استفاده از نیترید فروسیلیس در مواد نسوز: ریخته گری، رس تافول و کامپوزیت ها

فروسیلیس نیترید چیست؟

نیترید فروسیلیس یک آلیاژ فروآلیاژ نیترید است که از نیترید کردن پودر فروسیلیس ریز در یک جو نیتروژن کنترل شده تولید می شود. نتیجه یک افزودنی دانه‌ای است که فازهای نیترید سیلیکون را همراه با سیلیسیدهای آهن حمل می‌کند، بنابراین یک ماده خام هم سیلیکون و هم نیتروژن را به یک مخلوط نسوز می‌رساند. از آنجایی که نیتروژن قبلاً از نظر شیمیایی متصل است، افزودنی هنگام خیس شدن و ریخته‌گری حجم زیادی گاز آزاد نمی‌کند، که کنترل آن را در قالب‌های ریخته‌گری با سیمان پایین بسیار آسان‌تر از پودر سیلیکون نیترید نشده-می‌کند.

محدوده‌های معمولی نشان داده می‌شوند تا نشان دهند که ماده چیست. هنگامی که طراحی آستر به مقدار خاصی بستگی دارد، گواهی تحلیل تامین کننده برای آن لات باید بر طراحی ترکیبی حاکم باشد.

چرا یک افزودنی بلبرینگ{0}}نیتروژن عملکرد گرم را بهبود می‌بخشد؟

در دیرگدازهای حاوی کربن، فازهای نیترید سیلیکون در محل با کربن و مونوکسید کربنی که سطح داغ را احاطه کرده اند واکنش نشان می دهند. کریستال‌های کاربید سیلیکون و اکسی نیترید سیلیکون در نقاط پیوند رشد می‌کنند و ماتریس را در جایی که بیشترین اهمیت را دارد، در مرزهای دانه، تقویت می‌کنند. پیامدهای عملی عبارتند از مدول گسیختگی داغ بالاتر، مقاومت در برابر شوک حرارتی بهتر و ماتریسی که به جای نرم شدن با افزایش دما، استحکام خود را حفظ می کند.

پیوند نیترید استحکام گرم و مقاومت در برابر خزش را در پنجره دمایی که در آن رزین یا پیوند گامی قبلاً تجزیه شده است، افزایش می دهد.

کاربید سیلیکون تشکیل شده در محل باعث مقاومت در برابر فرسایش سرباره و مذاب-آهن در سطح کار می شود.

از آنجا که نیتروژن متصل است، سیلیکون آزاد کمتری برای اکسید شدن وجود دارد، و پوشش شرایط اکسیداسیون عملکرد متناوب را تحمل می کند.

این افزودنی در حین اختلاط و پخت، رهاسازی کنترل نشده فرار ایجاد نمی کند.

استفاده در مواد ریخته گری

امروزه مواد ریخته گری بزرگترین خروجی برای افزودنی هستند و سه خانواده که بر مصرف غالب هستند در زیر توضیح داده شده است.

مواد ریخته گری اکسید آلومینیوم-کاربید سیلیکون-کربن (Al2O3-SiC-C) برای رانرها و فرودهای آهنی کوره بلند.در اینجا این افزودنی از شبکه نیترید و کاربید پشتیبانی می کند که در برابر جریان آهن و سرباره در حالی که فرورفتگی در شیر آب است، مقاومت می کند.

ریخته گری مبتنی بر منیزیا{0}}.منیزیا دارای مقاومت عالی در برابر سرباره است اما مقاومت در برابر شوک حرارتی ضعیفی دارد. افزودنی نیترید شده ماتریکس را تغییر می دهد تا یک صورت داغ منیزیمی بهتر بتواند در چرخه حرارتی زنده بماند.

ریخته گری آلومینا بالا-.در جاهایی استفاده می شود که تقاضای اصلی مقاومت گرم و مقاومت در برابر سایش در سطح کار به جای کنترل شیمی سرباره باشد.

در هر سه خانواده، افزودنی به عنوان بخشی از ترکیب خشک دوز می شود، بنابراین باید با نیاز آب دستگاه ریخته گری و با برنامه پخت مطابقت داشته باشد. گرید درشتی که در یک مخلوط{1}}خود جریانی استفاده می‌شود، کاملاً متفاوت از پودر ریز مورد استفاده در مخلوط- ارتعاشی رفتار می‌کند.

مخلوط خاک رس تافول و تفنگ

خاک رس تافول که اغلب به آن خاک رس تفنگی یا مخلوط تفنگی گفته می شود، سوراخ کوره بلند را بین شیرها مسدود می کند. هنگامی که سوراخ سوراخ می شود، سرباره و فلز داغ با هم از کوره خارج می شوند و مواد پلاگین باید از حمله شیمیایی، سرباره و فرسایش آهن، دمای بالا و عمل مکانیکی حفاری و بسته شدن جان سالم به در ببرند. با بزرگ شدن کوره ها و افزایش عمر کمپین، این تقاضاها افزایش می یابد.

خاک رس تافول بر اساس افزودنی آهن-سیلیکون نیترید شده جریان آهن پایداری را ارائه می دهد: جریان بدون پاشش غیرعادی و هیچ لکه قرمز روشنی که نشان دهنده یک پلاگین ضعیف استحکام است را نشان نمی دهد. این ماده در زمان گرم استحکام خمشی بالایی دارد و در برابر فرسایش آهن مذاب مقاومت می کند، که اجازه می دهد ضربه زدن پایدار برای بیش از 60 دقیقه و پس از آن یک مهر و موم کامل بدون ضربه-باد و شعله در منفذ باشد. الزامات کلیدی در زیر خلاصه شده است.

