פרוסיליקון ניטריד (FeSi₃N₄ / FeSiN)הוא תוסף פונקציונלי-בעל ביצועים גבוהים עבור מערכות עקשן Al₂O₃-SiC-C, המיושם לרוב בחימר פתחי תנור פיצוץ, יציקות ברזל ותערובות טמפרטורות גבוהות-. מסונתז על ידי ניטרד-בטמפרטורה גבוהה שלפרוסיליקון, הוא יוצר שלבי מליטה צפופים של סיליקון ניטריד תחת חום הקשה, פותר נקודות כאב ליבה של חומרי עקשן כגון שחיקה מהירה, פיצוח הלם תרמי וחדירת סיגים חמורים.
בהשוואה לסיליקון ניטריד טהור (Si₃N₄), FeSi₃N₄ נושאת שלב מתכתי ברזל מתון המגביר את פעילות הסינטרינג, עם עלויות חומר גלם נמוכות בהרבה, תוך שמירה על אנטי-קורוזיה מעולה וחוזק טמפרטורות{{1} גבוהות. דרגת FeSi₃N₄, תכולת חנקן או גודל לא תקין יובילו לסדיקה תכופה של חור ברז, חיי שירות קצרים ושיעורי גרוטאות עקשן גבוהים.
דרגות תעשייתיות סטנדרטיות ומפרטים טכניים של FeSi₃N₄
פרוסיליקון ניטריד לחומרים עקשנים עומד בסטנדרטים הגלובליים של חסין מתכות מתכתי YB/T 4239-2010, מחולקים לשלוש דרגות מיינסטרים מסווגות לפי סך החנקן ותכולת החמצן הכוללת.
| פריט אינדקס | תקן N28 FeSi₃N₄ | גבוה-N N30 FeSi₃N₄ | נמוך-O Ultra-FeSi₃N₄ יציב | השפעה מעשית על עקשן |
|---|---|---|---|---|
| חנקן כולל (TN) | 28–30% | 30–32% | 27–30% | N גבוה יותר יוצר יותר רשת מליטה של Si₃N4, עמידות חזקה יותר לחדירת סיגים |
| Si₃N₄ שלב קריסטל | 70–75% | 75–80% | 68–74% | קובע את מודול הקרע החם של מטריצה עקשן ב-1400-1650 מעלות |
| ברזל חינם (Fe) | 13–17% | 12–15% | 11–14% | Fe מתון משפר סינטר; עודף Fe יוצר-זיהומים אוקטיים נמוכים |
| סך חמצן (O) | פחות או שווה ל-2.5% | פחות או שווה ל-2.0% | פחות או שווה ל-1.2% | חמצן גבוה מייצר נקבוביות פנימיות, מאיץ שחיקת מתכת חמה ופיצוח |
| S / P טומאה | פחות או שווה ל-0.05% כל אחד | פחות או שווה ל-0.04% כל אחד | פחות או שווה ל-0.03% כל אחד | עודף S/P יוצר שלבי התכה-נמוכים פריכים, מקצר את מחזור השירות של חור ברז ב-30%+ |
| גדלי חלקיקים נפוצים | אבקת 200 רשת | אבקה דקה 200/325 רשת | אבקה דקה במיוחד 325 mesh- | אבקה עדינה יותר משיגה פיזור אחיד במטריצת חימר, ללא אזורים מקומיים חלשים |
נקודת מוצא: חנקן גבוה יותר לא תמיד שווה ביצועים טובים יותר. עומס הקשה בתנור, בסיסיות הסיגים ותקציב חומרי הגלם מחליטים ביחד את דרגת FeSi₃N₄ האופטימלית.
יתרונות פונקציונליים עיקריים של FeSi₃N₄ בחמר טפח וחומרי עקשן
בנה שלב הדבקת ניטריד צפוף עבור חוזק חם גבוה
בטמפרטורת הקשה של כבשן הפיצוץ (1450-1650 מעלות), FeSi₃N₄ מפרק ומשקע רשתות קשר רציפות של גבישי Si₃N4 בתוך חימר חור ויציקה. זה מרים מאוד את חוזק החום, מונע ריכוך המטריצה תחת שחיקת ברזל מותך-לטווח ארוך, ומאריך את חיי השירות של חור ברז אחד ב-20-40%.
עמידות בפני זעזועים תרמיות יוצאת דופן להפחתת סדקים
FeSi₃N₄ כולל מקדם התפשטות תרמית נמוך ויציבות תרמית מצוינת ברכיבה על אופניים. חימר טפחים מעורבב עם FeSi₃N₄ מוסמך עמיד בפני חימום וקירור מהירים חוזרים ונשנים במהלך הקשה אצווה, ומפחית באופן דרסטי סדקים משטחים ופגמי התפרקות בתפזורת.
ביצועים רבי עוצמה נגד-חדירת סלגים וברזל מותך
מטריצת הניטריד הקומפקטית חוסמת חדירת סיגים אלקליים וברזל נוזלי לתוך הפנים העמיד. הוא נמנע מהתרחבות קורוזיה פנימית, גורם מרכזי להגדלת פתחי הגז וזרימת הקשה לא אחידה בתנורי פיצוץ גדולים.
קדם סינון-בטמפרטורה נמוכה ושפר את הקומפקטיות
שלב הברזל החופשי בתוך FeSi₃N₄ משמש כעזר סינטר, פותר את פגם ההלבנה הקשה של-חומרי עקשן סיליקון ניטריד טהורים. זה עוזר לחימר טפח ליצור שכבת הגנה צפופה בטמפרטורה בינונית ללא תוספי סינטר נוספים, מייצב את עקביות אצווה המוצר.
