Nitrură de ferosiliciu FeSi3N4: Compoziție, forme și avantaje în fabricarea oțelului și a materialelor refractare

Ce este de fapt nitrura de ferrosiliciu FeSi3N4

Nitrura de ferosiliciu este un feroaliaj cu azot-în care azotul este legat chimic într-o fază de nitrură de siliciu în loc să fie transportat ca gaz sau ca sare de nitrat. Un lot comercial este cel mai bine descris ca nitrură de siliciu (faza Si3N4 care dă numele materialului), fier liber, o cantitate mică de ferosiliciu ne-nitrurat și câteva componente reziduale. Acea structură contează la nivelul atelierului: aliajul poate fi depozitat, cântărit și încărcat cu același echipament folosit pentru ferosiliciu obișnuit, dar încă își livrează azotul în baia de oțel sau corpul refractar în care se dorește de fapt azotul.

Producătorii oferă în mod normal două familii fizice. Materialul refractar de calitate-este o pulbere-de culoare albă până la maro, care se amestecă cu ușurință în argilă, amestecuri de tuns și cărămizi care-conțin carbon. Materialul de calitate-oțelului este un produs granular-alb murdar care se dizolvă rapid și previzibil în oțel lichid. Ambele familii sunt vândute în raport cu o specificație chimică, mai degrabă decât cu o singură cifră de azot, deoarece echilibrul dintre siliciu, aluminiu și elemente reziduale este cel care decide cum se comportă aditivul la o anumită căldură.

Compoziție tipică și forme disponibile

Parametru	Valoare livrată tipică	Comentariu
Si	75%	Bază bogată-siliciu care poartă faza de nitrură
Al	1.5-2.0%	Controlat pentru a limita efectele secundare ale dezoxidării
C	0,2% max	Cu conținut scăzut de carbon se potrivește cu oțel{0}}cu conținut scăzut de carbon
S	0,02% max	Sulful este menținut la un nivel scăzut pentru a evita resulfurarea
P	0,04% max	Fosforul menținut scăzut pentru duritate
Formă	Bucle, granule, pulbere	Granule pentru oțel, pulbere pentru refractare
Purtător de azot	faza Si3N4	Legat chimic, ne-gazos

Calea de pulbere se potrivește producătorilor de refractare care au nevoie de nitrură fin dispersată printr-o matrice de argilă, alumină sau carbon. Calea granulară se potrivește producătorilor de oțel care adaugă aliajul într-o oală sau în fluxul de scurgere, unde o particulă grosieră și densă este mai ușor de proiectat prin zgură și în topitură. Materialul bulgăre este în general utilizat acolo unde este acceptabilă o dizolvare mai lentă, în etape.

Deoarece azotul se află într-un compus stabil, materialul nu își pierde conținutul activ în timpul depozitării normale în interior și nu necesită vase sub presiune, dispozitive de blocare de siguranță sau conducte de gaz care însoțesc injecția de azot gazos. Această caracteristică unică este motivul pentru care multe fabrici de oțel păstrează nitrura de ferosiliciu ca element permanent pentru alierea cu azot.

Cum ajunge azotul la oțel

În oțelul electric orientat-siliciului, adaosurile de azot interacționează cu aluminiul pentru a forma particule de nitrură de aluminiu fin dispersate, care fixează limitele granulelor în timpul recoacerii la temperatură înaltă-. Această fixare este cea care dezvoltă textura preferată a granulelor și, prin urmare, pierderile magnetice ale foii finite. Nitrura de ferrosiliciu este o sursă convenabilă a acestui azot, deoarece introduce împreună siliciu și azot, ambele fiind dorite în analiză și pentru că nu introduce aproape deloc carbon sau sulf.

În oțelul de construcție mecanismul este diferit, dar raționamentul este similar. Gradele care se bazează pe nitruri pentru rezistență, cum ar fi armătura HRB400 produsă conform GB/T 1499.2, utilizează azot împreună cu elemente de microaliere pentru a promova precipitații fine de nitrură și carbonitrură. Aceste precipitate rafinează dimensiunea granulelor de ferită și măresc limita de curgere, ceea ce permite producătorului să păstreze garanțiile de proprietate mecanică ale standardului, controlând în același timp costul aliajului. Nitrura de ferrosiliciu este încărcată în oală sau în timpul baterii; recuperarea practică depinde de temperatura de atingere, de practica zgurii și de cât de bine este amestecat adaosul în baie.

Starea de dezoxidare este cealaltă variabilă care merită urmărită. Azotul adăugat la o baie oxidată este parțial pierdut în zgură, astfel încât adăugarea este în mod normal succesivă după etapa principală de dezoxidare. Dimensiunea granulelor din banda de 10-50 mm este aleasă astfel încât particulele să se scufunde prin stratul de zgură în loc să plutească pe acesta.

