Ferrosilicon Nitrida sebagai Pembawa Nitrogen dan Silikon
Ferrosilicon nitride merupakan ferroalloy yang fasa utamanya adalah silikon nitrida (Si3N4), disertai besi bebas dan sejumlah kecil komponen lainnya. Bahan ini dipasok ke pabrik baja dan produsen bahan tahan api dalam bentuk bahan berwarna putih atau coklat: bubuk untuk bahan tahan api dan produk granular untuk pembuatan baja. Karena menghasilkan nitrogen dan silikon dalam satu tambahan, ia digunakan dalam pengecoran baja khusus, dalam tanah liat taphole anhidrat, dan dalam produksi tulangan halus-butir.
Menambahkan ferrosilicon nitride ke baja cair menghasilkan dua pekerjaan sekaligus. Nitrogen yang dibawanya larut ke dalam lelehan dan kemudian mengendap sebagai partikel nitrida halus, sedangkan silikon bertindak sebagai deoksidasi kuat, bergabung dengan oksigen terlarut dan mengurangi beban oksigen pada lelehan. Silikon yang tersisa dalam larutan kemudian berkontribusi pada-penguatan solusi padat.
Pengaruh Nitrogen terhadap Solidifikasi dan Sifat Akhir
Penyempurnaan biji-bijian:nitrogen bergabung dengan pembentuk nitrida yang kuat untuk menghasilkan partikel nitrida halus dan terdispersi yang menyematkan batas butir selama pemadatan dan pemanasan ulang.
Kekuatan:dispersi halusnya meningkatkan kekuatan luluh dan tarik, itulah sebabnya paduan nitrogen diterapkan pada baja batangan canai panas dengan kualitas seperti HRB400 dan baja khusus.
Ketahanan mulur:karena nitrida mengendap pada batas butir, nitrida juga meningkatkan-kekuatan batas butir-suhu tinggi dan meningkatkan kinerja mulur.
Pengerasan permukaan:nitridasi pada permukaan baja meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus serta meningkatkan ketahanan terhadap korosi, meskipun pengaruh sisa nitrogen saja terhadap ketahanan korosi massal tidak terlalu besar.
Risiko penuaan:pada baja ringan, sisa nitrogen yang tidak terkontrol dapat menyebabkan penuaan regangan dan penggetasan, sehingga penambahan nitrogen harus disesuaikan dengan kadar yang dihasilkan.
Pengaruh Silikon terhadap Kualitas Baja
Silikon larut dalam ferit dan austenit dan merupakan salah satu penguat larutan{0}}padat paling efektif yang tersedia bagi pembuat baja. Efek penguatannya adalah yang kedua setelah fosfor dan lebih kuat dibandingkan mangan, nikel, kromium, tungsten, molibdenum atau vanadium pada tingkat penambahan yang sama.
Silikon juga mengubah sifat fisik dengan cara yang penting bagi baja listrik: silikon menurunkan kepadatan, konduktivitas termal, dan konduktivitas listrik, meningkatkan pengerasan butiran ferit, mengurangi gaya koersif dan kehilangan histeresis magnetik, serta meningkatkan permeabilitas dalam medan magnet lemah. Keuntungannya-adalah pengurangan induksi magnetik di bawah medan kuat. Karena silikon adalah deoksidasi yang kuat, silikon juga mengurangi efek penuaan magnetik yang disebabkan oleh oksigen terlarut dan nitrogen.
Parameter Spesifikasi Khas
| Parameter | Kisaran komersial yang khas | Mengapa itu penting |
|---|---|---|
| Kandungan nitrogen | 15% hingga 30% | Mengatur masukan nitrogen per ton baja dan ukuran penambahannya |
| Konten silikon | 45% hingga 55% | Mengontrol kekuatan deoksidasi dan kontribusi-penguatan solusi padat |
| Fase utama | Si3N4 dengan besi bebas | Menentukan perilaku disolusi dalam lelehan |
| Granulometri, pembuatan baja | 0-3mm, 1-10mm, 10-50mm | Mempengaruhi laju disolusi dan pemulihan |
| Granulometri, tahan api | Bubuk, termasuk gumpalan 10-100 mm untuk tugas khusus | Mengontrol perilaku pengepakan dan sintering pada lapisan |
| Penampilan | Bubuk-putih hingga coklat; off-butiran putih | Pemeriksaan visual pada kadar dan bilangan oksidasi |
Kandungan nitrogen dan distribusi ukuran partikel merupakan dua parameter yang paling kuat mengontrol perolehan kembali dalam sendok. Penambahan yang kasar akan larut lebih lambat dan menghasilkan perolehan kembali yang lebih rendah namun lebih dapat diprediksi, sedangkan material yang halus akan larut lebih cepat namun lebih rentan terhadap hilangnya terak dan oksidasi pada permukaan lelehan.
