Феро силицијум нитрид је нитрирана феролегура која комбинује две функције у једном додатку: снабдева силицијум као легирајући елемент и азот као елемент за јачање и контролу структуре{0}}. Та двострука улога је оно што га чини привлачним у производњи нодуларног гвожђа и у врстама челика где је азот намеран додатак за легирање, а не нечистоћа коју треба минимизирати. Његов састав се обично наводи као силицијум у опсегу од 20% до 40%, азот у опсегу од 15% до 25%, а гвожђе чини баланс.
Производни путеви: Нитрирање феросилицијума
Сви комерцијални путеви почињу од феросилицијума и завршавају се азотом хемијски везаним у легури. Одабрани пут одређује ниво азота који се може постићи и конзистентност дистрибуције нитридне фазе.
| Рута | Принцип | Услови |
|---|---|---|
| Директна нитридација феросилицијума | ФеСи, обично ФеСи 75, загреван у атмосфери азота | 1.200-1.400 степени Целзијуса током неколико сати; ограничена дифузијом у чврстом стању |
| Карботермна редукција нитридацијом | Силицијум, угљеник, гвожђе и извор азота су реаговали заједно | 1.500-1.600 степени Целзијуса у електричном луку или индукционој пећи |
| Нитридација уз помоћ плазме или микроталасне{0}} | Активиране врсте азота убрзавају реакцију | Бржа кинетика, могућа нижа температура; развој и пробна скала |
Сама сировина за феросилицијум је стандардизован производ: ГБ/Т 2272 дефинише класе феросилицијума, а ФеСи 75 са садржајем силицијума у процентима од средине -седамдесетих година је уобичајено пуњење за нитридацију јер његова активност силицијума и понашање при топљењу одговарају реакцији. Нечистоће које се уносе са феросилицијумом, посебно алуминијум и калцијум, утичу на формирање нитридних фаза и стога утичу на перформансе готовог додатка.
Кораци процеса и контрола квалитета
На путу директне нитридације, пуњење се прво дроби да би се повећала површина, јер реакција напредује према унутра од површине честица и крупне грудве нитрида споро и неравномерно. Реактор се затим прочишћава инертним гасом да би се уклонио ваздух, уводи се азот високе{1}}чистоће и температура се одржава док се не постигне циљни садржај азота, а производ се хлади под азотом да би се спречило разлагање нитридних фаза. Последњи кораци су дробљење и одређивање величине до дистрибуције честица коју захтева купчев систем сабирања. Контролним испитивањем обухваћени су силицијум, гвожђе и азот спектрометријом, заостали неизреаговани силицијум и гвожђе, и садржај кисеоника, пошто инклузије оксида смањују ефикасност додавања у лонцу.
Металуршке функције у гвожђу и челику
У нодуларном гвожђу, феро силицијум нитрид делује као додатак за нодуларизацију и инокулацију. Промовише формирање сфероидног графита и побољшава нуклеацију графита, што смањује хладноћу, рафинира структуру и побољшава обрадивост. Пошто заједно испоручује силицијум и азот, може делимично да замени одвојене третмане и производи мање шљаке и дима од чистог магнезијума. У производњи челика служи као комбиновани додатак за деоксидацију и легирање, као и као носач азота за микролегиране и специјалне разреде где се азот комбинује са алуминијумом, ванадијумом или титанијумом да би се формирали фини нитриди који побољшавају структуру зрна и побољшавају отпорност на пузање. Азотни-нерђајући слојеви и{5}}отпорни на топлоту се ослањају на исти механизам.
Напомене о спецификацијама и руковању
Садржај азота је параметар цене, тако да сертификат треба да наведе и анализу азота поред силицијума и гвожђа, користећи наведену аналитичку методу. Величина честица је важна колико и хемија: превише фини производ се раствара и испари пребрзо, док се превише груби производ раствара споро и даје неуједначен опоравак азота. Сакупљање влаге током складиштења може унети водоник и кисеоник у кутлачу, тако да паковање треба да буде отпорно на влагу и да се залиха треба ротирати. Купци који упоређују оцене треба да нормализују цену у односу на испоручену тону азота, а не у односу на главну цену додатка.
Често постављана питања
Q:Који је типичан састав феро силицијум нитрида?
О: Силицијум је обично 20% до 40%, азот 15% до 25%, а гвожђе чини баланс. Садржај азота је параметар који одређује цену.
Q:Како се производи феро силицијум нитрид?
О: Најчешћи пут загрева ФеСи 75 у атмосфери азота на 1.200-1.400 степени Целзијуса током неколико сати. Други пут реагује силицијум, угљеник, гвожђе и извор азота на 1.500-1.600 степени Целзијуса у електричној или индукционој пећи.
Q:Зашто се феросилицијум дроби пре нитридације?
О: Реакција се одвија према унутра од површине честице, тако да дробљење повећава површину и скраћује време потребно да се равномерно постигне циљни садржај азота.
Q:Шта феро силицијум нитрид ради у нодуларном гвожђу?
О: Делује као додатак за нодуларизацију и инокулацију, промовишући нуклеацију сфероидног графита и графита, смањујући хладноћу и побољшавајући обрадивост док истовремено снабдева силицијум и азот у једном додатку.
Q:Који стандард покрива сировину феросилицијума?
О: ГБ/Т 2272 дефинише класе феросилицијума, а ФеСи 75 је класа која се нормално пуни у пећима за нитридацију.
Q:Да ли величина честица утиче на опоравак азота?
О: Да. Веома фини производ се раствара и испари пребрзо, док се веома груби производ раствара споро, тако да дистрибуцију величине честица треба специфицирати заједно са садржајем азота.