Nitrid ferosilícium je ferozliatinový materiál zložený hlavne z nitridu kremíka (Si₃N₄), sprevádzaného voľným železom, minoritnými ne{0}}fázami nitridu kremíka a malým počtom ďalších zložiek. Je to bežne používaná prísada pri tavení ocele, pretože obsahuje dusík, a je tiež dôležitou surovinou na výrobu ocele s vysokým -dusíkom. Okrem toho má nitrid ferosilicia dobrú odolnosť voči vysokým-teplotám, vďaka čomu je účinný v určitých- žiaruvzdorných materiáloch, najmä v strelnej hline, ktorá sa používa na upchávanie odpichových otvorov vysokých pecí.
Čo je nitrid ferosilikónu?
| Komponent | Typický obchodný sortiment | Role |
|---|---|---|
| kremík (Si) | 45-52% | Vytvára fázy Si3N4 a FeSi |
| dusík (N) | 26-32% | Poskytuje nitridačný efekt pre oceľ a žiaruvzdorné materiály |
| Železo (Fe) | Zostatok, zvyčajne 10-20% | Tvárna výstuž; podporuje spekanie |
| uhlík (C) | Menšie alebo rovné 0,5 % | Kontrolovaný zvyšok |
| Veľkosť | 10-100 mm (hrudkové/zrnité) | Hromadné vsádzanie pre pece a zmesi odpichových otvorov |
Komerčný nitrid ferosilicia na žiaruvzdorné použitie je sivo-biely alebo hnedý prášok, zatiaľ čo trieda výroby ocele je sivo-biely zrnitý materiál. 10-100 mm granulovaná forma sa volí, keď sa materiál vkladá do pecí alebo sa mieša do hrubých žiaruvzdorných zmesí, ako je strelná hlina.
Prečo Gun Clay potrebuje vysoko{0}}výkonnú prísadu
Pištoľová hlina je žiaruvzdorný materiál spájaný uhlíkom-, ktorý sa používa na upchávanie odpichového otvoru vysokých pecí. Roztavené železo prechádzajúce odpichovým otvorom je nielen silne korozívne, ale aj extrémne horúce a eroduje blato počas každého cyklu odpichu. Ako sa vysoké pece vyvíjajú smerom k väčším veľkostiam a dlhším kampaniam, strelná hlina sa zmenila z jednoduchého spotrebného žiaruvzdorného materiálu na funkčný žiaruvzdorný materiál, ktorého výkon priamo ovplyvňuje spoľahlivosť odpichu-k{4}}odpichu.
Jednoduché zvýšenie obsahu SiC v strelnej hline na zlepšenie jej pevnosti pri vysokých{0}}teplotách už nespĺňa požiadavky moderných vysokých pecí. Nitrid ferosilícium, ako nový typ -oxidovej žiaruvzdornej suroviny, ponúka vynikajúce spekacie vlastnosti, chemickú stabilitu, vysokú-teplotnú pevnosť a tepelnú vodivosť, a preto bol predstavený ako funkčná prísada.
Ako Fe–Si₃N₄ funguje v strelnej hline
Nitrid ferosilícium zlepšuje strelný íl niekoľkými mechanizmami. Po prvé, v porovnaní s pridaním samotného SiC alebo Si3N₄ zvyšuje Fe-Si₃N₄ pevnosť v ohybe pri vysokých-teplotách bahna z odpichového otvoru na rôzne stupne v celom teplotnom rozsahu prevádzky.
Po druhé, Fe-Si₃N₄ sa môže pri vysokej teplote rozkladať a uvoľňovať plynný dusík (N₂), ktorý vytvára v bahne difúzne mikropóry. Tieto mikropóry sú prospešné pre zlepšenie vŕtateľnosti strelnej hliny, čo znamená, že zátku je možné čisto a rýchlo otvoriť pri ďalšom klepnutí.
