Hva ferrosilisiumnitrid er
Ferrosilisiumnitrid er en nitridferrolegering produsert ved å nitrere fint ferrosilisiumpulver i en kontrollert nitrogenatmosfære. Resultatet er et granulært tilsetningsstoff som bærer silisiumnitridfaser sammen med jernsilicider, så et enkelt råmateriale tilfører både silisium og nitrogen til en ildfast blanding. Fordi nitrogenet allerede er kjemisk bundet, frigjør ikke tilsetningsstoffet store mengder gass når det fuktes og støpes, noe som gjør det langt enklere å kontrollere i lav-sementstøpemasse enn u-nitrert silisiumpulver.
| konstituerende | Typisk kommersielt utvalg | Rolle i det ildfaste |
|---|---|---|
| Silisium (Si) | 45–52 % | Danner nitridbindingsfasen og reagerer med karbon og alumina i bruk |
| Nitrogen (N) | 18–22 % | Tilfører nitrogenet for in{0}}situ nitridbinding |
| Jern (Fe) | Saldo, vanligvis under 22 % | Overført fra ferrosilisiumfôret; holder tilsetningsstoffet kompatibelt med-jernlagersystemer |
| Fosfor og svovel | Holdt lavt | Reduser risikoen for lav-smeltefase i det varme ansiktet |
| Kornstørrelse | Fint pulver til noen millimeter | Valgt i henhold til støpe-, skyte- eller rampraksis |
Typiske områder vises for å indikere hva materialet er; når et foringsdesign avhenger av en bestemt verdi, bør leverandørens analysesertifikat for det partiet styre blandingsdesignet.
Hvorfor et nitrogenholdig-tilsetningsstoff forbedrer varmeytelsen
I karbon-holdige ildfaste materialer reagerer silisiumnitridfasene in situ med karbonet og karbonmonoksidet som omgir den varme overflaten. Silisiumkarbid- og silisiumoksynitridkrystaller vokser ved bindingspunktene og forsterker matrisen der det betyr mest, ved korngrensene. De praktiske konsekvensene er høyere varmebruddsmodul, bedre termisk støtmotstand og en matrise som beholder styrken i stedet for å myke opp når temperaturen stiger.
Nitridbinding øker varmestyrken og krypemotstanden i temperaturvinduet der en harpiks- eller bekbinding allerede er dekomponert.
Silisiumkarbid dannet in situ bidrar til slagg og smeltet-jernerosjonsmotstand på arbeidsflaten.
Fordi nitrogenet er bundet, er det mindre fritt silisium å oksidere, og foringen tåler de oksiderende forholdene ved intermitterende drift.
Tilsetningsstoffet introduserer ikke ukontrollert flyktig utslipp under blanding og herding.
Bruk i støpematerialer
Støpematerialer er det største uttaket for tilsetningsstoffet i dag, og de tre familiene som dominerer forbruket er beskrevet nedenfor.
Aluminiumoksid-silisiumkarbid-karbon (Al2O3-SiC-C) støpegods for masovnsjernløpere og kummer.Her støtter tilsetningsstoffet nitrid- og karbidnettverket som motstår strømmende jern og slagg mens trauet er i tappe.
Magnesia-baserte støpeprodukter.Magnesia har utmerket slaggbestandighet, men dårlig termisk sjokkbestandighet; det nitrerte tilsetningsstoffet modifiserer matrisen slik at et magnesia varmt ansikt bedre kan overleve termisk sykling.
Høyt-aluminiumoksydstøpegods.Brukes der hovedkravet er varmestyrke og slitestyrke ved arbeidsflaten fremfor slaggkjemikontroll.
I alle tre familier doseres tilsetningsstoffet som en del av tørrblandingen, så det må tilpasses vannbehovet til støpemassen og herdeplanen. En grov kvalitet brukt i en selvflytende-blanding vil oppføre seg ganske annerledes enn et fint pulver brukt i en vibrasjons-støpt blanding.
Taphole Clay og Gunning-blandinger
Taphole leire, ofte kalt gun clay eller gunning mix, tetter masovnens taphull mellom kranene. Når tappehullet bores, forlater slagg og varmt metall ovnen sammen, og pluggmaterialet må overleve kjemisk angrep, slagg- og jernerosjon, høy temperatur og den mekaniske virkningen av boring og lukking. Ettersom ovner forstørres og kampanjens levetid forlenges, øker disse kravene.
