Ferrosilicon-nitrid FeSi3N4: Összetétel, formák és előnyök az acélgyártásban és tűzálló anyagokban

Mi valójában a ferroszilícium-nitrid FeSi3N4?

A ferroszilícium-nitrid egy nitrogén-tartalmú ferroötvözet, amelyben a nitrogén kémiailag meg van kötve egy szilícium-nitrid fázisban, ahelyett, hogy gázként vagy nitrátsóként szállítanák. Egy kereskedelmi tételt leginkább szilícium-nitridnek (az anyag nevét adó Si3N4 fázisnak), szabad vasnak, kis mennyiségű nitridálatlan ferroszilíciumnak és néhány maradék komponensnek lehet leírni. Ez a szerkezet számít a műhelyben: az ötvözet ugyanazzal a berendezéssel tárolható, lemérhető és feltölthető, mint a közönséges ferroszilíciumnál, de a nitrogént továbbra is az acélfürdőben vagy a tűzálló testben szállítja, ahol a nitrogént ténylegesen kívánják.

A gyártók általában két fizikai családot kínálnak. A tűzálló-minőségű anyag egy tört-fehértől a barnáig terjedő por, amely könnyen keveredik csapos agyaggal, lőszerkeverékekkel és szén-tartalmú téglákkal. Az acélipari-minőségű anyag egy tört-fehér szemcsés termék, amely gyorsan és kiszámíthatóan oldódik a folyékony acélban. Mindkét család kémiai specifikáció ellenében kerül értékesítésre, nem pedig egyetlen nitrogénszámra, mivel a szilícium, az alumínium és a maradék elemek egyensúlya határozza meg, hogyan viselkedik az adalékanyag adott hőben.

Tipikus összetétel és elérhető formák

Paraméter	Tipikus szállított érték	Megjegyzés
Si	75%	Szilíciumban{0}}dús bázis, amely nitrid fázist hordoz
Al	1.5-2.0%	Ellenőrzött, hogy korlátozza a deoxidáció mellékhatásait
C	0,2% max	Alacsony szén-dioxid-kibocsátású, alacsony szén-dioxid-kibocsátású acélokhoz{0}}illik
S	0,02% max	A ként alacsonyan tartottuk, hogy elkerüljük az újrakéntelenülést
P	0,04% max	A foszfort alacsonyan tartották a szívósság érdekében
Forma	Csomó, granulátum, por	Granulátum acélhoz, por tűzállókhoz
Nitrogén hordozó	Si3N4 fázis	Kémiailag kötött, nem-gáz halmazállapotú

A porút olyan tűzálló gyártóknak felel meg, akiknek a nitridet agyag-, alumínium-oxid- vagy szénmátrixon keresztül finoman eloszlatva kell használni. A szemcsés út megfelel azoknak az acélgyártóknak, akik az ötvözetet egy üstbe vagy a csapolóáramba adják, ahol a durva, sűrű részecskék könnyebben átjutnak a salakon és az olvadékba. A csomós anyagot általában ott használják, ahol a lassabb, fokozatos oldódás elfogadható.

Mivel a nitrogén egy stabil vegyületben van, az anyag normál beltéri tárolás során sem veszíti el aktív tartalmát, és nincs szükség a gáznemű nitrogén befecskendezését kísérő nyomástartó edényekre, biztonsági reteszekre vagy gázvezetékekre. Ez az egyetlen jellemző az oka annak, hogy sok acélgyár a ferroszilícium-nitridet a nitrogénötvözés állandó termékeként tartja.

Hogyan jut el a nitrogén az acélhoz

A szilícium-orientált elektromos acélban a hozzáadott nitrogén kölcsönhatásba lép az alumíniummal, és finoman diszpergált alumínium-nitrid részecskéket képeznek, amelyek a szemcsehatárokat rögzítik a magas-hőmérsékletű lágyítás során. Ez a rögzítés az, ami a kész lap preferált szemcseszerkezetét, és ezáltal a mágneses veszteségeket alakítja ki. A ferroszilícium-nitrid ennek a nitrogénnek a kényelmes forrása, mivel együtt vezeti be a szilíciumot és a nitrogént, amelyek mindegyike szükséges az elemzéshez, és mivel szinte nem vezet be szenet vagy ként.

Az építőacélban a mechanizmus más, de az érvelés hasonló. Azok a minőségek, amelyek szilárdsága nitridekre támaszkodik, mint például a GB/T 1499.2 szabvány szerint gyártott HRB400 erősítés, nitrogént és mikroötvöző elemeket használnak a finom nitrid és karbonitrid kiválás elősegítésére. Ezek a csapadékok finomítják a ferrit szemcseméretét és növelik a folyáshatárt, ami lehetővé teszi a gyártó számára, hogy megtartsa a szabvány mechanikai tulajdonságaira vonatkozó garanciákat, miközben az ötvözet költségét szabályozza. A ferroszilícium-nitrid az üstben vagy a csapolás közben töltődik fel; a gyakorlati visszanyerés függ a csapolási hőmérséklettől, a salakgyakorlattól és attól, hogy az adalékot mennyire keverjük a fürdőbe.

A deoxidációs állapot a másik figyelemre méltó változó. Az oxidált fürdőhöz hozzáadott nitrogén részben a salakba kerül, így a hozzáadást általában a fő dezoxidációs lépés után szekvenciálják. A 10-50 mm-es sávon belüli granulátumméretet úgy választják meg, hogy a részecskék átsüllyedjenek a salakrétegen, ne lebegjenek rajta.

Miért használják a tűzálló anyagok gyártói?