עלות מעולה-ביצועים לעומת Pure Si₃N₄
סיליקון ניטריד טהור נושא פרמיית מחיר של 30-50%. FeSi₃N₄ מספקת מעל 90% מהביצועים העמידים של Si₃N₄ בעלויות רכש נמוכות בהרבה, והופך לתוסף המיינסטרים האוניברסלי לייצור המוני חסיני אש.
שולחן תואם FeSi₃N₄ לפי קנה מידה של תנור פיצוץ וסוג חסין
| סוג תנור וחומר עקשן | מצב עבודה של תנור | דרגת FeSi₃N₄ מומלצת | גודל חלקיקים תואם | Core Matching Logic |
|---|---|---|---|---|
| קטן BF Taphole Clay (<1000m³) | הקשה לסירוגין, בסיסיות סיגים נמוכה | תקן N28 FeSi₃N₄ | אבקת 200 רשת | ביצועים מאוזנים, עלות חומר הגלם הנמוכה ביותר עבור הקשה קונבנציונלית |
| חימר טפוח בינוני BF (1000–2000 מ"ר) | הקשה חצי-רציפה, שחיקת סיגים מתונה | N28 / N30 FeSi₃N₄ | 200 רשת | התאמת נוסחה גמישה, מחזור הקשה יומי יציב |
| Large High-Capacity BF Taphole Clay (>2000m³) | הקשה רציפה של 24 שעות, סיגים קורוזיביים-בסיסיים גבוהים | גבוה-N N30 FeSi₃N₄ | 200/325 רשת | תכולת Si₃N4 גבוהה חוסמת חדירת סיגים חמורה, מפחיתה את מהירות שחיקת חור הביוב |
| חימר נטול מים נטול מסע-אולטרה ארוך | זמן השבתה נמוך קפדני, יעד שירות ארוך | נמוך-O Ultra-FeSi₃N₄ יציב | 325 mesh אולטרה-עדין | חמצן נמוך במיוחד- מבטל פגמי נקבוביות פנימיים, מאריך את מחזור חור הברז ב-20%+ |
| Iron Runner & Tundish Castables | השריית סיגים לטווח ארוך-, שחיקה בזרימה גבוהה | תקן N28 FeSi₃N₄ | 0-1 מ"מ גרגירים עדינים | שפר עמידות נגד-שחיקה והלם תרמי שניתן ליציקה |
| תערובות SiC Ramming-בעוצמה גבוהה- Al₂O₃ | שכבת עבודה של ריפוד תנור-בטמפרטורה גבוהה | אבקת N30 FeSi₃N₄ | 200 רשת | שפר את חוזק החמה של בטנה אינטגרלית וביצועים נגד-חמצון |
הנחיות מעשיות לרכש ושימוש כדי למקסם את היתרונות של FeSi₃N₄
לייצור חימר טאפול
יחס תוספת סטנדרטי: 8–18% FeSi₃N4 לפי משקל מצטבר; הרמה ל-15-18% עבור תנורי פיצוץ גדולים- גבוהים
רצף ערבוב: הוסף אבקה עדינה FeSi₃N₄ יחד עם אבקת אלומינה עדינה ופחמן שחור כדי להבטיח פיזור אחיד מלא
כלל אחסון: שמור על FeSi₃N₄ אטום במחסן יבש; ספיגת הלחות תעלה את סך החמצן ותחליש את השפעת קשר הניטריד
בדיקת אצווה: בקש תעודת CoA מלאה עבור כל משלוח, בדוק TN, Si₃N₄, חמצן כולל וגודל החלקיקים לפני ייצור המוני
עבור תערובות יציקה עקשן כללי ותערובות
התאם גדלים מדורגים (גס + בינוני + גרגירי FeSi₃N₄ עדינים) כדי להגביר את הקומפקטיות העקשנית
אחסון נפרד של דרגות FeSi₃N₄ שונות כדי למנוע-זיהום צולב וסטיית הרכב
הימנע מערבוב FeSi₃N₄ עם פרוסיליקון בדרגה נמוכה- או חומרי גלם SiC לא מתאימים
פרוסיליקון ניטריד (FeSi₃N₄) הפך לתוסף פונקציונלי שאין לו תחליף לחימר פתחי תנור פיצוץ ולחומרי עקשן של Al₂O₃-SiC-C בטמפרטורה גבוהה-. היתרונות הכפולים שלו של חיזוק קשרי ניטריד וקידום סינטר-בעלות נמוכה מעלים ביצועים טובים יותר מסיליקון ניטריד טהור עבור רוב תרחישי תנורים תעשייתיים.
עבור תנורי פיצוץ קונבנציונליים קטנים ובינוניים וציוד יציקה כללי, N28 FeSi₃N₄ הסטנדרטי (אבקת רשת 200) מספק ביצועים אופטימליים בעלות-. תנורי פיצוץ גדולים עם הקשה מתמשכת מאמצים חנקן N30 FeSi₃N₄ גבוה- כדי לעמוד בפני שחיקת סיגים חמורה ולהאריך את חיי השירות של חור הביבים. מסע פרסום ארוך במיוחד-מגבש חימר נטול מים נטול מים דורש FeSi₃N₄ דק במיוחד-חמצן-דק במיוחד כדי למזער פגמי סדקים וחדירה.
על ידי בחירת דרגות וגדלים ממוקדים של FeSi₃N₄ בהתאם לתנאי ההפעלה של הכבשן בפועל, יצרני עקשן יכולים להפחית ביעילות את שיעורי הפגמים של המוצר המוגמר, להפחית את זמן ההשבתה לתחזוקת כבשני הפיצוץ ולהוזיל עלויות ייצור מקיפות של חומרי גלם.
