Melyek a Si3N4 ferroszilícium-nitrid por alkalmazásai a kohászatban?

Szilícium-nitrid (SiN4) por, amelynek magfázisa Si3N4, jellemzően 55-65% Si-t, 10-15% N-t és 15-25% Fe-t tartalmaz, az összes szennyeződéssel (Al, Ca, S, P) legfeljebb 3%. Alapvető jellemzői a kohászati ​​területen sokféle alkalmazást támogatnak:

 Erős termodinamikai stabilitás:A Si3N4 olvadáspontja körülbelül 1900 fok, és olvadt acélban/vasban nem bomlik le 1600 fok alatt, ami enyhe és szabályozható reakciót eredményez.

 Megfelelő reakcióképesség:A Si és O közötti reakciómentes energia (ΔG₂₀₀₀K=-477 kJ/mol), valamint az N és az O között alacsony, ami lehetővé teszi a hatékony deoxidációt káros szennyeződések bejutása nélkül.

 Kiváló részecske jellemzők:Az ipari -minőségű por 100-300 mesh (48-150 μm) méretű, nagy fajlagos felülettel rendelkezik, és könnyen diszpergálódik az olvadt fémben, ami jó reakció egyenletességet eredményez.

(1) Acélgyártási deoxidáció: Az olvadt acél tisztaságának és stabilitásának javítása

Szilícium-nitrid por, mint rendkívül hatékonykompozit dezoxidálószer, jelentős előnyökkel rendelkezik a hagyományoshoz képestferroszilíciumés alumínium-deoxidálószerek:

Deoxidációs mechanizmus:

A Si3N4 reakcióba lép az olvadt acélban lévő O-val, és SiO₂ és N2 keletkezik. A SiO₂ sűrűsége 2,65 g/cm³, sokkal kisebb, mint az olvadt acélé (7,8 g/cm³), így könnyen lebeg, és a salakkal együtt eltávolítható. Amikor az N₂ buborékok formájában távozik, kis zárványokat hordozhat, tovább tisztítva az olvadt acélt.

Megfelelő forgatókönyvek:

Alkalmazható alacsony-ötvözött, nagyszilárdságú-acélokhoz, csapágyacélokhoz, rugóacélokhoz és más, magas tisztasági követelményeket támasztó acélokhoz. Csökkentheti az acél belső porozitását és zárványhibáit, valamint javíthatja a szakítószilárdságot és a kifáradási élettartamot.

(2) Ötvözetbeállítás: Az acél mechanikai tulajdonságainak optimalizálása

A szilícium és az nitrogén szinergikusan működnek együtt, hogy egyensúlyt érjenek el az acél "erősítése és edzése" között:

Erősítő mechanizmus:

A Si feloldódik a vasrácsban, rácstorzulást okozva, akadályozza a diszlokáció mozgását, és javítja az acél szilárdságát és keménységét; A N finom és diszpergált nitrideket (például NbN és VN) képez az acélban lévő elemekkel, például Nb-vel és V-vel, ami csapadékerősítő hatást fejt ki, miközben finomítja a szemcséket;

Teljesítményjavítási adatok:

Nagyszilárdságú{0}}ötvözött acél gyártása során 0,4%-0,8% hozzáadásávalszilícium-nitrid ferro pornöveli az acél folyáshatárát 15%-20%-kal, a szakítószilárdságát 10%-15%-kal, és a nyúlás 18% felett marad, kiegyensúlyozza a szilárdságot és a plaszticitást;

(3) Öntési terület: Az öntés minőségének és alakíthatóságának javítása

A szilícium-nitrid vaspor oltási és folyóképesség-beállító funkcióval is rendelkezik, alkalmas szürkeöntvényhez, gömbgrafitos öntéshez és precíziós öntéshez:

Optimalizált áramlás:

Csökkenti az olvadt vas felületi feszültségét, 15%-20%-kal csökkenti a viszkozitást, javítja az olvadt vas töltési kapacitását és csökkenti az olyan hibákat, mint az „elégtelen öntés” és „hidegzárás”;

Gabona finomítás:

A porszemcsék heterogén gócképző magokként működnek az olvadt vasban, elősegítve a grafit egyenletes kiválását, 80 μm-ről 30-40 μm-re finomítják az öntvények szemcseméretét, 25%-30%-kal növelik a szilárdságot és javítják a kopásállóságot;

(4) Speciális acélgyártás: megfelel a csúcskategóriás forgatókönyvek teljesítménykövetelményeinek-

A speciális acélok, például a magas hőmérsékletű{0}ötvözetek és a rozsdamentes acél gyártásában a ferroszilícium-nitrid por egyedülálló szerepet játszik:

Magas hőmérsékletű{0}}ötvözetek:

A légi motorok turbinalapátjaihoz való magas-hőmérsékletű ötvözetek gyártásakor az N stabil nitrideket képez olyan elemekkel, mint például a Cr és a Co, ami több mint 25%-kal növeli az ötvözet kúszási szilárdságát 1000 fokon, 30%-kal növeli az oxidációval szembeni ellenállást, és képes ellenállni a szélsőséges hőmérsékleteknek és a légáramlásnak;

Rozsdamentes acél:

0,3%-0,5% por hozzáadásával optimalizálható a Cr eloszlása ​​a rozsdamentes acélban, elkerülhető a Cr-szegény területek kialakulása, és finomíthatók a szemcsék, így 200 óráról növelhető a sópermettel szembeni korrózióállóság. Több mint 350 órára meghosszabbítva, alkalmas erősen korrozív környezetekhez, például vegyi berendezésekhez és hajómérnöki munkákhoz;

Egyéb speciális acélok:

A szerszámacél gyártása során javíthatja az acél vörös keménységét és kopásállóságát; Alacsony-hőmérsékletű acélgyártásnál a szemcsefinomítás révén csökkenti a rideg átmeneti hőmérsékletet, lehetővé téve az acél jó szívósságát -60 fokon.

(1) Kiegészítési mennyiség szabályozása

Acélgyártási deoxidáció:

0,3%-0,6% (acéltömeg), a túlzott adagolás könnyen túlzott N-tartalomhoz vezethet az acélban (meghaladhatja a 0,015%-ot), ami "nitrogénridegséget" okoz;

Öntőoltás:

0,2–0,5% (olvadt vas tömege), a túlzott adagolás túl keménysé teszi az öntvényt, ami befolyásolja a feldolgozási teljesítményt;

Speciális acélötvözés:

0,4%-0,8% (olvadt acéltömeg), pontosan be kell állítani az acélminőség célösszetételének megfelelően.

(2) A hozzáadás ütemezése és módja

Acélgyártás:

Adja hozzá a kemence töltet olvasztásának későbbi szakaszaiban (acél hőmérséklet 1500-1600 fok), hogy biztosítsa a por egyenletes diszperzióját és elkerülje a helyi agglomerációt;

Öntvény:

Adja hozzá 1-2 perccel az olvadt vas ütögetése előtt, vagy adjon hozzá az öntés során, hogy javítsa az oltási hatást.

(3) Anyag kiválasztása

Tisztasági követelmények:

Nagy-tisztaságú FeSi3N4 port (Si₃N₄-tartalom legfeljebb 90%, összes szennyeződés legfeljebb 1%) kiváló minőségű acélokhoz használják;

Méretválasztás:

100-200 mesh por normál acélgyártáshoz/öntéshez, 200-300 mesh finom por a precíziós öntéshez az egyenletes reakció érdekében.