A fejlett ferroszilícium-nitrid alkalmas magas hőmérsékletű ipari használatra, mivel nitrogénjét szilícium-nitridként (Si3N4) szállítják, nem pedig gázként vagy hidratált sóként. A szilícium-nitrid egy kovalens kötésű kerámiafázis, amely szilárd és kémiailag inert marad bármely acél- vagy vasolvadék üzemi hőmérséklete felett, így az anyag túléli a tárolást, a töltést és a salakkal való érintkezést anélkül, hogy elveszítené nitrogéntartalmát, mielőtt elérné a fürdőt.
Ez az egyetlen tervezési választás magyarázza a legtöbb teljesítménybeli különbséget a közönséges nitridált vasötvözetek és a fejlett minőségek között: stabil nitrogénszállítás, nincs hidratációs kockázat, és előre látható bontási mintázat az olvadékon belül.
A szilícium-nitrid fázis termikus stabilitása
A szilícium-nitrid nem olvad meg acélgyártási hőmérsékleten. Körülbelül 1900 fokon bomlik le, és ez alatt a hőmérséklet alatt megőrzi szilárdságát és alakját, alacsony hőtágulási együtthatóval és jó hősokkállósággal. A vasötvözet gyakorlati következményei közvetlenek:
nem vész el nitrogén a szárítás, szállítás vagy környezeti hőmérsékleten történő tárolás során;
a részecske nem bomlik szét, amikor áthalad egy forró salakrétegen, így a nitrid fázis a fémhez érkezik, nem pedig oxidálódik útközben;
az anyag brikettté vagy lőszerkeverékké köthető, és tűzálló test részeként használható fel, mert nem lágyul meg azon a hőmérsékleten, amelyet ezek a testek látnak.
Ezzel szemben a lúgos{0}}föld-nitrid hozzáadásával, amely könnyen hidrolizál, és zárva kell tartani, vagy nitrogéngáz-öblítéssel, amely gázt juttat a fürdőbe, de nem használható tűzálló keverékben, és nem ad megbízható adagolást egy tonna fémre.
Szabályozott nitrogénkibocsátás az olvadékban
Amikor egy FeSiN részecske feloldódik, a nitrid fázis lebomlik, és a nitrogén fokozatosan jut be az oldatba, nem pedig egyetlen hullámban. Az eredmény egy szabályozott nitrogén-adagolás, amire a szerkezetszabályozásnak szüksége van: az oldatba kerülő nitrogén finom nitrideket és karbonitrideket képez a megszilárdulás során, finomítva az öntött szemcsés szerkezetet, és javítja a szilárdságot, a kopásállóságot és bizonyos minőségekben a korróziós viselkedést. Mivel a nitrogén az oldódó részecskékkel együtt érkezik, az elért visszanyerés konzisztensebb, mint a gázbefecskendezéssel, és a hozzáadott mennyiség tömeggel mérhető a cél nitrogénszinthez képest.
Az egyidejűleg felszabaduló szilícium deoxidálja a fürdőt, a termékben lévő szabad szilícium pedig növeli a hő szilícium specifikációját. A képlékeny és tömörített grafitvas esetében ez hasznos; alacsony-szilíciumtartalmú acélminőségeknél a minőség szabad szilíciumtartalmát ennek megfelelően kell kiválasztani.
Teljesítmény más nitridálási útvonalakhoz képest
| Útvonal | Nitrogén szállítás | Magas{0}}hőmérsékletű viselkedés |
|---|---|---|
| Fejlett ferroszilícium-nitrid | Súly szerint mérve, szabályozott kibocsátás | A nitrid fázis körülbelül 1900 fokig stabil |
| Nitrogéngáz öblítés | Gáz a fürdőbe, a helyreállítás folyamatfüggő | Nem alkalmazható tűzálló vagy fegyveres felhasználásra |
| Nitridált mangán | Súly szerint mérve | Mangánt ad hozzá, ami nem mindig szükséges |
| Alkáli{0}}föld-nitridek | Súly szerint mérve | Higroszkópos, zárt kezelést igényel |
Hol használják az anyagot
Tűzálló bélések és fegyverkeverékek.A Si3N4 fázis megköti a tűzálló szemcséket, és ellenáll az olvadt fém és a salak támadásainak, ezért a FeSiN-t az elosztók bélésében, az üstök ütőbetétjeiben és a lövegjavításoknál használják, ahol növeli a forró szilárdságot és meghosszabbítja a kampány élettartamát.