مقاومت شیمیایی در برابر سرباره و آهن مایع در سطح سربار.

نسوز و استحکام گرم کافی برای تمام مدت شیر ​​آب.

رفتار پرکننده خوب، به طوری که خاک رس سوراخ را بدون حفره بسته می کند.

پایداری در دمای بالا، با باز و بسته شدن قابل پیش بینی.

محافظت از اجاق گاز در فاصله بین شیرها.

مواد نسوز کامپوزیت

دیرگدازهای کامپوزیتی از دو یا چند ماده اولیه نسوز با خواص متفاوت ساخته می شوند که از نظر فیزیکی یا شیمیایی برای ایجاد رفتار جدید در مقیاس ماکروسکوپی یا میکروسکوپی ترکیب می شوند. یک افزودنی نیترید شده آهن-سیلیکون با این فلسفه طراحی مطابقت دارد: فاز نیترید و فازهای اکسید یا کربن مخلوط به طور عمدی به عنوان اجزای متمایز نگه داشته می شوند تا هر یک ویژگی متفاوتی داشته باشند، یکی استحکام گرم و دیگری مقاومت در برابر سرباره یا تحمل شوک حرارتی ایجاد می کند. رویکرد کامپوزیت به این دلیل است که همان افزودنی می‌تواند یک مخلوط آلومینا-کاربید سیلیکون-کربن و یک منیزیا ریخته‌گری شود.

دوز، جابجایی و کنترل کیفیت

سطح اضافه توسط طراح دیرگداز برای هر مخلوط بر اساس مقاومت گرم مورد نیاز، محتوای کربن سیستم و دمای سرویس تنظیم می شود. دو نکته عملی تعیین می کند که آیا افزودنی مطابق با هدف عمل می کند یا خیر:

توزیع.پودر نیترید شده باید قبل از افزودن آب از طریق مخلوط خشک پخش شود. پراکندگی ضعیف باعث ایجاد مناطق-نیترید غنی محلی و مناطق ضعیف نیترید-می شود و سپس پوشش در نقاط ضعیف به جای یکنواخت شکست می خورد.

ذخیره سازی.این ماده باید خشک نگه داشته شود و در مدت زمان ماندگاری اعلام شده توسط تامین کننده مورد استفاده قرار گیرد، زیرا جذب رطوبت بر رفتار جریان و تعادل نیتروژن مخلوط تأثیر می گذارد.

لات های ورودی باید از نظر محتوای نیتروژن، توزیع اندازه دانه و رطوبت بررسی شوند، زیرا این سه متغیر پاسخ ماده ریخته گری یا خاک رس را هدایت می کنند. ثبت آنها در برابر عملکرد پوششی هر کمپین مطمئن ترین راه برای تنظیم سطح اضافه برای کمپین بعدی است.

سوالات متداول

س: نیترید فروسیلیس برای چه مواردی استفاده می شود؟
این ماده به عنوان یک افزودنی در مواد نسوز، عمدتاً مواد ریخته‌گری مانند آلومینا-کاربید سیلیکون- کربن و منیزیم، خاک رس تافول یا مخلوط تفنگی برای کوره‌های بلند و مواد نسوز کامپوزیت استفاده می‌شود.

س: چرا به جای پودر سیلیکون ساده از یک افزودنی نیترید شده استفاده کنید؟
از آنجایی که نیتروژن از قبل در فازهای نیترید متصل است، افزودنی سیلیکون و نیتروژن را با هم تامین می کند و از انتشار گاز قوی که پودر سیلیکون ساده می تواند در هنگام واکنش در قالب ریخته گری مرطوب ایجاد کند، جلوگیری می کند.

س: چگونه عملکرد خاک رس تافول را بهبود می بخشد؟
استحکام خمشی داغ و مقاومت در برابر فرسایش آهن مذاب را افزایش می‌دهد، که جریان آهن پایدار را بدون پاشش یا لکه‌های قرمز پشتیبانی می‌کند و اجازه می‌دهد تا فلکه پس از ضربه زدن کامل شود.

س: آیا می توان از آن در ریخته گری های منیزیم استفاده کرد؟
بله. سیستم‌های Magnesia سود می‌برند زیرا افزودنی ماتریس را اصلاح می‌کند و توانایی پوشش را برای تحمل چرخه حرارتی بهبود می‌بخشد، در حالی که منیزیا به ایجاد مقاومت در برابر سرباره ادامه می‌دهد.

س: در هر لات ورودی چه چیزی باید بررسی شود؟
محتوای نیتروژن، توزیع اندازه دانه و رطوبت سه متغیری هستند که به شدت بر رفتار مخلوط نهایی تأثیر می‌گذارند، بنابراین باید با گواهی آنالیز تأمین‌کننده تأیید شوند.

س: سطح اضافه چگونه تعیین می شود؟
این سطح توسط طراح دیرگداز از استحکام گرم مورد نیاز، محتوای کربن سیستم و دمای سرویس تنظیم می‌شود، سپس در مقابل نتایج کمپین به جای ثابت کردن دائمی، تأیید می‌شود.