En tappehullsleire basert på et nitrert jern-silisiumadditiv gir en stabil jernstrøm: strømmen viser ingen unormale sprut og ingen knallrøde flekker som indikerer en dårlig konsolidert plugg. Materialet holder en høy bøyestyrke mens det er varmt og motstår erosjon av smeltet jern, noe som tillater stabil banking i mer enn 60 minutter etterfulgt av en fullstendig forsegling uten blås-av vind og flamme ved tappehullet. De viktigste kravene er oppsummert nedenfor.
Kjemisk motstand mot slagg og flytende jern ved tappehullsflaten.
Tilstrekkelig ildfasthet og varmestyrke for hele trykkvarigheten.
God fyllingsoppførsel, slik at leiren pakker tapehullet uten tomrom.
Stabilitet ved høy temperatur, med forutsigbar åpning og lukking.
Peisbeskyttelse i intervallet mellom trykk.
Ildfaste komposittmaterialer
Sammensatte ildfaste materialer er laget av to eller flere ildfaste råmaterialer med forskjellige egenskaper, kombinert fysisk eller kjemisk for å skape ny oppførsel i makroskopisk eller mikroskopisk skala. Et nitrert jern-silisium-additiv passer til denne designfilosofien: nitridfasen og oksid- eller karbonfasene i blandingen holdes bevisst som distinkte komponenter, slik at hver bidrar med en annen egenskap, den ene gir varmestyrke og den andre gir slaggmotstand eller termisk sjokktoleranse. Den sammensatte tilnærmingen er grunnen til at det samme tilsetningsstoffet kan tjene en aluminiumoksyd-silisiumkarbid-karbonbunnblanding og en magnesia-støpbar.
Dosering, håndtering og kvalitetskontroll
Tilsetningsnivået settes av den ildfaste designeren for hver blanding, basert på nødvendig varmestyrke, karboninnholdet i systemet og driftstemperaturen. To praktiske punkter avgjør om tilsetningsstoffet fungerer etter hensikten:
Distribusjon.Det nitrerte pulveret må dispergeres gjennom den tørre blandingen før vann tilsettes. Dårlig spredning produserer lokaliserte nitrid-rike soner og nitrid-fattige soner, og foringen svikter da på de svake punktene i stedet for jevnt.
Lagring.Materialet bør holdes tørt og brukes innenfor holdbarheten som er deklarert av leverandøren, fordi fuktighetsopptak påvirker både strømningsadferd og nitrogenbalansen i blandingen.
Innkommende partier bør kontrolleres for nitrogeninnhold, kornstørrelsesfordeling og fuktighet, siden disse tre variablene driver responsen til støpegodset eller leiren. Registrering av dem mot linjeytelsen til hver kampanje er den mest pålitelige måten å justere tilleggsnivået for neste kampanje.
Ofte stilte spørsmål
Spørsmål: Hva brukes ferrosilisiumnitrid til?
Det brukes som et tilsetningsstoff i ildfaste materialer, hovedsakelig støpematerialer som aluminiumoksyd-silisiumkarbid-karbon og magnesia-støpegods, taphole leire eller pistolblanding for masovner, og kompositt-ildfaste materialer.
Spørsmål: Hvorfor bruke et nitreret tilsetningsstoff i stedet for vanlig silisiumpulver?
Fordi nitrogenet allerede er bundet i nitridfasene, tilfører tilsetningsstoffet silisium og nitrogen sammen og unngår den sterke gassutgivelsen som vanlig silisiumpulver kan forårsake når det reagerer i en våt støpemasse.
Spørsmål: Hvordan forbedrer det taphole leire ytelsen?
Den øker varme bøyestyrken og motstanden mot erosjon av smeltet jern, som støtter stabil jernstrøm uten sprut eller røde flekker og tillater fullstendig tetting av tappehullet etter tapping.
Spørsmål: Kan den brukes i magnesia-støper?
Ja. Magnesia-systemer har fordeler fordi tilsetningsstoffet modifiserer matrisen og forbedrer foringens evne til å tolerere termisk kretsløp, mens magnesia fortsetter å gi slaggmotstand.
Spørsmål: Hva bør sjekkes på hvert innkommende parti?
Nitrogeninnhold, kornstørrelsesfordeling og fuktighet er de tre variablene som påvirker oppførselen til den ferdige blandingen sterkest, så de bør verifiseres mot leverandørens analysesertifikat.
Spørsmål: Hvordan bestemmes tilleggsnivået?
Nivået settes av den ildfaste designeren fra den nødvendige varmestyrken, karboninnholdet i systemet og servicetemperaturen, og bekreftes deretter mot kampanjeresultater i stedet for permanent.
