Gestione dell attività dell ossigeno durante la produzione di getti di ghisa Sferoidale e Vermiculare.

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1 Gestione dell attività dell ossigeno durante la produzione di getti di ghisa Sferoidale e Vermiculare. E. Flamigni SCM Fonderie, F. Primozic Metal Trading International, Blaz Obreht - TDR Legure

2 INDICE Introduzione. Provenienza dell ossigeno del metallo. Attività dell ossigeno nella ghisa liquida e nel forno. Influenza dell attività dell ossigeno nel processo di trattamento con Magnesio. Differenza di resa fra trattamento con filo con Mg in miscela o lega. Processo di riduzione dell ossigeno mediante precondizionamento del metallo. Conclusioni E. Flamigni SCM Fonderie, F. Primozic Metal Trading International, Blaz Obreht - TDR Legure

3 Introduzione La quantità di ossigeno nella ghisa liquida è uno dei parametri più importanti durante la produzione di ghisa sferoidale e vermiculare. Controllare il contenuto di ossigeno significa in pratica controllare il processo di sferoidizzazione ed inoculazione ed ottenere una resa affidabile del Mg, con il Mg residuo entro limiti di tolleranza molto ristretti. L'ossigeno è un elemento chimico altamente reattivo non-metallico ed ossidante che forma facilmente ossidi. Durante la fusione, l'ossigeno arriva nei forni fusori soprattutto con le materie prime. L'ossigeno viene introdotto direttamente nei forni con i materiali arrugginiti e non puliti, inoltre con alte temperature di fusione l'attività dell ossigeno aumenta. Le pareti sottili di rottame apportano una quantità maggiore di ossigeno, fino a 15 kg di O2 per tonnellata di rottame di acciaio. Anche la ghisa in pani sulla cui superficie si forma un importante strato di ossido, apporta in carica grandi quantità di ossigeno.

4 4 ATTIVITA DELL OSSIGENO DELLA GHISA LIQUIDA NEL FORNO FUSORIO CON LA CARICA DELLE MATERIE PRIME ARRUGGINITE INTRODUCIAMO O2 NEL FORNO FUSORIO DIRETTAMENTE E SENZA CONTROLLO. VENGONO MISURATI ALTI VALORI DI a0 >1000 [ppb], I risultati tipici di ghisa sintetica prodotta in forni ad induzione mostrano valori elevati di attività di ossigeno nel range di ppb. L OSSIGENO SI LEGA CON GLI ELEMENTI E GENERA COMPOSTI (OSSIDI). Influenza della ruggine sulla quantità di ossigeno Misurazioni della fonderia // dopo l aggiunta del SiC // AO Osservazioni (ppb) GJS 500 FORNO A 1034 GJS 500 FORNO A 1034 GJS 500 GHISA IN SIVIERA FORNO A 1052 GJS 500 GHISA IN SIVIERA FORNO A 1052 GJS 500 FORNO B 1115 GJS 500 FORNO B 1115 GJS 500 GHISA IN SIVIERA FORNO B 1097 GJS 500 GHISA IN SIVIERA FORNO B 1097 Composti O2 di base ELEMENTI OSSIGENO PRODOTTI COMPOSTI Si SiO 2 MgO.SiO 2 MgS, CaS Fe FeO, FeO 2 Mg2SiO3 O 2 Mg2SiO4, etc Mg MgO

5 5 INFLUENZA DELL ATTIVITA DELL OSSIGENO SUL Mg RESIDUO L ATTIVITA DELL OSSIGENO NON-CONTROLLATA DEL METALLO LIQUIDO INFLUISCE SUL RISULTATO FINALE. A Metallo di partenza ossidato, ALTO Mg RESIDUO (0,055%) E BASSA NODULARITA. B Metallo di partenza sottoposto a precondizionamento BASSO Mg RESIDUO (0,035%) ED ALTA NODULARITA.

6 6 PROCESSO CON IL QUALE SI OTTIENE ALTO Mg RESIDUO e BASSA NODULARITA

7 7 Differenza della resa in Mg fra trattamento con filo con Mg in miscela o lega Il Mg puro rispetto al Mg legato con la stessa temperatura della ghisa può creare quasi il doppio della pressione parziale del vapore di Mg durante il trattamento. Il movimento del metallo (turbolenza) diventa estremamente violento e la re-ossidazione è maggiore con il rischio di avere la formazione di Dross. Il filo animato contenente il magnesio in lega ha una reazione molto più blanda rispetto alla miscela, minore re-ossidazione, con maggiore resa del Mg.

8 8 PROCESSO CON IL QUALE SI OTTIENE BASSO Mg RESIDUO e ALTA NODULARITA

9 9 PROCESSO CON IL QUALE SI OTTIENE BASSO Mg RESIDUO e ALTA NODULARITA IN PRATICA: AGGIUNTA DI Al: L attività dell ossigeno viene misurata con un sensore elettrochimico nel metallo liquido ed il risultato è espresso in ppb. AGGIUNTA DI NORMALIN: TRATTAMENTO CON IL Mg + inoculazione

10 10 3 FASI DEL PROCESSO precondizionamento, sferoidizzazione, inoculazione 1-PRECONDIZIONAMENTO 2 SFEROIDIZZAZIONE 3 INOCULAZIONE PRECONDIZIONAMENTO CON METODO CLASSICO GRANULOMETRIA 1-10mm CON FILO ANIMATO

11 11 RISULTATO COMPARAZIONE DELLA COLABILITA FLUIDITA DEL METALLO Il metallo precondizionato ha un quantitativo minore di ossidi che si formano durante il trattamento di sferoidizzazione, dunque il metallo risulta più pulito e scorrevole. SENZA PRECONDIZIONAMENTO CON PRECONDIZIONAMENTO 13 PUNTI DI FIRERIMENTO 19 PUNTI DI FIRERIMENTO

12 12 AGGIUNTE: PROPRIETA DEL PRECONDIZIONANTE NORMALIN 0,25 0,40% nel forno elettrico in base al grado di ossidazione della ghisa oppure 0,15 0,30% nella siviera oppure 0,20 0,30% con filo animato in siviera IL NORMALIN è una lega con alto contenuto di Ba. Ba: 8-12% BENEFICI: La ghisa diventa più inoculabile - sia ghisa sferoidale che vermiculare Minore quantità di scoria dopo il trattamento e minore possibilità di difetti di Dross Diminuzione del consumo di FeSiMg Stabilizzazione del Mg finale Aumenta la durata del refrattario del forno elettrico, della siviera e del forno di colata Aumento delle caratteristiche meccaniche (maggiore numero di noduli a mm 2, noduli più piccoli e uniformemente distribuiti). Migliora la lavorabilità meccanica aumento della durata degli inserti

13 13 Conclusioni Il metodo in 4 fasi: Precondizionamento con SiC, in forno (0,1%). Precondizionamento con Al (200 gr/ton max). Precondizionamento con Normalin (0,1-0,3%). Trattamento di sferoidizzazione. Consente di ridurre al minimo il quantitativo di ossigeno prima del processo di sferoidizzazione. Con i seguenti vantaggi: ridurre il quantitativo di magnesio per ottenere il Mg residuo necessario, per la produzione di ghisa sferoidale e vermiculare. Riduzione della quantità di ossidi nel liquido e miglioramento della colabilità.

14 14 Grazie per l Attenzione ed Arrivederci.