Folyamatos öntés és merőkanál kezelés.Granulátumot fecskendeznek be vagy adnak hozzá a nitrogén szabályozására és a fém kondicionálására az öntés előtt, különösen az autóipari öntödékben, ahol az -öntvény szerkezetét és megmunkálhatóságát előírják.
Képlékeny és tömörített grafitvas.A nitrogén hozzáadása finomítja a grafit szerkezetét, és a nitrogénnel együtt érkező szilícium illeszkedik a vas szilícium specifikációjához.
Energiatermelés és ipari gázturbinák.A magas{0}}hőmérsékletű használatra szánt öntvények nitrogéntartalmú-minőségeket használnak a szerkezet szabályozására, ahol a kiszámítható nitrogénvisszanyerés többet jelent, mint az adalékanyag tonnánkénti költsége.
Kiválasztás, méretezés és minőségellenőrzés
A minőségeket a garantált minimális kombinált nitrogénszint ellenében rendelik, jellemzően 15% és 25% között, 0-1 mm, 1-3 mm és finomabb porvágásokban. A méretezést ASTM E11 tesztszitákkal igazolják. A nitrogénmeghatározás az ASTM E1019 inertgáz-fúziós módszerét követi, a szilíciumot és a vasat röntgenfluoreszcencia vagy induktív csatolású plazma igazolja, és a szárítási veszteség ellenőrzése igazolja, hogy a tételt szárazon tárolták. Az alapanyagot alkotó kapcsolódó ferroszilícium minőségeket az ASTM A100/A100M és a GB/T 2272 szabvány határozza meg, amelyek a nitridált termék szilíciumelemzésének referenciapontjai.
Gyakran Ismételt Kérdések
Q:Miért alkalmas a fejlett ferroszilícium-nitrid magas-hőmérsékletű használatra?
V: Nitrogénje szilícium-nitridként kötődik, egy olyan fázis, amely nagyjából 1900 fokig stabil és inert marad. Ez lehetővé teszi az anyag tárolását, töltését és tűzálló testekben való felhasználását anélkül, hogy nitrogént veszítene, mielőtt elérné az olvadékot.
Q:Milyen hőmérsékleten bomlik le a szilícium-nitrid?
V: A szilícium-nitrid körülbelül 1900 fokon bomlik le, messze minden acél vagy vas olvadási hőmérséklete felett, ezért a nitrid fázis túléli az adagolást.
Q:Hogyan viszonyul a FeSiN a nitrogéngáz-öblítéshez?
V: A gázöblítés nem használható tűzálló keverékben, és az öblítési gyakorlattól függő visszanyerést eredményez. A FeSiN tömegét mérik, a részecske oldódása során nitrogént szabadít fel, és tűzálló anyagokban kötőfázisként is használható.
Q:Milyen nitrogéntartalom garantált az emelt szintű osztályokban?
V: A szállítók általában garantálják a minimális kombinált nitrogénszintet, általában körülbelül 15% és 25% között, ami a termék 40–50%-os szilícium-nitrid-frakciójából következik.
Q:Milyen méretet használnak a keverékek lövöldözésére?
V: A 0-1 mm-es vágást brikettezett és lőtt termékekhez, míg az 1-3 mm-es granulátumot az üstökhöz és az üstökös befecskendezéshez használják. A méretezést ASTM E11 tesztszitákkal kell igazolni.
Q:Hogyan ellenőrizhető a nitrogéntartalom?
V: Inert gáz fúzióval az ASTM E1019 szerint, amelyet röntgenfluoreszcenciával vagy induktív csatolású plazmával támogat a szilícium és a vas, valamint a száradási veszteség-ellenőrzése- annak igazolására, hogy a tételt szárazon tárolták.