapa (i), tratar el hierro liquido con un nodulizador con contenido de magnesio, (iii) tratar el hierro liquido con un inoculante inductor de nucleacion de grafito eutectico, y

(iv) fundir el hierro.

2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la aleacion de ferro silicio es por porcentaje de peso

40-55Si, 5-15Ba

siendo el resto Fe, y cualquier impureza inevitable que pueda estar presente.

3. El proceso de la reivindicacion 1 o 2, en el que el nodulizador con contenido de Mg utilizado en la etapa (ii) es un metal Mg, aleacion MgFeSi, aleacion Ni-Mg o briquetas Mg-Fe.

4. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 3, en el que la cantidad de inicializador anadido en la etapa (i) se calcula para suministrar al menos un 0,035% de bario en peso del hierro liquido.

5. El proceso de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 4, en el que la cantidad de nodulizador con contenido de Mg se calcula para dar como resultado de un 0,025 a un 0,035% de Mg residual en el hierro liquido.

6. El proceso de la reivindicacion 2, en el que la aleacion contiene 0-2,5Al, 0-2CA, 0-3Mn y 0-1,5Zr.