Nitrid ferosilikónu FeSi3N4: Zloženie, formy a výhody pri výrobe ocele a žiaruvzdorných materiálov

Čo je vlastne nitrid ferosilikónu FeSi3N4

Nitrid ferosilícium je ferozliatina obsahujúca dusík-, v ktorej je dusík chemicky viazaný vo fáze nitridu kremíka namiesto toho, aby bol prenášaný ako plyn alebo ako dusičnanová soľ. Komerčná šarža je najlepšie opísaná ako nitrid kremíka (fáza Si3N4, ktorá dáva materiálu názov), voľné železo, malé množstvo ne-nitridovaného ferosilicia a niekoľko zvyškových komponentov. Na tejto štruktúre v dielni záleží: zliatinu možno skladovať, vážiť a nabíjať rovnakým zariadením, aké sa používa pre bežné ferosilicium, no stále dodáva dusík do oceľového kúpeľa alebo do žiaruvzdorného telesa, kde je dusík skutočne potrebný.

Výrobcovia bežne ponúkajú dve fyzické rodiny. Žiaruvzdorný-materiál je sivo-biely až hnedý prášok, ktorý sa ľahko mieša do hliny z odpichových dier, striekacích zmesí a tehál obsahujúcich uhlík-. Oceľový-materiál je sivo-biely granulovaný produkt, ktorý sa rýchlo a predvídateľne rozpúšťa v tekutej oceli. Obidve skupiny sa predávajú podľa chemickej špecifikácie a nie podľa jedného čísla dusíka, pretože je to rovnováha kremíka, hliníka a zvyškových prvkov, ktorá rozhoduje o tom, ako sa aditívum správa v danom teple.

Typické zloženie a dostupné formy

Parameter	Typická dodaná hodnota	Komentujte
Si	75%	Na kremík-bohatý základ nesúci nitridovú fázu
Al	1.5-2.0%	Kontrolované, aby sa obmedzili vedľajšie účinky deoxidácie
C	0,2 % max	Nízkouhlíkové ocele sú vhodné pre nízko{0}}uhlíkové ocele
S	0,02 % max	Síra sa udržiavala na nízkej úrovni, aby sa zabránilo resulfurizácii
P	0,04 % max	Fosfor udržiavaný na nízkej úrovni kvôli húževnatosti
Formulár	Hrudka, granule, prášok	Granulát na oceľ, prášok na žiaruvzdorné materiály
Nosič dusíka	Si3N4 fáza	Chemicky viazaný, nie-plynný

Cesta prášku vyhovuje výrobcom žiaruvzdorných materiálov, ktorí potrebujú nitrid jemne dispergovaný cez matricu ílu, oxidu hlinitého alebo uhlíka. Granulovaná cesta vyhovuje výrobcom ocele, ktorí pridávajú zliatinu do naberačky alebo do odpichového prúdu, kde hrubá, hustá častica ľahšie prenikne cez trosku a do taveniny. Hrudkový materiál sa všeobecne používa tam, kde je prijateľné pomalšie, postupné rozpúšťanie.

Pretože dusík sedí v stabilnej zmesi, materiál nestráca svoj aktívny obsah počas bežného skladovania v interiéri a nevyžaduje tlakové nádoby, bezpečnostné uzávery alebo plynové potrubia, ktoré sprevádzajú vstrekovanie plynného dusíka. Táto jediná charakteristika je dôvodom, prečo mnohé oceliarne držia nitrid ferosilicia ako stálu položku na legovanie dusíkom.

Ako sa dusík dostáva do ocele

V kremíkovej -orientovanej elektrooceli interagujú prísady dusíka s hliníkom a vytvárajú jemne rozptýlené častice nitridu hliníka, ktoré vytvárajú hranice zŕn počas vysokoteplotného žíhania-. Toto prichytenie je to, čo vytvára preferovanú textúru zrna, a tým aj magnetické straty hotového plechu. Nitrid ferosilícium je vhodným zdrojom tohto dusíka, pretože zavádza kremík a dusík spoločne, čo je v analýze potrebné, a pretože nezavádza takmer žiadny uhlík alebo síru.

V stavebnej oceli je mechanizmus odlišný, ale zdôvodnenie je podobné. Typy, ktorých pevnosť sa spolieha na nitridy, ako je výstuž HRB400 vyrábaná podľa GB/T 1499.2, používajú dusík spolu s mikrolegovacími prvkami na podporu jemných nitridových a karbonitridových precipitátov. Tieto precipitáty zjemňujú veľkosť feritových zŕn a zvyšujú medzu klzu, čo umožňuje výrobcovi držať záruky mechanických vlastností štandardu pri kontrole nákladov na zliatinu. Nitrid ferosilícium sa plní v panve alebo počas odpichu; praktické zotavenie závisí od teploty odpichu, praxe trosky a od toho, ako dobre je prísada vmiešaná do kúpeľa.

Deoxidačný stav je ďalšou premennou, ktorú stojí za to sledovať. Dusík pridaný do oxidovaného kúpeľa sa čiastočne stratí v troske, takže pridávanie sa zvyčajne uskutočňuje po hlavnom deoxidačnom kroku. Veľkosť granúl v pásme 10-50 mm sa volí tak, aby častice klesali cez vrstvu trosky namiesto toho, aby na nej plávali.

