Ferrosilikon Nitrür FeSi3N4: Çelik Üretimi ve Refrakterlerde Bileşim, Formlar ve Avantajlar

Ferrosilikon Nitrür FeSi3N4 Aslında Nedir?

Ferrosilikon nitrür, nitrojenin gaz veya nitrat tuzu olarak taşınmak yerine kimyasal olarak silikon nitrür fazının içinde bağlandığı, nitrojen- taşıyan bir ferroalaşımdır. Ticari bir parti en iyi şekilde silikon nitrür (malzemeye adını veren Si3N4 fazı), serbest demir, az miktarda -nitratlanmamış ferrosilikon ve birkaç artık bileşen olarak tanımlanır. Bu yapı atölyede önemlidir: Alaşım, sıradan ferrosilikon için kullanılanla aynı ekipmanla depolanabilir, tartılabilir ve yüklenebilir, ancak yine de nitrojenini, nitrojenin gerçekten gerekli olduğu çelik banyoya veya refrakter gövdeye iletir.

Üreticiler normalde iki fiziksel aile sunar. Refrakter-dereceli malzeme, delik kili, püskürtme karışımları ve karbon-içeren tuğlalarla kolayca karışan kirli-beyaz ila kahverengi bir tozdur. Çelik yapımı-sınıf malzeme, sıvı çelikte hızlı ve öngörülebilir bir şekilde çözünen, kirli-beyaz granüler bir üründür. Her iki aile de tek bir nitrojen rakamı yerine kimyasal spesifikasyona göre satılmaktadır çünkü katkı maddesinin belirli bir sıcaklıkta nasıl davranacağını belirleyen şey silikon, alüminyum ve artık elementlerin dengesidir.

Tipik Bileşim ve Mevcut Formlar

Parametre	Tipik teslim değeri	Yorum
Si	75%	Nitrit fazını taşıyan silisyum-zengin baz
Al	1.5-2.0%	Deoksidasyon yan etkilerini sınırlamak için kontrol edilir
C	maksimum %0,2	Düşük karbon, düşük-karbonlu çelik kalitelerine uygundur
S	Maksimum %0,02	Yeniden kükürtlenmeyi önlemek için kükürt düşük tutuldu
P	Maksimum %0,04	Dayanıklılık için fosfor düşük tutuldu
Biçim	Topak, granül, toz	Çelik için granül, refrakter için toz
Azot taşıyıcı	Si3N4 fazı	Kimyasal olarak bağlı,-gaz halinde olmayan

Toz yolu, nitrürün kil, alümina veya karbondan oluşan bir matris içerisinde ince bir şekilde dağılmasına ihtiyaç duyan refrakter üreticileri için uygundur. Granül rota, alaşımı bir potaya veya boşaltma akışına ekleyen çelik üreticileri için uygundur; burada kaba, yoğun bir parçacığın cüruf içinden ve eriyik içine atılması daha kolaydır. Topak malzeme genellikle daha yavaş, aşamalı bir çözünmenin kabul edilebilir olduğu durumlarda kullanılır.

Nitrojen stabil bir bileşik içinde bulunduğundan, malzeme normal iç mekan depolama sırasında aktif içeriğini kaybetmez ve gazlı nitrojen enjeksiyonuna eşlik eden basınçlı kaplara, güvenlik kilitlerine veya gaz borularına ihtiyaç duymaz. Bu tek özellik, birçok çelik fabrikasının ferrosilikon nitrürü nitrojen alaşımlama için temel ürün olarak tutmasının nedenidir.

Azot Çeliğe Nasıl Ulaşır?

Silikon-yönelimli elektrikli çelikte nitrojen ilaveleri alüminyum ile etkileşime girerek yüksek sıcaklıkta tavlama sırasında tanecik sınırlarını belirleyen ince dağılmış alüminyum nitrür parçacıkları oluşturur. Bu sabitleme, bitmiş tabakanın tercih edilen damar dokusunu ve dolayısıyla manyetik kayıplarını geliştiren şeydir. Ferrosilikon nitrür bu nitrojen için uygun bir kaynaktır çünkü analizde her ikisi de istenen silikon ve nitrojeni birlikte katar ve neredeyse hiç karbon veya kükürt katmaz.

İnşaat çeliğinde mekanizma farklıdır ancak mantık aynıdır. GB/T 1499.2'ye göre üretilen HRB400 takviyesi gibi mukavemet için nitrürlere dayanan kaliteler, ince nitrür ve karbonitrit çökeltilerini teşvik etmek için mikro alaşım elementleriyle birlikte nitrojen kullanır. Bu çökeltiler ferrit tane boyutunu inceltir ve akma mukavemetini artırır; bu da üreticinin alaşım maliyetini kontrol ederken standardın mekanik özellik garantilerini elinde tutmasına olanak tanır. Ferrosilikon nitrür potada veya döküm sırasında yüklenir; Pratik geri kazanım, döküm sıcaklığına, cüruf uygulamasına ve ilavenin banyoya ne kadar iyi karıştırıldığına bağlıdır.

Deoksidasyon durumu da izlemeye değer diğer değişkendir. Oksitlenmiş bir banyoya eklenen nitrojen kısmen cürufta kaybolur, bu nedenle ekleme normal olarak ana deoksidasyon adımından sonra sıralanır. Granül boyutu 10-50 mm aralığında seçilir, böylece parçacıklar cüruf tabakasının üzerinde yüzmek yerine cüruf tabakasının içine batar.

Refrakter Üreticileri Neden Kullanıyor?

