Hvad Ferro Silicium Nitride er
Ferrosiliciumnitrid, skrevet som FeSi3N4, er et sammensat additiv, hvis hovedbestanddel er siliciumnitrid ledsaget af frit jern, ikke-nitreret ferrosilicium og små mængder af andre faser. Ildfaste kvaliteter leveres som et gråt hvidt eller brunt pulver, mens stålfremstillingskvaliteter leveres som gråhvide granulat. Nitrogenindholdet i kommercielt materiale falder typisk i intervallet 20 til 30 procent, med silicium i intervallet 45 til 55 procent og resten hovedsageligt jern, selvom den nøjagtige analyse aftales mellem leverandør og køber for hver anvendelse.
Materialet er fremstillet ved at nitrere ferrosilicium ved høj temperatur, hvorfor produktet kombinerer siliciumnitrids ildfaste karakter med jernindholdet, der gør det kompatibelt med jernfremstilling og stålfremstillingsslagger.
Rolle i højovns hanehulsmudder
Den største enkeltanvendelse er i hanehulsleret, der bruges til at lukke store højovne, hvor siliciumnitrid fungerer som højtemperaturforstærkningsfasen. Nitridet reagerer med mudderets kulstofholdige komponenter og aluminiumoxidkomponenter under sintring, så proppen udvikler en tæt, slidbestandig struktur, der kan bores op rent ved anboring og derefter holde trykket indtil næste støbning. Tilsætningsraterne er beskedne, men effekten på tilslutningssikkerheden er uforholdsmæssig.
Tilsætninger af siliciumnitrid hæver også mudderets blødgøringstemperatur og reducerer erosion omkring hanehullet, hvilket forlænger herdens foring. Dette er grunden til, at ferrosiliciumnitrid er blevet en uundværlig komponent i moderne mudder i store højovne.
Bruges i støbejern og andre ildfaste materialer
Et mindre volumen går til trugmaterialer og til amorfe eller uformede ildfaste materialer, hvor nitridet forbedrer varmestyrken og modstandsdygtigheden over for smeltet jern. Trugforinger med en lille nitridtilsætning viser bedre flow af varmt metal, mindre kranieopbygning og langsommere ildfast slid end den samme blanding uden, fordi nitridfasen begrænser reaktionen mellem foringen og jernet. Den samme kemi bruges i pistolblandinger og i støbegods, der står over for slagger i jernfremstilling og støberi.
Nitrogentilsætninger ved stålfremstilling
Ved stålfremstilling tjener ferrosiliciumnitrid som en nitrogenbærer og et forstærkningsmiddel. Kornorienteret siliciumstål bruger nitrogen under sekundær omkrystallisation, hvor fine nitridudfældninger styrer kornvæksten og udviklingen af den skarpe foretrukne orientering, der giver produktet lavt magnetisk tab. Elektrisk stål af denne type er specificeret under GB/T 2521, som sætter de magnetiske tab og induktionsgrænser, som nitrogenkontroltrinnet skal opfylde.
Andre stålkvaliteter er også afhængige af nitridudfældning for styrke. Mikrolegerede og nitrogenholdige stål anvender nitriddannende elementer sammen med nitrogen for at nå det krævede styrkeniveau uden at tilføre kulstof, og armeringsjernskvaliteten HRB400 er et velkendt eksempel på et produkt, hvor nitrogentilsætning understøtter styrkegraden defineret i GB/T 1499.2. Ferrosiliciumnitrid tilsættes normalt i granulær form med et kontrolleret størrelsesområde, så genvindingen er forudsigelig, og nitrogenet opløses før tapning.
Karakterer og udvælgelsesvejledning
| Grad | Form og størrelse | Hovedanvendelse |
|---|---|---|
| Ildfast kvalitet | Pulver, fin størrelse | Hanehulsmudder, trugstøbegods, pistolblandinger |
| Stålfremstillingskvalitet | Granulat, kontrolleret størrelsesområde | Nitrogentilsætning til stål, orienteret siliciumstål |
| Nitrogenindhold | Typisk 20 til 30 pct | Indstillet af den nødvendige nitrogengenvinding i smelten |
| Siliciumindhold | Typisk 45 til 55 pct | Bidrager silicium til slaggen og metallet |
Fordi ferrosiliciumnitrid er fremstillet af ferrosilicium og koster mærkbart mindre end rent siliciumnitrid, mens det tilbyder sammenlignelig ydeevne i mudder og støbegods, standardiserer de fleste jernfremstillingsanlæg efter ferrokvaliteten. Udvælgelsen er herefter baseret på nitrogenindhold, limning og niveauet af frit jern, og hver batch skal ledsages af et analysecertifikat.
Ofte stillede spørgsmål
Q: Hvad er sammensætningen af ferrosiliciumnitrid?
Det er en blanding baseret på siliciumnitrid med frit jern og ikke-nitreret ferrosilicium, der typisk bærer 20 til 30 procent nitrogen og 45 til 55 procent silicium.
Spørgsmål: Hvorfor tilsættes det til mudder i højovnshanehul?
Nitridfasen styrker proppen efter sintring, forbedrer tilstopningsevnen af taphullet og reducerer erosion af ildstedets foring.
Q: Hjælper det stålkvalitet såvel som ildfaste materialer?
Ja. Granulært ferrosiliciumnitrid er en nitrogenbærer, der anvendes i orienteret siliciumstål og i nitrogenholdige stålkvaliteter, hvor nitridudfældning giver forstærkning.
Q: Hvilke produktkvaliteter fremstilles?
Ildfast pulver til mudder, støbegods og pistolblandinger og granulat af stålfremstilling med et kontrolleret størrelsesområde for tilsætning til smelten.
Spørgsmål: Er ferrosiliciumnitrid det samme som siliciumnitrid?
Nej. Det indeholder siliciumnitrid som hovedfase, men også frit jern og ikke-nitrideret ferrosilicium, og det koster betydeligt mindre end det rene nitrid, mens det fungerer sammenligneligt i mudder.
Q: Hvordan doseres materialet?
Doseringen afhænger af nitrogenmålet og genvindingen af tilsætningen, så niveauet er fastsat for hver varme og kvalitet og verificeret ved analyse af det færdige produkt.