Prečo to výrobcovia žiaruvzdorných materiálov používajú

V monolitických žiaruvzdorných materiáloch reaguje nitridová fáza počas prevádzky za vzniku ihlovitých{0}}fáz spájajúcich oxynitrid kremíka a hliníka na pracovnej ploche. Tieto fúzy in situ spevňujú matricu, uzatvárajú sieť pórov a spomaľujú vstup kyslíka dovnútra, čo predlžuje životnosť hlinky v odpichových dierach, žľabových žľaboch a uhlíkových-tehlách. Prášková forma sa ľahko disperguje a môže nahradiť časť drahšieho prášku čistého nitridu kremíka v zmesi bez zmeny dizajnu šarže.

Druhou výhodou je odolnosť proti tepelným šokom. Spojovacie fázy vytvorené z nitridu sú tolerantné voči rýchlym cyklom zahrievania a ochladzovania pozorovaným pri odpichovom otvore vo vysokej peci, takže výstelka odoláva praskaniu počas odpichových a vŕtacích operácií, a nie odlupovaniu po niekoľkých ohrevoch.

Výhody v porovnaní s inými prídavkami dusíka

Dusík prichádza chemicky viazaný, takže skladovanie, váženie a nabíjanie sa riadi bežnými ferozliatinovými postupmi, a nie pravidlami pre manipuláciu s plynom-.

Prísada obsahuje kremík a tiež dusík, ktorý je kompatibilný s kremíkovou oceľou a s kremíkovou- praxou.

Uhlík, síra a fosfor sú udržiavané na nízkej úrovni, takže prísada neohrozuje ciele čistej ocele.

Vysoká hustota častíc umožňuje materiálu prenikať troskou a dostať sa do kúpeľa namiesto toho, aby bol oxidovaný na povrchu.

Ten istý produkt slúži na dvoch trhoch, takže výrobca môže zásobovať zákazníkov z oblasti výroby ocele a žiaruvzdorných materiálov z jednej skupiny špecifikácií.

Manipulácia je riadená prachom-v granulovanej forme a ľahko sa mieša v práškovej forme, vďaka čomu je dávkovacie zariadenie jednoduché.

Dávkovanie, skladovanie a kontrola kvality

Dávkovanie sa normálne vypočítava z cieľovej hodnoty dusíka pre teplo, koriguje sa na očakávanú obnovu konkrétneho zariadenia a potom sa overuje chemickou analýzou odliatku. Keďže regenerácia sa líši v závislosti od praxe pece, väčšina mlynov vedie priebežný záznam o výťažku dusíka na teplo, namiesto toho, aby sa spoliehala na pevný faktor. Výrobcovia žiaruvzdorných materiálov zvyčajne pracujú s pevným percentom suchej zmesi a pred zmenou výrobnej receptúry kontrolujú vlastnosti vypálenia skúšobnej šarže.

Ukladanie je jednoduché, ale nie voliteľné. Materiál by sa mal uchovávať v uzavretom obale proti vlhkosti-na suchej podlahe; dlhodobý kontakt s vodou alebo vlhkým vzduchom spôsobuje spekanie a môže hydrolyzovať časť nitridu. Striedanie zásob po dávkach chráni zostarnutý materiál mimo kritických horúčav. Tovar sa zvyčajne dodáva v 25 kg -bariérových vreciach alebo 1 000 kg hromadných vreciach a ku každej dávke by mal byť priložený certifikát s chemickou analýzou danej dávky, aby prijímajúci závod mohol zosúladiť dodaný test s cieľovým prídavkom.

Často kladené otázky

Otázka: Aký je rozdiel medzi nitridom ferosilicia a obyčajným ferosilikónom?
Obyčajné ferosilicium nesie iba kremík a železo. Nitrid ferosilícium nesie rovnakú-zásadu bohatú na kremík plus dusík viazaný vo fáze nitridu kremíka, takže ho možno použiť na legovanie dusíka súčasne s kremíkom.

Otázka: Môže sa nitrid ferosilicia pridať do akejkoľvek triedy ocele?
Hodí sa pre triedy, ktoré vyžadujú dusík, najmä kremíkovú -orientovanú elektrooceľ a konštrukčnú oceľ spevnenú nitridom-. Typy s tesným stropom dusíka alebo nízkym limitom kremíka vyžadujú výpočet prídavku-po-prípade.

Otázka: Akú formu je potrebné objednať, granulovanú alebo práškovú?
Granulovaný materiál sa používa na pridávanie naberačiek a odpichov, pretože dobre preniká troskou. Prášok sa používa v žiaruvzdorných zmesiach, pretože sa rovnomerne rozptyľuje cez matricu.

Otázka: Mení sa obsah dusíka počas skladovania?
Nie, za predpokladu, že obal zostane zapečatený a sklad je suchý. Dusík je udržiavaný v stabilnej zlúčenine, takže test sa nestráca odparovaním tak, ako môžu byť plynné alebo prchavé nosiče dusíka.

Otázka: Ako sa rozhoduje o úrovni pridania?
Z dusíkového cieľa tepla a regenerácie stanoveného v tomto konkrétnom závode, potom potvrdené konečnou analýzou odliatku. Žiaruvzdorné používatelia nastavujú úroveň ako percento suchej zmesi.

Otázka: Je nitrid ferosilicia vhodný na výrobu výstuže?
áno. Nitridom-spevnené vystuženie, ako napríklad HRB400 až GB/T 1499.2, je bežnou aplikáciou, kde dusík podporuje precipitáciu jemných spevňujúcich fáz.