De ce îl folosesc producătorii de refractare

În materialele refractare monolitice, faza de nitrură reacționează în timpul funcționării pentru a forma faze de legătură cu oxinitrură de siliciu și aluminiu la faza de lucru. Cei din-muștațile din loc întăresc matricea, închid rețeaua de pori și încetinesc progresul spre interior al oxigenului, ceea ce prelungește durata de viață a campaniei în argila de găuri, prin turnabile și cărămizi-carbon. Forma de pulbere se dispersează ușor și poate înlocui o parte din pulberea mai costisitoare de nitrură de siliciu pură într-un amestec fără a reproiecta lotul.

Un al doilea beneficiu este rezistența la șoc termic. Fazele de lipire formate din nitrură sunt tolerante la ciclurile rapide de încălzire și răcire observate la un orificiu de furnal, astfel încât căptușeala rezistă la crăpare în timpul operațiunilor de filetare și forare, mai degrabă decât de despicare după câteva călduri.

Avantaje în comparație cu alte adaosuri de azot

Azotul ajunge legat chimic, așa că depozitarea, cântărirea și încărcarea urmează practicile normale de feroaliaje, mai degrabă decât regulile de manipulare-gazului.

Aditivul contribuie cu siliciu, precum și cu azot, care este compatibil cu oțelul cu siliciu și cu practicile cu siliciu-omorâte.

Carbonul, sulful și fosforul sunt menținute la niveluri scăzute, astfel încât aditivul nu compromite țintele curate din oțel.

Densitatea mare de particule permite materialului să pătrundă în zgură și să ajungă în baie în loc să fie oxidat la suprafață.

Același produs deservește două piețe, astfel încât un producător poate furniza clienților de producție de oțel și refractare dintr-o singură familie de specificații.

Manipularea prafului este-controlată sub formă granulară și ușor de amestecat sub formă de pulbere, ceea ce face ca echipamentul de dozare să fie simplu.

Dozare, depozitare și control al calității

Dozarea este calculată în mod normal din ținta de azot a căldurii, corectată pentru recuperarea așteptată a instalației specifice și apoi verificată în funcție de analiza chimică a turnatului. Deoarece recuperarea variază în funcție de practica cuptorului, cele mai multe mori păstrează o evidență curentă a randamentului de azot pe căldură, mai degrabă decât să se bazeze pe un factor fix. Producătorii de refractare lucrează de obicei dintr-un procent fix din amestecul uscat și verifică proprietățile ars ale lotului de probă înainte de a schimba rețeta de producție.

Stocarea este simplă, dar nu opțională. Materialul trebuie păstrat într-un ambalaj sigilat-barieră de umezeală pe o podea uscată; contactul prelungit cu apa sau aerul umed provoacă aglomerare și poate hidroliza o parte din nitrură. Rotația stocului pe lot ține materialul învechit departe de căldurile critice. Bunurile sunt furnizate de obicei în saci de barieră de 25 kg de umezeală-sau saci de 1 000 kg vrac, iar fiecare lot trebuie să fie însoțit de un certificat care să arate analiza chimică a lotului respectiv, astfel încât instalația de primire să poată concilia testul livrat cu adăugarea țintă.

Întrebări frecvente

Î: Care este diferența dintre nitrura de ferosiliciu și ferosiliciu obișnuit?
Ferosiliciul obișnuit transportă doar siliciu și fier. Nitrura de ferrosiliciu poartă aceeași bază bogată-siliciu plus azot legat într-o fază de nitrură de siliciu, așa că poate fi folosită pentru a alia azotul în același timp cu siliciul.

Î: Se poate adăuga nitrură de ferosiliciu la orice calitate de oțel?
Se potrivește calităților care doresc azot, în special oțel electric-orientat pe siliciu și oțel de construcție-consolidat cu nitrură. Clasele cu un plafon strâns de azot sau o limită scăzută de siliciu necesită un calcul de adunare caz-cu-caz.

Î: Ce formă ar trebui să fie comandată, granulară sau pulbere?
Materialul granular este folosit pentru adaosuri de oală și de ciocnire deoarece pătrunde bine în zgură. Pulberea este utilizată în amestecurile refractare deoarece se dispersează uniform prin matrice.

Î: Conținutul de azot se modifică în timpul depozitării?
Nu, cu condiția ca ambalajul să rămână sigilat și magazinul să fie uscat. Azotul este menținut într-un compus stabil, astfel încât testul nu se pierde prin evaporare așa cum pot fi purtătorii de azot gazoși sau volatili.

Î: Cum se decide nivelul de adăugare?
Din ținta de azot a căldurii și recuperarea stabilită la acea fabrică specială, apoi confirmată de analiza finală a turnării. Utilizatorii refractari stabilesc nivelul ca procent din amestecul uscat.

Î: Este nitrura de ferosiliciu potrivită pentru producția de bare de armare?
Da. Armarea-întărită cu nitrură, cum ar fi HRB400 până la GB/T 1499.2, este o aplicație comună, în care azotul sprijină precipitarea fazelor fine de consolidare.