Catatan Aplikasi untuk Pembuat Baja dan Produsen Tahan Api
Dalam pembuatan baja, ferrosilikon nitrida biasanya ditambahkan selama penyadapan atau di dalam sendok sehingga nitrogen mempunyai waktu untuk larut sebelum pengecoran. Laju penambahan ditentukan oleh tingkat nitrogen target untuk kadar tersebut dan bukan oleh resep tetap, karena perolehan nitrogen bergantung pada komposisi baja, suhu, praktik terak, dan keberadaan pembentuk nitrida lainnya.
Dalam refraktori, ferrosilikon nitrida digunakan dalam tanah liat taphole anhidrat dan bahan pengecoran berbahan dasar magnesia, dengan stabilitas suhu tinggi dan perilaku reaksinya dengan matriks mengontrol sifat lapisan kerja. Produk granular lebih disukai jika diperlukan pelepasan nitrogen yang terkontrol.
Isi elemen dalam setiap penambahan pembuatan baja harus dikontrol dengan ketat. Baik nitrogen yang-di bawah maupun yang berlebihan-mengubah keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan, sehingga praktik di pabrik harus mengaitkan muatan ferrosilikon nitrida dengan target nitrogen yang terverifikasi dan analisis produk rutin.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
T: Untuk apa ferrosilikon nitrida digunakan?
Ia digunakan sebagai pembawa nitrogen dan silikon dalam pembuatan baja dan sebagai bahan mentah dalam refraktori, termasuk tanah liat taphole anhidrat dan bahan cor berbahan dasar magnesia.
T: Apa pengaruh nitrogen dalam ferrosilikon nitrida pada baja cair?
Nitrogen larut ke dalam lelehan dan mengendap sebagai nitrida halus, memurnikan butiran dan meningkatkan kekuatan,-kekuatan batas butiran-suhu tinggi, dan ketahanan aus.
T: Apakah ferrosilicon nitride berfungsi sebagai deoxidizer?
Ya. Kandungan silikon bereaksi dengan oksigen terlarut dalam baja cair dan menghilangkan kelebihan oksigen, yang juga mengurangi penuaan magnetik terkait oksigen pada baja listrik.
T: Baja manakah yang paling diuntungkan dari ferrosilicon nitride?
Tulangan-yang dihaluskan dari butiran seperti HRB400, baja listrik-berorientasi silikon yang digunakan karena sifat magnetiknya, dan baja khusus yang tingkat nitrogennya dikontrol akan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan.
T: Berapa ukuran ferrosilicon nitride yang tersedia?
Nilai pembuatan baja biasanya disuplai dalam bentuk butiran dengan ukuran seperti 0-3 mm, 1-10 mm dan 10-50 mm, sedangkan nilai tahan api disuplai dalam bentuk bubuk atau bongkahan, termasuk bahan 10-100 mm untuk tugas khusus.
T: Apakah terlalu banyak ferrosilikon nitrida dapat merusak kualitas baja?
Ya. Residu nitrogen yang tidak terkontrol pada baja ringan dapat menyebabkan penuaan regangan dan penggetasan, sehingga penambahan harus disesuaikan dengan target nitrogen pada grade tersebut.
T: Apa perbedaan antara ferrosilicon nitrida tingkat tahan api dan tingkat pembuatan baja?
Kualitas tahan api disediakan dalam bentuk bubuk-putih atau coklat untuk tanah liat dan sistem pengecoran, sedangkan kualitas pembuatan baja adalah produk granular-putih yang dirancang untuk pengambilan nitrogen yang cepat dan terkontrol di dalam sendok.