Po tretie, kľúčový rozdiel od SiC a Si3N4 spočíva v prítomnosti vystuženia tvárnymi časticami z kovového železa a intermetalickej zlúčeniny Fe3Si v rámci Fe-Si3N4. Fe₃Si podporuje spekanie bahna a transformáciu -Si₃N₄ na -Si₃N₄, čím zlepšuje pevnosť väzby medzi oxidovými a ne-oxidovými fázami. Výsledkom je blato z odpichových dier s lepšou priľnavosťou, vyššou žiaruvzdornosťou a konzistentnejším správaním sa pri otváraní.
Porovnanie s prídavkami SiC a Si3N4
| Aspekt | Pridanie Fe-Si3N4 | adícia SiC alebo Si3N4 |
|---|---|---|
| Pevnosť v ohybe- pri vysokej teplote | Vylepšené pri prevádzkových teplotách | Vylepšené, ale bez prínosu z tvárnej fázy |
| Vŕtateľnosť | Vylepšené tvorbou mikropórov N2 | Obmedzené zlepšenie |
| Propagácia spekania | Fe₃Si napomáha spekaniu a → transformácii | Menej výrazné |
| Oxidové/ne{0}}oxidové väzby | Silnejšie medzifázové spojenie | Mierne |
Tieto rozdiely vysvetľujú, prečo sa nitrid ferosilicia postupne začal používať vo vysoko{0}}výkonných zmesiach pre odpichové otvory.
Iné aplikácie nitridu ferosilicia
Okrem strelného ílu sa granulovaný nitrid ferosilicia používa hlavne v kremíkových-orientovaných oceliach a iných oceliach, ktoré využívajú nitridy na zlepšenie pevnosti, ako je napríklad výstuž HRB400, kde pridanie dusíka podporuje precipitačné vytvrdzovanie. Je tiež dôležitou surovinou na tavenie ocelí s vysokým-dusíkom. Na trhoch so žiaruvzdornými materiálmi sa prášková forma používa v liatych a predtvarovaných formách, ktoré vyžadujú odolnosť proti oxidácii a tepelnú stabilitu.
Často kladené otázky
Čo je to strelná hlina?Pištoľová hlina, tiež nazývaná bahno z odpichových otvorov alebo delová hlina, je žiaruvzdorný materiál spájaný uhlíkom-, ktorý sa používa na utesnenie odpichového otvoru vysokej pece medzi odpichmi. Musí odolávať erózii roztaveného železa a pri ďalšom kohútiku sa dá ľahko otvoriť.
Prečo sa na bahno z odpichových dier používa granulovaná forma 10-100 mm?Hrubšia frakcia sa rovnomerne rozptýli cez žiaruvzdornú zmes a poskytuje stabilný zdroj nitridových fáz počas prevádzky; jemnejšie prášky sú typickejšie pre liate žiaruvzdorné materiály.
Ako prospieva oceli obsah dusíka?Dusík sa spája s prvkami, ako je vanád alebo hliník, za vzniku jemných nitridov, ktoré spevňujú oceľ precipitačným vytvrdzovaním, a preto sa nitrid ferosilicia používa v oceliach s vysokým-dusíkom a oceľových tyčiach.
Môže nitrid ferosilicia nahradiť SiC v strelnej hline?Nie je to jednoduchá náhrada; tieto dva materiály fungujú rôznymi mechanizmami. Fe-Si₃N₄ sa zvyčajne pridáva na doplnenie alebo čiastočnú náhradu SiC a Si3N4 na zlepšenie pevnosti, spekania a vŕtateľnosti.
Je nebezpečné zaobchádzať s nitridom ferosilicia?Rovnako ako ostatné nitridové a zliatinové prášky by sa s ním malo manipulovať s kontrolou prachu a malo by sa skladovať v suchu. Zabráňte vdýchnutiu jemných častíc a postupujte podľa karty bezpečnostných údajov dodanej s produktom.
Ktoré priemyselné odvetvia spotrebúvajú nitrid ferosilicia?Výroba železa vo vysokej peci (žiaruvzdorné materiály), výroba ocele pre-vysoko obsahu dusíka a výstuže a výrobcovia kremíkovej ocele.