El nitrur de ferrosilici és un material de ferroaliatge format principalment per nitrur de silici (Si₃N₄), acompanyat de ferro lliure, fases menors de nitrur de -silici i un petit nombre d'altres components. És un additiu que s'utilitza habitualment en la fosa d'acer perquè conté nitrogen i també és una matèria primera important per produir acer amb alt-nitrogen. A més, el nitrur de ferrosilici té una bona -resistència a la temperatura alta, cosa que el fa eficaç en determinats materials refractaris-d'alta temperatura, sobretot l'argila de pistola usada per tapar el forat dels alts forns.
Què és el nitrur de ferrosilici?
| Component | Gamma comercial típica | Rol |
|---|---|---|
| Silici (Si) | 45-52% | Forma fases Si₃N₄ i FeSi |
| Nitrogen (N) | 26-32% | Proporciona efecte de nitruració per a acer i refractaris |
| Ferro (Fe) | Balanç, normalment 10-20% | Reforç dúctil; afavoreix la sinterització |
| Carboni (C) | Menor o igual al 0,5% | Residual controlat |
| Mida | 10-100 mm (termos/granular) | Càrrega a granel per a forns i mescles de forats |
El nitrur de ferrosilici comercial per a ús refractari és una pols-blanqueca o marró, mentre que el grau de fabricació d'acer és un material granular-blanquec. La forma granular de 10-100 mm es selecciona quan el material es carrega en forns o es barreja en mescles refractàries gruixudes com ara argila de pistola.
Per què Gun Clay necessita un additiu{0}}d'alt rendiment
L'argila de pistola és un material refractari-unit amb carboni que s'utilitza per tapar el forat dels alts forns. El ferro fos que passa pel forat no només és fortament corrosiu, sinó que també és extremadament calent, i erosiona el fang durant cada cicle d'aixeta. A mesura que els alts forns es desenvolupen cap a mides més grans i campanyes més llargues, l'argila per a pistoles ha passat d'un simple refractari consumible a un material refractari funcional el rendiment del qual afecta directament la fiabilitat del tap-a-.
Simplement augmentar el contingut de SiC de l'argila de la pistola per millorar la seva resistència a les altes-temperaturas ja no compleix els requisits dels alts forns moderns. El nitrur de ferrosilici, com a nou tipus de matèria primera refractària no-òxida, ofereix excel·lents propietats de sinterització, estabilitat química, alta-resistència a la temperatura i conductivitat tèrmica, per això s'ha introduït com a additiu funcional.
Com funciona Fe–Si₃N₄ a Gun Clay
El nitrur de ferrosilici millora l'argila de la pistola mitjançant diversos mecanismes. En primer lloc, en comparació amb les addicions de SiC o Si₃N₄ només, Fe-Si₃N₄ augmenta la resistència a la flexió a alta -temperatura del fang del forat en diferents graus en tot el rang de temperatura de servei.
En segon lloc, el Fe-Si₃N₄ es pot descompondre a alta temperatura i alliberar nitrogen gasós (N₂), que crea microporus difusos al fang. Aquests microporus són beneficiosos per millorar la capacitat de perforació de l'argila de la pistola, el que significa que l'endoll es pot obrir de manera neta i ràpida a la següent aixeta.
En tercer lloc, la diferència clau de SiC i Si₃N₄ rau en la presència de reforç de partícules dúctils del ferro metàl·lic i el compost intermetàl·lic Fe₃Si dins de Fe-Si₃N₄. Fe₃Si afavoreix la sinterització del fang i la transformació de -Si₃N₄ a -Si₃N₄, millorant la força d'unió entre les fases d'òxid i no-. El resultat és un fang amb una millor unió, una major refractarietat i un comportament d'obertura més consistent.
Comparació amb addicions de SiC i Si₃N₄
| Aspecte | Addició Fe–Si₃N₄ | Addició de SiC o Si₃N₄ |
|---|---|---|
| Resistència a la flexió a -alta temperatura | Millora a través de les temperatures de servei | Millora, però sense benefici de fase dúctil |
| Perforabilitat | Millora per la formació de microporos de N₂ | Millora limitada |
| Promoció de la sinterització | Fe₃Si ajuda a la sinterització i → transformació | Menys pronunciat |
| Enllaç òxid/no{0}}òxid | Unió interfacial més forta | Moderat |
Aquestes diferències expliquen per què el nitrur de ferrosilici s'ha adoptat progressivament a les barreges de forats d'alt rendiment-.
Altres aplicacions del nitrur de ferrosilici
Més enllà de l'argila de pistola, el nitrur de ferrosilici granular s'utilitza principalment en acers orientats al silici-i altres acers que depenen dels nitrurs per millorar la resistència, com ara la barra d'armadura HRB400, on l'addició de nitrogen afavoreix l'enduriment per precipitació. També és una matèria primera important per a la fosa d'acers amb alt-nitrogen. Als mercats de refractaris, la forma en pols s'utilitza en formes colables i preformades que necessiten resistència a l'oxidació i estabilitat tèrmica.
Preguntes freqüents
Què és l'argila de pistola?L'argila de canó, també anomenada fang de canó o fang de canó, és un material refractari unit-carboni que s'utilitza per segellar el forat d'un alt forn entre aixetes. Ha de suportar l'erosió del ferro fos i ser fàcil d'obrir a la següent aixeta.
Per què s'utilitza la forma granular de 10-100 mm per al fang del forat?La fracció més gruixuda es dispersa uniformement a través de la mescla refractària i proporciona una font estable de les fases de nitrur durant el servei; les pols més fines són més típiques dels refractaris colables.
Com beneficia l'acer el contingut de nitrogen?El nitrogen es combina amb elements com el vanadi o l'alumini per formar nitrurs fins que enforteixen l'acer mitjançant l'enduriment per precipitació, motiu pel qual el nitrur de ferrosilici s'utilitza en acers amb alt-nitrogen i barres d'armadura.
El nitrur de ferrosilici pot substituir el SiC a l'argila de la pistola?No és un simple substitut; els dos materials funcionen per mecanismes diferents. El Fe-Si₃N₄ s'afegeix normalment per complementar o substituir parcialment SiC i Si₃N₄ per millorar la resistència, la sinterització i la perforabilitat.
És perillós manipular el nitrur de ferrosilici?Com altres pols de nitrur i aliatge, s'ha de manipular amb control de pols i emmagatzemar-lo en sec. Eviteu la inhalació de fines i seguiu la fitxa de seguretat del material subministrada amb el producte.
Quines indústries consumeixen nitrur de ferrosilici?Fabricació de ferro d'alts forns (refractaris de forats), fabricació d'acer per a graus elevats de-nitrogen i barres d'armadura i productors d'acer al silici.