Monolit tűzálló anyagokban a nitrid fázis működés közben reagál, és tűszerű,{0}}szilícium-alumínium-oxinitrid kötőfázisokat képez a munkafelületen. Az in{2}}situ bajuszok megkeményítik a mátrixot, bezárják a pórushálózatot és lelassítják az oxigén beáramlását, ami meghosszabbítja a kampány élettartamát a csaplyukú agyagban, a vályús öntvényekben és a szén-tartalmú téglákban. A por alakja könnyen diszpergálódik, és egy keverékben helyettesítheti a drágább tiszta szilícium-nitrid por egy részét anélkül, hogy áttervezné a tételt.

A másik előny a hősokkállóság. A nitridből képződő kötési fázisok tolerálják a nagyolvasztó kemence nyílásánál tapasztalható gyors felfűtési és hűtési ciklusokat, így a bélés ellenáll a menetfúrási és fúrási műveletek során bekövetkező repedéseknek, nem pedig néhány melegítés utáni szétrepedezésnek.

Előnyök más nitrogénadalékokkal összehasonlítva

A nitrogén kémiailag megkötve érkezik, így a tárolás, a mérlegelés és a töltés a normál vasötvözet gyakorlatot követi, nem pedig a gáz{0}}kezelési szabályokat.

Az adalékanyag szilíciumot és nitrogént is tartalmaz, ami kompatibilis a szilíciumacéllal és a szilícium{0}}elpusztítási gyakorlattal.

A szén, a kén és a foszfor alacsony szinten van megtartva, így az adalékanyag nem veszélyezteti a tiszta acélcélokat.

A nagy részecskesűrűség lehetővé teszi, hogy az anyag behatoljon a salakon, és elérje a fürdőt, ahelyett, hogy a felületen oxidálódna.

Ugyanaz a termék két piacot szolgál ki, így egy gyártó egy specifikációcsaládból tud acélgyártó és tűzálló vevőket ellátni.

A kezelés szemcsés formában{0}}kontrollált, és por alakban könnyen keverhető, ami egyszerűvé teszi az adagolóberendezést.

Adagolás, tárolás és minőségellenőrzés

Az adagolást általában a hő nitrogéncélértékéből számítják ki, korrigálják az adott üzem várható visszanyerésére, majd igazolják az öntvény kémiai elemzésével. Mivel a visszanyerés a kemence gyakorlatától függően változik, a legtöbb malom folyamatosan tartja nyilván a hőnkénti nitrogénhozamot, ahelyett, hogy rögzített tényezőre hagyatkozna. A tűzálló gyártók általában a száraz keverék meghatározott százalékából dolgoznak, és a gyártási receptúra ​​megváltoztatása előtt ellenőrzik a próbatétel égetett tulajdonságait.

A tárolás egyszerű, de nem kötelező. Az anyagot zárt, nedvességzáró{1}}csomagolásban, száraz padlón kell tartani; vízzel vagy nedves levegővel való hosszan tartó érintkezés csomósodást okoz, és a nitrid egy részét hidrolizálhatja. A tételenkénti készletforgatás távol tartja az elöregedett anyagot a kritikus hőtől. Az árukat jellemzően 25 kg-os nedvesség-záró zsákokban vagy 1 000 kg ömlesztett zsákokban szállítják, és minden tételhez csatolni kell egy tanúsítványt, amely bemutatja az adott tétel kémiai elemzését, hogy a fogadó üzem össze tudja egyeztetni a leszállított tesztet a célkiegészítéssel.

Gyakran Ismételt Kérdések

K: Mi a különbség a ferroszilícium-nitrid és a közönséges ferroszilícium között?
A közönséges ferroszilícium csak szilíciumot és vasat hordoz. A ferroszilícium-nitrid ugyanazt a szilícium--dús bázist és a szilícium-nitrid fázisban megkötött nitrogént hordozza, így a szilíciummal egyidejűleg nitrogén ötvözésére is használható.

K: Hozzáadható-e ferroszilícium-nitrid bármely acélminőséghez?
Alkalmas azokhoz a minőségekhez, amelyek nitrogént igényelnek, különösen a szilícium{0}}orientált elektromos acélhoz és a nitriddel{1}}erősített szerkezeti acélhoz. A szűk nitrogén felső határral vagy alacsony szilícium határértékkel rendelkező minőségeknél eseti összeadási számítást kell végezni--.

K: Melyik formát kell megrendelni, szemcsés vagy por alakú?
A szemcsés anyagot merőkanálhoz és csapoláshoz használják, mert jól áthatol a salakon. A port tűzálló keverékekben használják, mert egyenletesen diszpergálódik a mátrixban.

K: Változik a nitrogéntartalom a tárolás során?
Nem, feltéve, hogy a csomagolás le van zárva, és a raktár száraz. A nitrogén egy stabil vegyületben van megtartva, így a vizsgálat nem vész el a párolgás miatt, ahogyan a gáznemű vagy illékony nitrogénhordozók is előfordulhatnak.

K: Hogyan határozzák meg a hozzáadási szintet?
Az adott üzemben megállapított hő és visszanyerés nitrogéncéljából, majd a végső öntvényanalízissel megerősítve. A tűzálló felhasználók a szintet a száraz keverék százalékában állítják be.

K: A ferroszilícium-nitrid alkalmas betonacél gyártására?
Igen. A nitrid-erősítésű erősítés, mint például a HRB400-tól GB/T 1499.2-ig terjedően elterjedt alkalmazás, ahol a nitrogén támogatja a finom erősítő fázisok kicsapását.