Monolitik refrakterlerde nitrür fazı, çalışma yüzeyinde iğne benzeri silikon alüminyum oksinitrür bağlanma fazları oluşturmak üzere hizmet sırasında reaksiyona girer. Bu-yerinde bıyıklar matrisi sertleştirir, gözenek ağını kapatır ve oksijenin içe doğru ilerlemesini yavaşlatır; bu da musluk deliği kilinde, dökülebilir oluklarda ve karbon-taşıyan tuğlalarda kullanım ömrünü uzatır. Toz formu kolayca dağılır ve partiyi yeniden tasarlamaya gerek kalmadan bir karışımdaki daha maliyetli saf silikon nitrür tozunun bir kısmının yerini alabilir.

İkinci bir fayda ise termal şok direncidir. Nitrürden oluşan bağlanma fazları, yüksek fırın tapa deliğinde görülen hızlı ısıtma ve soğutma döngülerine toleranslıdır, bu nedenle astar, birkaç ısıtmadan sonra dökülmek yerine kılavuz çekme ve delme işlemleri sırasında çatlamaya karşı direnç gösterir.

Diğer Azot İlaveleriyle Karşılaştırıldığında Avantajları

Nitrojen kimyasal olarak bağlı olarak geldiğinden depolama, tartma ve şarj etme, gazla çalışma kurallarından ziyade normal ferroalyaj uygulamalarını takip eder-.

Katkı maddesi, silisyum çeliği ve silisyumun öldürüldüğü uygulamayla uyumlu olan nitrojenin yanı sıra silisyuma da katkıda bulunur.

Karbon, kükürt ve fosfor düşük seviyelerde tutulduğu için katkı maddesi temiz çelik hedeflerinden ödün vermez.

Yüksek parçacık yoğunluğu, malzemenin yüzeyde oksitlenmek yerine cürufa nüfuz etmesini ve banyoya ulaşmasını sağlar.

Aynı ürün iki pazara hizmet vermektedir, böylece bir üretici çelik üretimi ve refrakter müşterilerine tek bir spesifikasyon ailesinden ürün tedarik edebilir.

İşleme, granüler formda toz-kontrol edilir ve toz formunda kolayca harmanlanır; bu da dozaj ekipmanını basitleştirir.

Dozajlama, Depolama ve Kalite Kontrol

Dozaj normalde ısının nitrojen hedefinden hesaplanır, spesifik tesisin beklenen geri kazanımına göre düzeltilir ve daha sonra dökümün kimyasal analizine göre doğrulanır. Geri kazanım fırın uygulamasına göre değiştiğinden, çoğu fabrika sabit bir faktöre bağlı kalmak yerine ısı başına nitrojen veriminin sürekli kaydını tutar. Refrakter üreticileri genellikle kuru karışımın sabit bir yüzdesiyle çalışır ve üretim reçetesini değiştirmeden önce deneme partisinin pişme özelliklerini kontrol eder.

Depolama basittir ancak isteğe bağlı değildir. Malzeme, kuru bir zeminde, nem-bariyerli ambalajlarda saklanmalıdır; su veya nemli hava ile uzun süreli temas topaklaşmaya neden olur ve nitrürün bir kısmını hidrolize edebilir. Parti bazında stok rotasyonu eskimiş malzemeyi kritik ısılardan uzak tutar. Ürünler genellikle 25 kg'lık nem-bariyer torbalarda veya 1 000 kg'lık dökme torbalarda sağlanır ve alıcı tesisin teslim edilen tahlil ile hedef eklemeyi bağdaştırabilmesi için her partiye o partinin kimyasal analizini gösteren bir sertifika eşlik etmelidir.

Sıkça Sorulan Sorular

S: Ferrosilikon nitrür ile sıradan ferrosilikon arasındaki fark nedir?
Sıradan ferrosilikon yalnızca silikon ve demir taşır. Ferrosilikon nitrür aynı silikon-zengin bazı artı bir silikon nitrür fazına bağlı nitrojeni taşır, dolayısıyla silikonla aynı anda nitrojeni alaşımlamak için kullanılabilir.

S: Ferrosilikon nitrür herhangi bir çelik kalitesine eklenebilir mi?
Nitrojen isteyen kalitelere, özellikle de silikon-yönelimli silisli çelik ve nitrit-güçlendirilmiş inşaat çeliğine uygundur. Sıkı nitrojen tavanına veya düşük silikon sınırına sahip kaliteler, duruma göre--bir ekleme hesaplaması gerektirir.

S: Hangi form sipariş edilmelidir, granül veya toz?
Granül malzeme cürufu iyi nüfuz ettiği için pota ve kılavuz çekme ilavelerinde kullanılır. Toz, matris içinde eşit şekilde dağıldığı için refrakter karışımlarda kullanılır.

S: Depolama sırasında nitrojen içeriği değişir mi?
Hayır, ambalajın kapalı kalması ve deponun kuru olması şartıyla. Nitrojen stabil bir bileşik içinde tutulur, böylece test, gaz halindeki veya uçucu nitrojen taşıyıcılarının olabileceği gibi buharlaşma yoluyla kaybolmaz.

S: Ekleme seviyesine nasıl karar veriliyor?
Söz konusu tesiste belirlenen ısı ve geri kazanımın nitrojen hedefinden, ardından son döküm analiziyle doğrulandı. Refrakter kullanıcıları seviyeyi kuru karışımın yüzdesi olarak ayarlar.

S: Ferrosilikon nitrür inşaat demiri üretimi için uygun mudur?
Evet. HRB400 ila GB/T 1499.2 gibi nitrit-güçlendirilmiş takviye, nitrojenin ince güçlendirme fazlarının çökelmesini desteklediği yaygın bir uygulamadır.