Феросилициевият нитрид е феросплавен материал, съставен основно от силициев нитрид (Si₃N₄), придружен от свободно желязо, второстепенни не-силициеви нитридни фази и малък брой други компоненти. Това е често използвана добавка при топенето на стомана, тъй като съдържа азот, а също така е важна суровина за производството на стомана с високо -азотно съдържание. В допълнение, феросилициевият нитрид има добра устойчивост на високи-температури, което го прави ефективен при някои огнеупорни материали при високи-температури, най-вече глина за оръжия, използвана за запушване на крана на доменни пещи.
Какво е феросилициев нитрид?
| Компонент | Типичен търговски диапазон | Роля |
|---|---|---|
| Силиций (Si) | 45-52% | Образува Si₃N4 и FeSi фази |
| Азот (N) | 26-32% | Осигурява азотиращ ефект за стомана и огнеупор |
| желязо (Fe) | Баланс, обикновено 10-20% | пластична армировка; насърчава синтероването |
| Въглерод (C) | По-малко или равно на 0,5% | Контролиран остатък |
| Размер | 10-100 мм (на бучки/гранули) | Насипно зареждане за пещи и смеси за кранове |
Търговският феросилициев нитрид за огнеупорна употреба е мръснобял или кафяв прах, докато класът за производство на стомана е мръснобял гранулиран материал. Гранулираната форма от 10-100 mm се избира, когато материалът се зарежда в пещи или се смесва в груби огнеупорни смеси, като глина за пистолети.
Защо Gun Clay има нужда от-добавка с висока ефективност
Огнеупорната глина е свързан с въглерод -огнеупорен материал, използван за запушване на крана на доменни пещи. Разтопеното желязо, преминаващо през крана, е не само силно корозивно, но и изключително горещо и разяжда калта по време на всеки цикъл на изливане. Тъй като доменните пещи се развиват към по-големи размери и по-дълги кампании, оръжейната глина се измести от обикновен консумативен огнеупорен материал към функционален огнеупорен материал, чиято производителност пряко влияе върху надеждността на кран-to-lit.
Простото увеличаване на съдържанието на SiC в глината за оръжие, за да се подобри нейната устойчивост при високи-температури, вече не отговаря на изискванията на съвременните доменни пещи. Феросилициевият нитрид, като нов тип не-оксидна огнеупорна суровина, предлага отлични свойства на синтероване, химическа стабилност, висока-температурна якост и топлопроводимост, поради което е въведен като функционална добавка.
Как Fe–Si₃N₄ работи в Gun Clay
Феросилициевият нитрид подобрява оръжейната глина чрез няколко механизма. Първо, в сравнение с добавките само на SiC или Si₃N₄, Fe-Si3N₄ повишава якостта на огъване при висока-температура на калта на изливния отвор до различна степен в целия температурен диапазон на експлоатация.
Второ, Fe-Si₃N₄ може да се разложи при висока температура и да освободи азотен газ (N₂), който създава дифузни микропори в калта. Тези микропори са от полза за подобряване на способността за пробиване на глината за пистолет, което означава, че тапата може да се отвори чисто и бързо при следващото кранче.
Трето, ключовата разлика от SiC и Si₃N₄ се състои в наличието на подсилване от пластични частици от метално желязо и интерметалното съединение Fe₃Si в Fe-Si3N₄. Fe₃Si насърчава синтероването на калта и трансформацията на -Si3N₄ в -Si₃N₄, подобрявайки силата на свързване между оксидните и не-оксидните фази. Резултатът е кал с по-добро свързване, по-висока огнеупорност и по-последователно поведение при отваряне.
Сравнение с добавки на SiC и Si₃N4
| Аспект | Добавяне на Fe–Si₃N₄ | Добавяне на SiC или Si3N4 |
|---|---|---|
| Якост на огъване при висока{0}}температура | Подобрен при експлоатационни температури | Подобрено, но без предимство на пластичната фаза |
| Възможност за пробиване | Подсилено чрез образуване на N₂ микропори | Ограничено подобрение |
| Насърчаване на синтероването | Fe₃Si подпомага синтероването и → трансформацията | По-слабо изразени |
| Оксидно/не{0}}оксидно свързване | По-силно междинно свързване | Умерен |
Тези разлики обясняват защо феросилициевият нитрид е постепенно навлязъл във високо-ефективни смеси за кранове.
Други приложения на феросилициев нитрид
Освен глина за оръжие, гранулираният феросилициев нитрид се използва главно в стомани със силициева -ориентация и други стомани, които разчитат на нитриди за подобряване на якостта, като например арматурно желязо HRB400, където добавянето на азот насърчава втвърдяването чрез утаяване. Освен това е важна суровина за топене на стомани с високо -азотно съдържание. В огнеупорните пазари прахообразната форма се използва в отливки и предварително формовани форми, които се нуждаят от устойчивост на окисление и термична стабилност.
Често задавани въпроси
Какво е оръжейна глина?Оръжейната глина, наричана още кал за изпускателни отвори или оръжейна глина, е свързан с въглерод -огнеупорен материал, използван за уплътняване на отвора за изпускателна тръба на доменна пещ между кранове. Той трябва да издържа на ерозия от разтопено желязо и да може лесно да се отваря при следващия кран.
Защо се използва 10-100 mm гранулирана форма за кал от кранове?По-грубата фракция се диспергира равномерно през огнеупорната смес и осигурява стабилен източник на нитридни фази по време на работа; по-фините прахове са по-типични за леещите се огнеупори.
Как съдържанието на азот е от полза за стоманата?Азотът се комбинира с елементи като ванадий или алуминий, за да образува фини нитриди, които укрепват стоманата чрез утаително втвърдяване, поради което феросилициевият нитрид се използва в високо-азотни и арматурни стомани.
Може ли феросилициевият нитрид да замени SiC в оръжейната глина?Това не е проста замяна; двата материала работят по различни механизми. Fe-Si₃N₄ обикновено се добавя за допълване или частично заместване на SiC и Si3N4 за подобряване на якостта, синтероването и възможността за пробиване.
Опасен ли е при работа с феросилициев нитрид?Подобно на други прахове от нитриди и сплави, трябва да се борави с контрол на праха и да се съхранява на сухо. Избягвайте вдишването на фини частици и следвайте информационния лист за безопасност на материала, предоставен с продукта.
Кои отрасли консумират феросилициев нитрид?Производство на чугун в доменни пещи (огнеупорни материали за кран), производство на стомана за високо{0}}азот и арматурни желязи и производители на силициева стомана.